„Protonált molekuláris hidrogén” változatai közötti eltérés

Laptörténet interaktív böngészése

(Összes ellenőrzésre váró szerkesztés megjelenítése)

[nem ellenőrzött változat]

[ellenőrzés folyamatban]

← Régebbi szerkesztés

Tartalom törölve Tartalom hozzáadva

VizuálisWikiszöveges

Sorban

A lap jelenlegi, 2023. október 15., 19:12-kori változata

Kémiai azonosítók
Protonált molekuláris hidrogén
3D-s térszerkezete
CAS-szám	28132-48-1
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	H+3
Moláris tömeg	3,02
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A protonált molekuláris hidrogén az univerzumban egyik legnagyobb mennyiségben előforduló ion, jele H+3. Stabil a csillagközi anyagban az alacsony sűrűség és az alacsony hőmérséklet miatt. Jelentős szerepet játszik a csillagközi anyagok kémiájában. Megtalálták a Jupiter légkörében is. A legegyszerűbb háromatomos molekula, mivel csak három protonból és két elektronból áll. Molekuláris hidrogénből a kozmikus sugárzás ionizációjának hatására keletkezik.

Szerkezete

Alakja olyan, mint az egyenlő oldalú háromszögé, mindhárom oldal kötéshossza 90 pm. A kötések erőssége a számítások szerint 4,5 eV (104 kcal/mol). A H+3 jó példa a delokalizált elektronok molekulastabilitáshoz való hozzájárulására.

Keletkezése

A H+2 és H₂ reakciójával jön létre:^[1]

{\ce {H2+ + H2 -> H3+ + H}}

A H+2 kozmikus sugarak hatására jön létre:

{\ce {H2 + h\nu_1 -> H2+ + e- + h\nu_2}}

A laboratóriumokban ugyanilyen módon állítják elő a H+3-t. Viszonylag kis energiájú kozmikus sugárzás is képes ionizálni a H₂-molekulát.

Reakciói

A H+3 nagyon reaktív molekula, sok vegyületnek ad át protont. Általában a CO-val reagál, ami gyakori a csillagközi anyagban:

{\ce {H3+ + CO -> HCO+ + H2}}

A reakcióban keletkező HCO⁺ a csillagközi tér kémiájában fontos molekula. Erősen poláris, és kimutatható a rádiócsillagászatban.

A H+3 az atomos oxigénnel is reagál, ekkor HO⁺ és hidrogén keletkezik:

{\ce {H3+ + O -> HO+ + H2}}

Az HO⁺ reagál a hidrogénnel, ekkor H₂O⁺ és oxóniumion keletkezik:

{\ce {HO+ + H2 -> H2O+ + H}}

{\ce {H2O+ + H2 -> H3O+ + H}}

Az utóbbi reakció a csillagközi felhőkben nem exoterm. Az oxóniumion hidrogénnel reakcióba lépve négy különböző komplexet alkothat: H₂O + H, OH + H₂, OH + 2H, és O + H₂ + H. Ebben a reakcióban víz is keletkezik, ami a termék 5–33%-át teszi ki. Ez a reakció adja a csillagközi anyagban levő víz fő forrását.

Spektroszkópia

A H+3 forgási spektruma gyenge, ezért nehezen azonosítható.^[2] Az ultraibolya sugárzás lebontja a molekulát, azonban a rovibronos (infravörös) spektroszkópia lehetővé teszi a H+3 észlelését egy vibrációs állapota, a ν₂ aszimmetrikus állapot gyenge átmeneti dipólusa révén. Oka kezdeti spektruma óta^[3] több mint 900 abszorpciós vonalat fedeztek fel az infravörös tartományban. A gázbolygók légkörének megfigyelése révén találtak emissziós vonalakat is. Ezeket molekuláris hidrogén megfigyelésével és az ahhoz nem tartozó vonalak megtalálásával állapították meg.

Orto- és para-H+3

A H+3-nak két különböző magspinizomerje létezik, amik a protonok spinjében térnek el egymástól.

