Гидрон (химия)

Гидрон
Имена
	Систематическое имя IUPAC Гидрон (заменять) ; Водород (1+) (добавка)
	Другие имена Протон
Идентификаторы
Номер CAS	12408-02-5 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
Чеби	Чеби: 15378 ;
Chemspider	1010 ;
Iuphar/bps	2346 ;
Кегг	C00080 ;
PubChem CID	1038 ;
НЕКОТОРЫЙ	5046UT60S ;
Comptox Dashboard ( EPA )	DTXSID50924722 ;
	показывать Дюймы
	показывать Улыбается
Характеристики
Химическая формула	ЧАС +
Молярная масса	1.007 g·mol −1
Термохимия
Std Molar ; энтропия ( с ⦵ 298 )	108,95 JK −1 мол −1
	За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). Infobox ссылки

В химии , гидрон , неофициально называемый Proton , ^{[ 2 ]} катионная форма атомного водорода , представленная символом h ⁺
Полем Общий термин «гидрон», одобренный IUPAC , охватывает катионы водорода независимо от изотопа: таким образом, он в совокупности относится к протонам (протоны ( ¹ЧАС ⁺) для изотопа профила, Второны ( ²ЧАС ⁺ или d ⁺) для изотопа дейтерия и тритонов ( ³ЧАС ⁺ или т ⁺) для изотопа тритиума .

В отличие от большинства других ионов, гидрон состоит только из голого атомного ядра . Негативно заряженным аналогом гидрона является гидридный анион, h ⁻
.

Характеристики

Растворенные свойства

Другие вещи равны, соединения, которые легко жертвуют гидроны (кислоты Brønsted, см. Ниже), как правило, являются полярными гидрофильными растворенными веществами и часто растворимы в растворителях с высокой относительной статической диэлектрической проницаемостью (диэлектрические постоянные). Примеры включают органические кислоты, такие как уксусная кислота (CH ₃ COOH) или метансульфоновая кислота (CH ₃ SO ₃ часа). Однако крупные неполярные части молекулы могут ослабить эти свойства. Таким образом, в результате его алкильной цепи октановая кислота (C ₇ H ₁₅ COOH) значительно менее гидрофильная по сравнению с уксусной кислотой.

Неразрушенный гидрон (совершенно свободный или «обнаженное» атомное ядро водорода) не существует в конденсированной (жидкой или твердой) фазе. Поскольку поверхностное электрическое поле обратное к радиусу, крошечное ядро взаимодействует в тысячи раз сильнее с близлежащими электронами, чем любой частично ионизированный атом.

Несмотря на то, что супецидки должны быть обязаны своей необычайной мощности, доносящей гидрона, присутствию «свободных гидронов», такое утверждение вводит в заблуждение: даже для источника «свободных гидронов», таких как H
₂ ф ⁺
, один из супругарных катионов, присутствующих в фторуантоновой кислоте с суперяки (HF: SBF ₅ ), отряд свободного H ⁺
Все еще поступает под огромный энергичный штраф по порядку нескольких сотен ккал/моль. Это эффективно исключает возможность присутствия свободного гидрона в растворе. По этой причине считается, что в жидких сильных кислотах гидроны диффундируют последовательным переносом из одной молекулы в следующую вдоль сети водородных связей посредством так называемого механизма Гротроса . ^{[ 3 ]}

Кислотность

Ион гидрона может включать электронную пару из основания Льюиса в молекулу путем аддукции:

[ЧАС] ⁺
+: L → [HL] ⁺

Из -за этого захвата основания Льюиса (L) ион гидрона имеет кислый характер Льюиса. С точки зрения теории твердой/мягкой кислоты (HSAB) , голый гидрон представляет собой бесконечно твердую кислоту Льюиса.

Гидрон играет центральную роль в теории Бренстеда -чутья кислоты : вид, который ведет себя как донор гидрона в реакции, известен как кислота Бренстеда, в то время как вид, принимающий гидрон, известен как основание Бренстеда. В реакции общей кислоты -базы, показанной ниже, HA является кислотой, в то время как B (показан с одинокой парой) является основанием:

HA +: B → [HB] ⁺
+: А ^–

Гидратированная форма водородного катиона, ион гидрония (гидроксоний) h
₃ O. ⁺
(aq) , является ключевым объектом определения кислоты Аррениуса . Другие гидратированные формы, катион Zondel h
₅ O. ⁺
₂ , который образуется из протона и двух молекул воды, а также собственных катион
₉ O. ⁺
₄ , который образуется из иона гидрония и трех молекул воды, теоретизируют, что он играет важную роль в диффузии протонов, хотя водный раствор в соответствии с механизмом Гротроса. Хотя ион ч
₃ O. ⁺
(aq) часто отображается во вводных учебниках, чтобы подчеркнуть, что гидрон никогда не присутствует в качестве неразрешимых видов в водном растворе, он несколько вводит в заблуждение, поскольку он упрощает печально известное видообразование сольватированного протона в воде; нотация h ⁺
(aq) часто предпочтительнее, поскольку он передает водную сольвацию, оставаясь некоммиттальной по отношению к количеству задействованных молекул воды.

