Hydronio ion

Apakah ion hidronium?

Dia Hydronio ion Ia adalah sejenis beban positif yang dihasilkan dari protonasi molekul air, dan formula kiminya adalah h₃Sama ada⁺. Ia terdiri daripada yang paling mudah dari Oxonians: ion di mana oksigen membawa beban formal positif dan mempunyai tiga ikatan kovalen.

H₃Sama ada⁺ Ia adalah salah satu kation yang paling mudah tetapi ingin tahu yang wujud. Dalam air di bawah keadaan normal ia mempunyai kepekatan 1 · 10^-7 M, produk keseimbangan diri. Walau bagaimanapun, kepekatannya meningkat secara eksponen apabila kuat₃Sama ada⁺ Mereka membubarkan air, mengidapinya.

Molekul ion hidronium

Kepekatan atau aktiviti h₃Sama ada⁺ Di dalam air ia berfungsi untuk mengukur keasidan penyelesaian berair: pH. Lebih banyak ion₃Sama ada⁺ Hay, kurang positif akan pH, dan lebih banyak asid akan menjadi penyelesaian yang dipersoalkan. Keasidan ini, sebaliknya, terletak pada ion hidrogen, h⁺, yang sering dikelirukan dengan ion h₃Sama ada⁺.

Formula kation ion atau hidronio

H⁺ Dan keupayaannya yang luar biasa untuk memindahkan antara jambatan hidrogen molekul air membolehkan H₃Sama ada⁺ bersekutu dalam pembentukan kation yang lebih kompleks; seperti kation Eigen, h₉Sama ada₄⁺, dan kation Zundel, h₅Sama ada₂⁺, dan banyak lagi.

Struktur ion hidronium

Struktur H3O+ dengan model sfera dan bar

Dalam imej pertama anda dapat melihat formula struktur ion hidrium. Sekarang kita melihat perwakilannya dengan model sfera dan bar. Dalam kedua-dua sorotan geometri piramid trigonal, yang menghubungkan sudut (O-H) ialah 113º; Sedikit dialihkan dari 119º untuk tetrahedron.

Walaupun oksigen mempunyai beban separa positif, ini tidak bermakna bahawa rantau negatif adalah sekitar atom hidrogen. Sebaliknya. Oksigen dalam h₃Sama ada⁺ Ia lebih banyak produk elektronegatif kekurangan elektroniknya; Oleh itu, semua ketumpatan negatif digambarkan pada peta potensi elektrostatik:

Boleh melayani anda: kalium sulfat (K2SO4): Struktur, sifat, kegunaan, sintesisPeta potensi elektrostatik untuk H3O+

Belum lagi bahawa oksigen mempunyai beberapa elektron bebas, yang memperkuat ketumpatan negatif.

Akibat dari semua perkara di atas adalah bahawa H hidrogen₃Sama ada⁺ Mereka kehilangan ketumpatan elektronik, kerana oksigen menariknya ke arah dirinya. Oleh itu, h₃Sama ada⁺ Anda boleh menubuhkan sumber hidrogen yang sangat kuat dengan molekul air jiran: h₂Sama ada⁺-H-oh₂.

Interaksi ini adalah kunci di sebalik mobiliti ionik yang menakjubkan h⁺ dan mengapa h₃Sama ada⁺ Ia dapat mengaitkan dengan banyak molekul air pada masa yang sama.

Keasidan

Ion hidronio adalah asid yang sangat kuat. Malah, ia adalah asid terkuat yang boleh wujud dalam larutan akueus. Kerana? Kerana mana -mana asid lain yang lebih kuat daripada dia akan menonjolkan molekul air yang berasal dari h₃Sama ada⁺:

Ha + h₂O → a^- + H₃Sama ada⁺

H₃Sama ada⁺ Ia dapat kekal stabil apabila tidak ada pangkalan lain di persekitaran yang lebih kuat daripada air. Sebarang asid telah mematuhi ini akan diklasifikasikan sebagai asid yang kuat. Sementara itu, jika asid lebih lemah daripada h₃Sama ada⁺, Kemudian sebahagian daripada HA tidak akan dipisahkan sepenuhnya dan kita akan bercakap tentang asid yang lemah:

Ha + h₂Atau ⇌ a^- + H₃Sama ada⁺

Oleh itu, kerana h₃Sama ada⁺ Ia adalah asid terkuat yang ada di dalam air, keasidan ini bergantung kepada kepekatan h₃Sama ada⁺. Ini adalah asas untuk menentukan, secara ringkas, keasidan larutan berair yang dinyatakan sebagai pH:

ph = -log [h₃Sama ada⁺]

H⁺ Vs. H₃Sama ada⁺

Ion hidrogen dan hidronium tidak sama. H⁺ Jauh lebih berasid daripada h₃Sama ada⁺, Nah, ia terdiri daripada proton tidak lebih, yang akan mencari molekul untuk mendapatkan elektron dengan segala cara. Bila h⁺ Dapatkan Borang Molekul Air H₃Sama ada⁺:

Ia boleh melayani anda: Cupric Oxide (CUO)

H⁺  +  H₂O → h₃Sama ada⁺

Itulah sebabnya h₃Sama ada⁺ boleh diwakili sebagai h⁺(Ac), menunjukkan bahawa ia adalah h⁺ Dalam medium berair.