A para-H+3-ban a három protonból kettőnek a spinje 1/2, a harmadiké viszont -1/2. A para-H+3 magspinmomentuma 1/2.

Az orto-H+3-ban az összes proton spinje megegyezik egymással (mindegyiknek 1/2) így az orto-H+3 magspinmomentuma 3/2.

A sűrű csillagközi molekulafelhőkben a H+3 ütközhet H₂-vel. Ekkor a H+3 protont adhat át a H₂-nek, ami megváltoztathatja a két molekula magspinjét. Az orto H₂-ben a magspinmomentum 1, a para-H₂-ben 0. Amikor egy orto-H+3 ütközik, és protont ad át egy para-H₂-nek, a reakcióban para-H+3 és orto-H₂ keletkezik.

Jegyzetek

↑ Herbst, E. (2000). „The Astrochemistry of H+3”. Philosophical Transactions of the Royal Society A 358 (1774), 2523–2534. o. DOI:10.1098/rsta.2000.0665.
↑ (1971) „Forbidden rotational spectra of polyatomic molecules”. Journal of Molecular Spectroscopy 40 (3), 546–544. o. DOI:10.1016/0022-2852(71)90255-4.
↑ Oka, T. (1980. november 18.). „Observation of the Infrared Spectrum of H+3”. Physical Review Letters 45 (7), 531–534. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.45.531.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Trihydrogen cation című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

Források

[eherbstastro-1] Herbst, E. (2000). „The Astrochemistry of H+3”. Philosophical Transactions of the Royal Society A 358 (1774), 2523–2534. o. DOI:10.1098/rsta.2000.0665.

[2] (1971) „Forbidden rotational spectra of polyatomic molecules”. Journal of Molecular Spectroscopy 40 (3), 546–544. o. DOI:10.1016/0022-2852(71)90255-4.

[Oka1980-3] Oka, T. (1980. november 18.). „Observation of the Infrared Spectrum of H+3”. Physical Review Letters 45 (7), 531–534. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.45.531.

[1]

[2]

[3]