Изотопы гидрона

Протон , имея символ p или ¹ЧАС ⁺, это +1 -ион профиля , ¹ЧАС.
Deuteron , имея символ ²ЧАС ⁺ или d ⁺, это +1 -ион дейтерия , ²H или D.
Тритон , имея символ ³ЧАС ⁺ или т ⁺, это +1 -ион тритиума , ³H или T.

Другие изотопы водорода слишком нестабильны, чтобы быть актуальными в химии.

История термина

Термин «гидрон» рекомендуется IUPAC использовать вместо «протона», если не проводится различия между изотопами Proton, Deuteron и Triton, все это встречается в природных изотопных смесях. Название "Proton" относится к изотопно чистому ¹ЧАС ⁺. ^{[ 4 ]} вызов гидрона просто иона водорода С другой стороны, не рекомендуется , потому что также существуют водородные анионы . ^{[ 5 ]}

Термин «Гидрон» был определен IUPAC в 1988 году. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Традиционно термин «протон» был ^{[ 2 ]} и есть ^{[ Цитация необходима ]} используется вместо «гидрона». Последний термин, как правило, используется только в контексте, где важно сравнения между различными изотопами водорода (как в кинетическом изотопном эффекте или изотопном маркировании водорода ). В противном случае, ссылаясь на гидроны как протоны, все еще считается приемлемым, например, в таких терминах, как протонация , депротонирование , протонная насос или протонный канал . Передача h ⁺
В кислотно-основной реакции обычно называют переносом протона . Кислота и основания называются протонов донорами и акцепторами .

99,9844% природных гидронов (ядер водорода) представляют собой протоны, а остальные (около 156 на миллион в морской воде) - дейтерии (см. Дело ), за исключением некоторых очень редких природных тритонов (см. Трития ).

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} «Гидрон (Чеби: 15378)» . Химические сущности, представляющие биологический интерес (Chebi) . Великобритания: Европейский институт биоинформатики.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Bunnet, JF; Джонс, Рэй (1968). «Названия для атомов водорода, ионов и групп, а также для реакций, связанных с ними (рекомендации 1988)» (PDF) . Чистое приложение. Химический 60 (7): 1115–6. doi : 10.1351/pac198860071115 . [T] он используется не только для ¹ЧАС ⁺ ион, но обычно и неправильно, для h ⁺ в естественной изобилии. Во многих контекстах это не создает двусмысленности, и вполне вероятно, что это использование будет продолжаться.
^ [1] Архивировано 2011-09-27 на машине Wayback компьютерное моделирование протонов в супехидах.
^ Номенклатура неорганической химии-рекомендаций IUPAC 2005 [2] IR-3.3.2, с.48
^ Сборник химической терминологии , 2 -е издание McNaught, AD и Wilkinson, A. Blackwell Science, 1997 ISBN 0-86542-684-8 , также онлайн- архив 2005-12-12 на машине Wayback
^ Iupac , сборник химической терминологии , 2 -е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн -исправленная версия: (2006–) « Гидрон ». два : 10.1351/goldbook.h02904
^ Bunnet, JF; Джонс, Рэй (1988). «Названия для атомов водорода, ионов и групп, а также для реакций, связанных с ними (рекомендации 1988)» (PDF) . Чистое приложение. Химический 60 (7): 1115–6. doi : 10.1351/pac198860071115 .

[hydron_(CHEBI:15378)-1] Jump up to: ^а ^{беременный} «Гидрон (Чеби: 15378)» . Химические сущности, представляющие биологический интерес (Chebi) . Великобритания: Европейский институт биоинформатики.

[iupac1988proton-2] Jump up to: ^а ^{беременный} Bunnet, JF; Джонс, Рэй (1968). «Названия для атомов водорода, ионов и групп, а также для реакций, связанных с ними (рекомендации 1988)» (PDF) . Чистое приложение. Химический 60 (7): 1115–6. doi : 10.1351/pac198860071115 . [T] он используется не только для ¹ЧАС ⁺ ион, но обычно и неправильно, для h ⁺ в естественной изобилии. Во многих контекстах это не создает двусмысленности, и вполне вероятно, что это использование будет продолжаться.

[3] [1] Архивировано 2011-09-27 на машине Wayback компьютерное моделирование протонов в супехидах.

[4] Номенклатура неорганической химии-рекомендаций IUPAC 2005 [2] IR-3.3.2, с.48

[5] Сборник химической терминологии , 2 -е издание McNaught, AD и Wilkinson, A. Blackwell Science, 1997 ISBN 0-86542-684-8 , также онлайн- архив 2005-12-12 на машине Wayback

[6] Iupac , сборник химической терминологии , 2 -е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн -исправленная версия: (2006–) « Гидрон ». два : 10.1351/goldbook.h02904

[7] Bunnet, JF; Джонс, Рэй (1988). «Названия для атомов водорода, ионов и групп, а также для реакций, связанных с ними (рекомендации 1988)» (PDF) . Чистое приложение. Химический 60 (7): 1115–6. doi : 10.1351/pac198860071115 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]