Hydron (Chemie) - Hydron (chemistry)

Hydron
Hydron.svg
Namen
Systematischer IUPAC-Name
Hydron (substituierend)
Wasserstoff (1+) (Additiv)
Kennungen
3D-Modell ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
KEGG
UNII
  • InChI = 1S / p + 1  prüfen Y.
    Schlüssel: GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N  prüfen Y.
  • [H +]
Eigenschaften
H. +
Thermochemie
108,95 JK −1 mol −1
Sofern nicht anders angegeben, werden Daten für Materialien in ihrem Standardzustand (bei 25 ° C, 100 kPa) angegeben.
Infobox-Referenzen

In der Chemie ist ein Hydron der allgemeine Name für eine kationische Form von atomarem Wasserstoff , dargestellt mit dem Symbol H. +
. Der Begriff „Hydron“, die von der IUPAC unterstützte, enthält Kationen von Wasserstoff unabhängig von ihrer Isotopenzusammensetzung: damit es bezieht sich kollektiv auf Protonen ( 1 H + ) für den protium Isotop, Deuteronen ( 2 H + oder D + ) für die Deuterium - Isotopen und Tritonen ( 3 H + oder T + ) für das Tritiumisotop .

Im Gegensatz zu den meisten anderen Ionen besteht das Hydron nur aus einem bloßen Atomkern . Das negativ geladene Gegenstück des Hydron ist die Hydrid - Anion, H - -
.

Eigenschaften

Eigenschaften von gelösten Stoffen

Wenn andere Dinge gleich sind, sind Verbindungen, die leicht Hydronen abgeben (Brønsted-Säuren, siehe unten), im Allgemeinen polare, hydrophile gelöste Stoffe und oft in Lösungsmitteln mit hoher relativer statischer Permittivität (Dielektrizitätskonstanten) löslich . Beispiele umfassen organische Säuren wie Essigsäure (CH 3 COOH) oder Methansulfonsäure (CH 3 SO 3 H). Große unpolare Teile des Moleküls können diese Eigenschaften jedoch abschwächen. Somit ist Octansäure (C 7 H 15 COOH) aufgrund ihrer Alkylkette im Vergleich zu Essigsäure erheblich weniger hydrophil.

Das unlösliche Hydron (ein vollständig freier oder "nackter" Wasserstoffatomkern) existiert nicht in der kondensierten (flüssigen oder festen) Phase. Obwohl manchmal gesagt wird, dass Supersäuren ihre außergewöhnliche Hydronenspenderkraft der Anwesenheit von "freien Hydronen" verdanken, ist eine solche Aussage höchst irreführend: selbst für eine Quelle von "freien Hydronen" wie H.
2 F. +
, eines der in der Supersäure Fluorantimonsäure (HF: SbF 5 ) vorhandenen supersauren Kationen , Ablösung eines freien H. +
kommt immer noch mit einer enormen energetischen Strafe in der Größenordnung von mehreren hundert kcal / mol. Dies schließt effektiv die Möglichkeit aus, dass das freie Hydron auch als flüchtiges Zwischenprodukt in Lösung vorliegt. Aus diesem Grund wird angenommen, dass Hydrone in flüssigen starken Säuren durch sequentiellen Transfer von einem Molekül zum nächsten entlang eines Netzwerks von Wasserstoffbrückenbindungen durch den sogenannten Grotthuss-Mechanismus diffundieren .

Säure

Das Hydronion kann durch Adduktion ein Elektronenpaar von einer Lewis-Base in das Molekül einbauen:

[H] +
+: L → [HL] +

Aufgrund dieses Einfangens der Lewis-Base (L) hat das Hydronion einen Lewis-Säure-Charakter. In Bezug auf die HSAB-Theorie (Hard / Soft Acid Base) ist das bloße Hydron eine unendlich harte Lewis-Säure.

