Ionul de hidrogen molecular

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 13 octombrie 2019; verificările necesită 2 modificări .

Ionul de hidrogen molecular - cel mai simplu ion diatomic H 2 + , se formează în timpul ionizării unei molecule de hidrogen . În ionul molecular H 2 + se formează o legătură chimică cu un electron la distanța d HH = 1,07 Å . O legătură cu un electron este mai puțin puternică (energie de rupere 61 kcal / mol ) decât o legătură convențională cu doi electroni într-o moleculă de hidrogen neutră (d HH =0,74Å, energie de rupere 104 kcal/mol) [1] . Calculele dependențelor energiei totale și ale componentelor sale de distanța internucleară pentru cea mai simplă structură cu o legătură chimică, ionul molecular de hidrogen H 2 + cu o legătură cu un electron, arată că minimul energiei totale, care este atins la o distanță internucleară de echilibru de 1,06 Å, este asociată cu o scădere bruscă a energiei potențiale a electronului datorită concentrării și compresiei norului de densitate electronică în regiunea internucleară [2] .

Vă puteți imagina formarea unui ion H 2 + ca rezultat al reacției unui atom de hidrogen și a unui proton :

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

sau ionizarea moleculei de hidrogen

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

De asemenea, un ion de hidrogen molecular poate fi considerat o moleculă de H 3 + , care este relativ stabilă și se formează conform schemei

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

sau printr-o reacție bimoleculară printr-un ion de hidrogen excitat H 4 + [3] .

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

Ionul molecular de hidrogen H 2 + conține doi protoni încărcați pozitiv și un electron încărcat negativ . Singurul electron compensează repulsia electrostatică a celor doi protoni și îi menține la distanță d H H = 1,06 Å. Centrul densității electronice a norului de electroni (orbitali) este echidistant de ambii protoni cu raza Bohr α 0 = 0,53 Å și este centrul de simetrie al ionului de hidrogen molecular H 2 +

Ionul molecular de hidrogen H 3 + conține trei protoni și doi electroni. Repulsia electrostatică a trei protoni este compensată de doi electroni. Folosind metoda exploziei Coulomb, s-a demonstrat că protonii ionului molecular de hidrogen H 3 + sunt situați la vârfurile unui triunghi echilateral cu distanța internucleară de 1,25 ± 0,2Å [4] . Nu există o soluție exactă pentru ecuația de undă Schrödinger care descrie comportamentul electronilor pentru sistemele care conțin doi electroni. Teoria aproximativă larg utilizată a orbitalilor moleculari nu ține cont de corelația electronilor Coulomb - repulsia electrostatică a electronilor. Se poate presupune că dacă se ia în considerare corelația electronilor Coulomb, centrele densității electronilor vor fi echidistante între ele și, de asemenea, echidistante de nucleele ionului molecular de hidrogen H 3 + . Există o „gaură Coulomb” în centrul graficului molecular H 3 + . În ionul molecular H 3 + se realizează o legătură chimică cu doi electroni și trei centre .

Link -uri

Site-ul web al Societății Quanto-Chimice Ufa. Cursul nr. 13 „Corelarea electronică”

Vezi și

Note

↑ Nekrasov B.V. Fundamentele chimiei generale. - Ed. a 3-a, Rev. si suplimentare - M . : „Chimie”, 1973. - T. 1. - 656 p.
↑ Dicţionar enciclopedic chimic. — M.: Enciclopedia sovietică. - 1983, p. 645
↑ Nikitin E.E. Progresele chimiei. - 1969. - T. XXXVIII. - 1153-1167 p.
↑ Rezumat Jurnal de Chimie. - 1983. - T. 7B131.