Protonált molekuláris hidrogén

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Protonált molekuláris hidrogén
Trihydrogen-cation-3D-vdW.png
Space-filling model of the H3+ cation
Kémiai azonosítók
CAS-szám 28132-48-1
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet H3+
Moláris tömeg 3.02
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A protonált molkekuláris hidrogén az univerzumban egyik legnagyobb mennyiségben előforduló ion, jele H3+. 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.

Szerkezete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az alakja olyan mint egy egyenlő oldalú háromszögé. A kötések erőssége a számítások szerint 4,5 eV. A H3+ jó példa arra, hogy egy delokalizákt elektronpár hozzájárul a molekula stabilitásához.

A H3+ szerkezete

Keletkezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A H3+ H2+ és H2 reakcióával jön létre:

H2+ + H2 → H3+ + H

A H2+ kozmikus sugarak hatására jön létre:

H2 + kozmikus sugárzás → H2+ + e- + kozmikus sugárzás

A laboratóriumokban ugyanilyen módon állítják elő a H3+-at. Viszonylag kis energiájú kozmikus sugárzás is képes ionizálni a H2 molekulát.

A H3+ MO diagramja.

Reakciói[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A H3+ nagyon reaktív molekula. Sok vegyületnek ad át protont általában a CO-val reagál ami gyakori a csillagközi anyagban.

H3+ + CO → HCO+ + H2

A reakcióban keletkező HCO+ a csillagközi tér kémiájában fontos molekula. Erősen poláris, és kimutatható rádiócsillagászatban. A H3+ az atomos oxigénnel is reagál ekkor OH+ és hidrogén keletkezik:

H3+ + O → OH+ + H2

Az OH+ reagál a hidrogénnel ekkor OH2+ és oxóniumion keletkezik:

OH+ + H2 → OH2+ + H
OH2+ + H2OH3+ + 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.

Orto/Para H3+[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ortho-H3+ és para-H2 ütközése.

A H3+-nak két különböző magspin izmorje létezik amik a protonok spinjében térnek el egymástól. A para-H3+-ban a három protonból kettőnek a spinje 1/2 a harmadiké viszont -1/2. A para-H3+ magspinmomentuma 1/2. Az orto-H3+-ban az összes proton spinje megegyezik egymással (minegyiknek 1/2) így az orto-H3+-ban a magspinmomentum 3/2.

A sűrű csillagközi molekulafelhőkben a H3+ ütközhet H2-vel, ekkor a H3+ protont adhat át a H2nek ami megváltoztathatja a két molekula magspinjét. Az orto H2-ben a magspinmomentum 1, a para H2-ben 0. Amikor egy orto orto-H3+ ütközik és protont ad át egy para H2-nak, a reakcióban para-H3+ és orto-H2 keletkezik.

fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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.