@@ 1. sor: / 1. sor: @@
+{{korrektúra}}
 {{Chembox
 | Name = Protonált molekuláris hidrogén
 | ImageFile = Trihydrogen-cation-3D-vdW.png
 | ImageSize = 200px
-| ImageName = [[Space-filling model]] of the H<sub>3</sub><sup>+</sup> cation
+| ImageName = 3D-s térszerkezete
 | Section1 = {{Chembox Identifiers
 | CASNo = 28132-48-1
 | RTECS =
-  }}
+ }}
 | Section2 = {{Chembox Properties
-| Formula = H<sub>3</sub><sup>+</sup>
+| Formula = {{chem|H|3|+}}
-| MolarMass = 3.02
+| MolarMass = 3,02
 | Appearance =
 | Density =
@@ 16. sor: / 17. sor: @@
 | MeltingPt =
 | BoilingPt =
-  }}
+ }}
 | Section3 = {{Chembox Structure
 | Coordination =
 | Structure =
-  }}
+ }}
 | Section7 = {{Chembox Hazards
 | EUClass =
@@ 29. sor: / 30. sor: @@
 | NFPA-R =
 | FlashPt =
-  }}
+ }}
 | Section8 = {{Chembox Related
 | OtherAnions =
 | OtherCations =
 | OtherCpds =
-  }}
+ }}
 }}
-A '''protonált molkekuláris hidrogén''' az univerzumban egyik legnagyobb mennyiségben előforduló [[ion]], jele H<sub>3</sub><sup>+</sup>. Stabil a csillagközi anyagban az alacsony anyagsűrűség és az alacsony hőmérséklet miatt. Jelentős szerepet játszik a csillagközi anyagok kémiájában. Megtalálták a Jupiter légkörében is. A legegyszerűbb három atomos molekula mivel csak három protonból és két elektronból áll. Molekuláris hidrogénből a kozmikus sugárzás ionizációjának hatására keletkezik.
+A '''protonált molekuláris hidrogén''' az univerzumban egyik legnagyobb mennyiségben előforduló [[ion]], jele {{chem|H|3|+}}. Stabil a csillagközi anyagban az alacsony sűrűség és az alacsony hőmérséklet miatt. Jelentős szerepet játszik a [[csillagközi anyag]]ok kémiájában. Megtalálták a [[Jupiter]] légkörében is. A legegyszerűbb háromatomos molekula, mivel csak három [[proton]]ból és két [[elektron]]ból áll. Molekuláris hidrogénből a [[kozmikus sugárzás]] [[ionizáció]]jának hatására keletkezik.
-==Szerkezete==
+== Szerkezete ==
-Az alakja olyan mint egy egyenlő oldalú háromszögé. A kötések erőssége a számítások szerint 4,5 eV. A H<sub>3</sub><sup>+</sup> jó példa arra, hogy egy delokalizákt elektronpár hozzájárul a molekula stabilitásához.[[File:H3cation struct.png|thumb|right|150px|A H<sub>3</sub><sup>+</sup> szerkezete]]
+Alakja olyan, mint az egyenlő oldalú háromszögé, mindhárom oldal kötéshossza 90 pm. A kötések erőssége a számítások szerint 4,5 [[Elektronvolt|eV]] (104 kcal/mol). A {{chem|H|3|+}} jó példa a [[delokalizált elektron]]ok molekulastabilitáshoz való hozzájárulására.[[Fájl:H3cation struct.svg|thumb|right|150px|A {{chem|H|3|+}} szerkezete]]
-==Keletkezése==
+== Keletkezése ==
+A {{chem|H|2|+}} és {{chem|H|2}} reakciójával jön létre:<ref name="eherbstastro">{{cite journal|last=Herbst|first=E.|year=2000|title=The Astrochemistry of {{chem|H|3|+}}|journal=Philosophical Transactions of the Royal Society A|volume=358 |issue=1774 |pp=2523–2534 |doi=10.1098/rsta.2000.0665|bibcode=2000RSPTA.358.2523H |s2cid=97131120}}</ref>
-A H<sub>3</sub><sup>+</sup>  H<sub>2</sub><sup>+</sup> és H<sub>2</sub><sup></sup> reakcióával jön létre:
+:<chem>H2+ + H2 -> H3+ + H</chem>
+A {{chem|H|2|+}} kozmikus sugarak hatására jön létre:
+:<chem>H2 + h\nu_1 -> H2+ + e- + h\nu_2</chem>