Das Hydron spielt eine zentrale Rolle in der Brønsted-Lowry-Säure-Base-Theorie : Eine Spezies, die sich in einer Reaktion als Hydronendonor verhält, wird als Brønsted-Säure bezeichnet, während die Spezies, die das Hydron akzeptiert, als Brønsted-Base bekannt ist. In der unten gezeigten generischen Säure-Base-Reaktion ist HA die Säure, während B (gezeigt mit einem einzelnen Paar) die Base ist:

HA +: B → [HB] +
+: A -

Die hydratisierte Form des Wasserstoffkations, das Hydronium (hydroxonium) -Ion H.
3 Ö +
(aq) ist ein Schlüsselobjekt von Arrhenius 'Definition von Säure . Andere hydratisierte Formen, das Zundel-Kation H.
5 Ö +
2 , das aus einem Proton und zwei Wassermolekülen gebildet wird, und dem Eigenkation H.
9 Ö +
4 Es wird angenommen, dass, das aus einem Hydroniumion und drei Wassermolekülen gebildet wird, eine wichtige Rolle bei der Diffusion von Protonen durch eine wässrige Lösung nach dem Grotthuss-Mechanismus spielt. Obwohl das Ion H.
3 Ö +
(aq) wird oft in einführenden Lehrbüchern gezeigt, um zu betonen, dass das Hydron in wässriger Lösung niemals als unlösliche Spezies vorliegt, es ist etwas irreführend, da es die äußerst komplexe Speziation des solvatisierten Protons in Wasser zu stark vereinfacht; die Notation H. +
(aq) wird oft bevorzugt, da es eine wässrige Solvatisierung vermittelt, während es in Bezug auf die Anzahl der beteiligten Wassermoleküle unverbindlich bleibt.

Isotope von Hydron

Hydron.svg
  1. Proton mit dem Symbol p oder 1 H + ist das + 1-Ion von Protium , 1 H.
  2. Deuteron mit dem Symbol 2 H + oder D + ist das + 1-Ion von Deuterium , 2 H oder D.
  3. Triton mit dem Symbol 3 H + oder T + ist das + 1-Ion von Tritium , 3 H oder T.

Andere Wasserstoffisotope sind zu instabil, um in der Chemie relevant zu sein.

Geschichte des Begriffs

Der Begriff "Hydron" wird von IUPAC anstelle von "Proton" empfohlen, wenn nicht zwischen den Isotopen Proton, Deuteron und Triton unterschieden wird, die alle in natürlich vorkommenden undifferenzierten Isotopenmischungen vorkommen . Der Name "Proton" bezieht sich auf isotopenreines 1 H + . Andererseits wird es nicht empfohlen , das Hydron einfach als Wasserstoffion zu bezeichnen, da auch Wasserstoffanionen existieren.

Der Begriff "Hydron" wurde 1988 von der IUPAC definiert . Traditionell wurde und wird der Begriff "Proton" anstelle von "Hydron" verwendet. Der letzterer Begriff wird im allgemeinen nur im Kontext verwendet , in denen Vergleiche zwischen den verschiedenen Isotopen von Wasserstoff wichtig sind (wie in dem kinetischen Isotopeneffekt oder Wasserstoffisotopenmarkierung ). Andernfalls wird die Bezugnahme auf Hydronen als Protonen immer noch als akzeptabel angesehen, beispielsweise in Bezug auf Protonierung , Deprotonierung , Protonenpumpe oder Protonenkanal . Die Übertragung von H. +
in einer Säure-Base-Reaktion wird üblicherweise als Protonentransfer bezeichnet . Säure und Basen werden entsprechend als Protonendonoren und -akzeptoren bezeichnet.

99,9844% der natürlichen Hydronen (Wasserstoffkerne) sind Protonen, und der Rest (etwa 156 pro Million im Meerwasser) sind Deuteronen (siehe Deuterium ), mit Ausnahme einiger sehr seltener natürlicher Tritonen (siehe Tritium ).

Siehe auch

Verweise