Kekuatan asid diukur dalam keupayaannya untuk menderma, menurut definisi brönsted-lowry, h ion⁺. Betapa lebih kuatnya, semakin banyak ia akan menderma⁺, Tidak h₃Sama ada⁺. Asid terkuat yang pernah disintesis (supercids) adalah di mana h⁺ Dia "telanjang"; iaitu, tanpa sebarang halangan untuk melompat ke arah molekul yang akan menonjol.

Amalan mewakili h₃Sama ada⁺ sebagai h⁺(Ac) Sangat biasa bahawa terdapat banyak kali bercakap tentang kedua -duanya seolah -olah mereka sama, tanpa memberi kesan negatif terhadap tafsiran kimia penyelesaian.

Solvation

H₃Sama ada⁺ Ia boleh membentuk jambatan hidrogen yang sangat kuat dengan molekul air jiran. Dengan berbuat demikian, kami mempunyai kation Zundel, H₅Sama ada₂⁺:

Zundel Cation

Tetapi beban positif tidak hanya kekal pada satu sisi kation: ini boleh dipindahkan ke molekul air lain seperti ion h⁺:

H₂O- h-⁺Oh₂ → h₂Sama ada⁺-H- oh₂

Oleh itu, beban positif diedarkan antara kedua -dua atom oksigen untuk kedua -dua molekul air.

Dalam kes kation eigen, h₉Sama ada₄⁺, h₃Sama ada⁺ Bentuk jambatan hidrogen dengan tiga molekul air, mengedarkan di antara mereka beban positif terima kasih kepada "lompat" h⁺. Lompatan ini begitu pantas, sehingga mereka menerangkan mobiliti ionik yang hebat dari H⁺ Di dalam air, menggunakan h₃Sama ada⁺ sebagai kenderaan, dan molekul air seperti lebuh raya.

H₅Sama ada₂⁺ dan h₉Sama ada₄⁺ Mereka bukan satu -satunya persatuan kationik yang h₃Sama ada⁺ boleh berasal dari air. Beberapa pengiraan dinamik molekul menunjukkan kewujudan kluster H₃Sama ada⁺(H₂Sama ada)_{dua puluh}: 20 jam molekul₂Atau berinteraksi dengan kation₃Sama ada⁺ dan mengedarkan di antara mereka beban positif.

Boleh melayani anda: Neodymium: struktur, sifat, kegunaan

Oleh itu, h₃Sama ada⁺ dan h⁺ Mereka membina hubungan yang ingin tahu dengan molekul air, di luar keasidan.

Awak keluar

Sama seperti bilik oxy organik wujud, tidak terkecuali dengan oxy yang diperolehi dari protonasi air. Formula umumnya ialah [h₃Sama ada⁺] [X^-], Di mana x^- Ia adalah anion yang berasal dari pembubaran asid yang sangat kuat.

Garam ini kadang -kadang menerima nama 'asid monohidrat', kerana formula [h₃Sama ada⁺] [X^-] atau h₃Sama ada⁺· X^- Ia juga boleh ditulis sebagai hx · h₂Sama ada. Oleh itu, mungkin terdapat asid dihidrat, HX · 2H₂Atau, trihydrates, hx · 3h₂Atau, dll.

Sebagai contoh, HCl boleh mengkristal sebagai HCl · H₂O h₃Sama ada⁺· Cl^-. Kami juga mempunyai garam hidronium lain seperti H₃Sama ada⁺· Clo₄^- atau hclo₄· H₂Atau, dan hbr · 4h₂O h₃Sama ada⁺· Br^-· 3h₂Sama ada.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (8th ed.). Pembelajaran Cengage.
2. Shiver & Atkins. (2008). Kimia InorgánICA. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Hydronium. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
4. Avneet kahlon & stephen lebih rendah. (15 Ogos 2020). Ion hidronium. Kimia Librettexts. Pulih dari: chem.Libretxts.org
5. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (25 Ogos, 2020). Definisi ion hidronium. Pulih dari: Thoughtco.com
6. Editor enyclopaedia Britannica. (2020). Ion hidrogen. Pulih dari: Britannica.com