+A laboratóriumokban ugyanilyen módon állítják elő a {{chem|H|3|+}}-t. Viszonylag kis energiájú kozmikus sugárzás is képes ionizálni a H<sub>2</sub>-molekulát.
+[[Fájl:Trihydrogen-cation-MO-diagram.svg|thumb|380px|A {{chem|H|3|+}} [[molekulapálya]] diagramja]]
+== Reakciói ==
-H<sub>2</sub><sup>+</sup> + H<sub>2</sub> → H<sub>3</sub><sup>+</sup> + H
+A {{chem|H|3|+}} nagyon reaktív molekula, sok vegyületnek ad át protont. Általában a [[Szén-monoxid|CO]]-val reagál, ami gyakori a csillagközi anyagban:
+:<chem>H3+ + CO -> HCO+ + H2</chem>
+A reakcióban keletkező {{chem|HCO|+}} a csillagközi tér kémiájában fontos molekula. Erősen poláris, és kimutatható a [[rádiócsillagászat]]ban.
-A H<sub>2</sub><sup>+</sup> kozmikus sugarak hatására jön létre:
+A {{chem|H|3|+}} az atomos [[Oxigén|oxigénnel]] is reagál, ekkor {{chem|HO|+}} és [[hidrogén]] keletkezik:
-H<sub>2</sub> + kozmikus sugárzás → H<sub>2</sub><sup>+</sup> + e<sup>-</sup> + kozmikus sugárzás
+:<chem>H3+ + O -> HO+ + H2</chem>
+Az [[oxóniumilidén|{{chem|HO|+}}]] reagál a hidrogénnel, ekkor {{chem|H|2|O|+}} és [[oxóniumion]] keletkezik:
+:<chem>HO+ + H2 -> H2O+ + H</chem>
+:<chem>H2O+ + H2 -> H3O+ + H</chem>
+Az utóbbi reakció a csillagközi felhőkben nem [[Exoterm reakció|exoterm]]. Az oxóniumion hidrogénnel reakcióba lépve négy különböző komplexet alkothat: H<sub>2</sub>O + H, OH + H<sub>2</sub>, OH + 2H, és O + H<sub>2</sub> + H. Ebben a reakcióban víz is keletkezik, ami a termék 5–33%-át teszi ki. Ez a reakció adja a csillagközi anyagban levő víz fő forrását.
+==Spektroszkópia==
+A {{chem|H|3|+}} forgási spektruma gyenge, ezért nehezen azonosítható.<ref>{{cite journal|last1=Watson|first1=J. K. G|year=1971|title=Forbidden rotational spectra of polyatomic molecules|journal=Journal of Molecular Spectroscopy|volume=40| issue=3|pp=546–544|doi=10.1016/0022-2852(71)90255-4|bibcode=1971JMoSp..40..536W}}</ref> Az ultraibolya sugárzás lebontja a molekulát, azonban a [[rovibronos gerjesztés|rovibronos]] (infravörös) spektroszkópia lehetővé teszi a {{chem|H|3|+}} észlelését egy vibrációs állapota, a ν<sub>2</sub> aszimmetrikus állapot gyenge átmeneti dipólusa révén. Oka kezdeti spektruma óta<ref name="Oka1980">{{cite journal |last=Oka |first=T. |date=1980 |title=Observation of the Infrared Spectrum of {{chem|H|3|+}} |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=45 |issue= 7|pages=531–534 |doi=10.1103/PhysRevLett.45.531 |bibcode=1980PhRvL..45..531O}}</ref> több mint 900 abszorpciós vonalat fedeztek fel az infravörös tartományban. A gázbolygók légkörének megfigyelése révén találtak emissziós vonalakat is. Ezeket molekuláris hidrogén megfigyelésével és az ahhoz nem tartozó vonalak megtalálásával állapították meg.
+== Orto- és para-{{chem|H|3|+}} ==
+[[Fájl:H3+&H2.svg|thumb|350px|Orto-{{chem|H|3|+}} és para-{{chem|H|2}} ütközése]]
+A {{chem|H|3|+}}-nak két különböző magspinizomerje létezik, amik a protonok [[spin]]jében térnek el egymástól.
+A para-{{chem|H|3|+}}-ban a három protonból kettőnek a spinje 1/2, a harmadiké viszont -1/2. A para-{{chem|H|3|+}} magspinmomentuma 1/2.
-A laboratóriumokban ugyanilyen módon állítják elő a H<sub>3</sub><sup>+</sup>-at.
-Viszonylag kis energiájú kozmikus sugárzás is képes ionizálni a H<sub>2</sub> molekulát.
