Molekyylivetyioni

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 13. lokakuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Molekyylivetyioni - yksinkertaisin kaksiatominen ioni H2 + , muodostuu vetymolekyylin ionisoitumisen aikana . Molekyyli-ionissa H 2 + muodostuu yhden elektronin kemiallinen sidos etäisyydellä d HH = 1,07 Å . Yhden elektronin sidos on vähemmän vahva (katkoenergia 61 kcal / mol ) kuin tavanomainen kahden elektronin sidos neutraalissa vetymolekyylissä (d HH = 0,74Å, katkaisuenergia 104 kcal/mol) [1] . Laskelmat kokonaisenergian ja sen komponenttien riippuvuuksista ytimien välisestä etäisyydestä yksinkertaisimmalla rakenteella, jossa on kemiallinen sidos, molekyylivetyioni H 2 + , jossa on yksielektronisidos, osoittavat, että kokonaisenergian minimi, joka saavutetaan ytimien välisellä tasapainoetäisyydellä 1,06 Å, liittyy elektronin potentiaalienergian voimakkaaseen laskuun, joka johtuu elektronitiheyspilven keskittymisestä ja puristumisesta ytimien välisellä alueella [2] .

Voit kuvitella H2 + -ionin muodostumisen vetyatomin ja protonin reaktion seurauksena :

{\mathsf {H+H^{+}\rightarrow H_{2}^{+}+61\ kcal))

tai vetymolekyylin ionisaatio

{\displaystyle {\mathsf {H_{2}+357\ kcal\rightarrow H_{2}^{+}+e^{-))))

Myös molekyylivety-ioni voidaan katsoa H3 + -molekyyliksi , joka on suhteellisen stabiili ja muodostuu kaavion mukaisesti.

{\mathsf {H_{2}+H^{+}\rightarrow H_{3}^{+}+70\ kcal))

tai bimolekulaarisella reaktiolla virittyneen vetyionin H 4 + [3] kautta .

{\mathsf {H_{2}^{+}+H_{2}\rightarrow [H_{4}^{+}]^{*}\rightarrow H_{3}^{+}+H+1 ,1\ eV}}

Molekyylivetyioni H 2+ sisältää kaksi positiivisesti varautunutta protonia ja yhden negatiivisesti varautuneen elektronin . Yksi elektroni kompensoi kahden protonin sähköstaattista hylkimistä ja pitää ne etäisyydellä d H H = 1,06 Å. Elektronipilven (orbitaalien) elektronitiheyden keskus on yhtä kaukana molemmista protoneista Bohrin säteen α 0 = 0,53 Å:n verran ja on molekyylivetyionin H 2 + symmetriakeskus.

Molekyylivetyioni H3 + sisältää kolme protonia ja kaksi elektronia. Kolmen protonin sähköstaattista hylkimistä kompensoi kaksi elektronia. Coulombin räjähdysmenetelmällä osoitettiin, että molekyylivetyionin H 3 + protonit sijaitsevat tasasivuisen kolmion kärjessä, jonka ytimien välinen etäisyys on 1,25 ± 0,2Å [4] . Schrödingerin aaltoyhtälölle ei ole tarkkaa ratkaisua , joka kuvaa elektronien käyttäytymistä järjestelmissä, joissa on kaksi elektronia. Laajalti käytetty likimääräinen molekyyliratojen teoria ei ota huomioon Coulombin elektronikorrelaatiota - elektronien sähköstaattista hylkimistä. Voidaan olettaa, että jos Coulombin elektronikorrelaatio otetaan huomioon, elektronien elektronitiheyden keskukset ovat yhtä kaukana toisistaan ja myös yhtä kaukana molekyylivetyionin H 3 + ytimistä . H 3 + -molekyylikaavion keskellä on "Coulombin reikä" . Molekyyli-ionissa H 3 + toteutuu kahden elektronin kolmikeskuksen kemiallinen sidos .

Linkit

Ufa Quanto-Chemical Societyn verkkosivusto. Luento nro 13 "Elektroninen korrelaatio"

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Nekrasov B.V. Yleisen kemian perusteet. - 3. painos, Rev. ja ylimääräisiä - M . : "Kemia", 1973. - T. 1. - 656 s.
↑ Kemiallinen tietosanakirja. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja. - 1983, s. 645
↑ Nikitin E.E. Kemia edistyy. - 1969. - T. XXXVIII. - 1153-1167 s.
↑ Abstract Journal of Chemistry. - 1983. - T. 7B131.