-[[File:Trihydrogen-cation-MO-diagram.svg|thumb|380px|A H<sub>3</sub><sup>+</sup> MO diagramja.]]
+Az orto-{{chem|H|3|+}}-ban az összes proton spinje megegyezik egymással (mindegyiknek 1/2) így az orto-{{chem|H|3|+}} magspinmomentuma 3/2.
-==Reakciói==
-A H<sub>3</sub><sup>+</sup> nagyon reaktív molekula. Sok vegyületnek ad át protont általában a CO-val reagál ami gyakori a csillagközi anyagban.
+A sűrű csillagközi molekulafelhőkben a {{chem|H|3|+}} ütközhet {{chem|H|2}}-vel. Ekkor a {{chem|H|3|+}} protont adhat át a {{chem|H|2}}-nek, ami megváltoztathatja a két molekula magspinjét. Az orto {{chem|H|2}}-ben a magspinmomentum 1, a para-{{chem|H|2}}-ben 0. Amikor egy orto-{{chem|H|3|+}} ütközik, és protont ad át egy para-{{chem|H|2}}-nek, a reakcióban para-{{chem|H|3|+}} és orto-{{chem|H|2}} keletkezik.
-H<sub>3</sub><sup>+</sup> + CO → HCO<sup>+</sup> + H<sub>2</sub>
+==Jegyzetek==
+{{jegyzetek}}
+== Fordítás ==
+*{{Fordítás|en|Trihydrogen cation|oldid=28132-48-1}}
+{{portál|kémia}}
-A reakcióban keletkező HCO<sup>+</sup> a csillagközi tér kémiájában fontos molekula. Erősen poláris, és kimutatható rádiócsillagászatban. A H<sub>3</sub><sup>+</sup> az atomos oxigénnel is reagál ekkor OH<sub></sub><sup>+</sup> és hidrogén keletkezik:
+== Források ==
-H<sub>3</sub><sup>+</sup> + O → OH<sup>+</sup> + H<sub>2</sub>
+* http://old.semmelweis.hu/wp-content/phd/phd_live/vedes/export/orgovangabor.d.pdf
-Az  OH<sup>+</sup> reagál a hidrogénnel ekkor OH<sub>2</sub><sup>+</sup> és oxóniumion keletkezik:
+* https://slideplayer.hu/slide/3027278/
+[[Kategória:Kationok]]
-:OH<sup>+</sup> + H<sub>2</sub> → OH<sub>2</sub><sup>+</sup> + H
-:OH<sub>2</sub><sup>+</sup> + H<sub>2</sub> → [[oxóniumion|OH<sub>3</sub><sup>+</sup>]] + H
-Az utóbbi reakció a csillagközi felhőkben nem exoterm. Az oxóniumion hidrogénnel reakcióba lépve négy különböző komplexet alkothat: H2O + H, OH + H2, OH + 2H, és O + H2 + H. Ebben a reakcióban víz is keletkezik, a termék 5–33%-a víz. Ez a reakció a csillagközi anyagban levő víz fő forrása.
-==Ortot/Para H<sub>3</sub><sup>+</sup>==
-[[Image:H3+&H2.svg|thumb|350px|Ortho-H<sub>3</sub><sup>+</sup> és para-H<sub>2</sub> ütközése.]]
-A H<sub>3</sub><sup>+</sup>-nak két különböző magspin izmorje létezik amik a protonok spinjében térnek el egymástól. A para-H<sub>3</sub><sup>+</sup>-ban a három protonból kettőnek a spinje 1/2 a harmadiké viszont -1/2. A para-H<sub>3</sub><sup>+</sup> magspinmomentuma 1/2. Az orto-H<sub>3</sub><sup>+</sup>-ban az összes proton spinje megegyezik egymással (minegyiknek 1/2) így az orto-H<sub>3</sub><sup>+</sup>-ban a magspinmomentum 3/2.
-A sűrű csillagközi molekulafelhőkben a H<sub>3</sub><sup>+</sup> ütközhet H<sub>2</sub><sup></sup>-vel, ekkor a H<sub>3</sub><sup>+</sup> protont adhat át a H<sub>2</sub><sup></sup>nek ami vegváltoztathatja a két molekula magspinjét. Az orto H<sub>2</sub><sup></sup>-ben a magspinmomentum 1, a para H<sub>2</sub><sup></sup>-ben 0. Amikor egy orto orto-H<sub>3</sub><sup>+</sup> ütközik és protont ad át egy para H<sub>2</sub><sup></sup>-nak, a reakcióban  para-H<sub>3</sub><sup>+</sup> és orto-H<sub>2</sub><sup></sup> keletkezik.