Ion hydronio

Quel est l'ion hydronium?

Il Ion hydronio C'est une sorte de charge positive qui résulte de la protonation d'une molécule d'eau, et dont la formule chimique est H₃SOIT⁺. Il se compose de la plus simple des oxoniens: les ions où l'oxygène porte une charge formelle positive et a trois liaisons covalentes.

Le H₃SOIT⁺ C'est l'un des cations les plus simples mais curieux qui existent. Dans l'eau dans des conditions normales, il a une concentration de 1 · 10^-7 M, produit de l'équilibre de l'auto-iisation. Cependant, sa concentration augmente de façon exponentielle lorsqu'il est fort₃SOIT⁺ Ils se dissolvent dans l'eau, l'acidifiant.

Molécule d'ion hydronium

La concentration ou l'activité de H₃SOIT⁺ Dans l'eau, il sert à mesurer l'acidité des solutions aqueuses: pH. Plus il y a d'ions H₃SOIT⁺ Foin, moins positif sera le pH, et plus d'acide sera la solution en question. Cette acidité, en revanche, réside dans l'ion hydrogène, H⁺, qui est souvent confondu avec ion h₃SOIT⁺.

Formule ion ou hydronio

Le H⁺ et sa capacité incroyable à transférer entre les ponts d'hydrogène des molécules d'eau permet le H₃SOIT⁺ associé dans des formations de cations plus complexes; comme le cation d'Eigen, h₉SOIT₄⁺, et le cation de Zundel, h₅SOIT₂⁺, et plein d'autres.

Structure d'ions hydronium

Structure H3O + avec un modèle de sphères et de barres

Dans la première image, vous pouviez voir la formule structurelle de l'ion hydrum. Nous voyons maintenant sa représentation avec un modèle de sphères et de barres. Dans les deux mets en évidence, la géométrie pyramide trigonale, dont les angles de liaison (O-H) sont de 113 °; Un peu détourné de 119º pour le tétraèdre.

Bien que l'oxygène ait une charge partielle positive, cela ne signifie pas que la région négative est autour des atomes d'hydrogène. Tout le contraire. Oxygène en h₃SOIT⁺ Il s'agit d'un produit encore plus électronégatif de sa carence électronique; Ainsi, toute la densité négative visualisée sur une carte de potentiel électrostatique:

Peut vous servir: sulfate de potassium (K2SO4): structure, propriétés, utilisations, synthèseCarte de potentiel électrostatique pour H3O+

Sans oublier que l'oxygène a quelques électrons libres, ce qui renforce encore plus de densité négative.

Une conséquence de tout ce qui précède est que les hydrogènes H₃SOIT⁺ Ils perdent la densité électronique, car l'oxygène l'attire vers lui-même. Par conséquent, H₃SOIT⁺ Vous pouvez établir des sources d'hydrogène très fortes avec une molécule d'eau voisine: H₂SOIT⁺-H-oh₂.

Cette interaction est la clé de la mobilité ionique incroyable de H⁺ Et pourquoi h₃SOIT⁺ Il est capable de s'associer à de nombreuses molécules d'eau en même temps.

Acidité

Hydronio Ion est un acide très fort. En fait, c'est l'acide le plus fort qui peut exister en solution aqueuse. Parce que? Parce que tout autre acide plus fort que lui protona une molécule d'eau pour créer H₃SOIT⁺:

Ha + h₂O → A^- + H₃SOIT⁺

Le H₃SOIT⁺ Il est capable de rester stable chaque fois qu'il n'y a pas d'autres bases dans l'environnement plus fortes que l'eau. Tout acide en a respecté sera classé comme un acide fort. En attendant, si l'acide est plus faible que H₃SOIT⁺, Ensuite, une partie de HA ne sera pas complètement dissociée et nous parlerons d'un acide faible:

Ha + h₂Ou ⇌ A^- + H₃SOIT⁺

Par conséquent, depuis h₃SOIT⁺ C'est l'acide le plus fort qui existe dans l'eau, l'acidité de cela dépendra de la concentration de H₃SOIT⁺. C'est la base pour définir, en termes simples, l'acidité d'une solution aqueuse exprimée en pH:

pH = -log [h₃SOIT⁺]]

H⁺ contre. H₃SOIT⁺

L'ion hydrogène et l'hydronium ne sont pas les mêmes. Le H⁺ C'est beaucoup plus acide que H₃SOIT⁺, Eh bien, il se compose d'un proton rien de plus, qui cherchera une molécule pour gagner des électrons par tous les moyens. Quand h⁺ obtenir une molécule d'eau formes h₃SOIT⁺:

Il peut vous servir: oxyde de cuprique (CUO)

H⁺  +  H₂O → H₃SOIT⁺

C'est pourquoi H₃SOIT⁺ peut être représenté comme h⁺(Ac), indiquant que c'est un H⁺ En milieu aqueux.

La force d'un acide est mesurée dans sa capacité à faire un don, selon la définition de Brönsted-Lowry, H ions⁺. À quel point il est fort, plus il donnera⁺, Pas de h₃SOIT⁺. Les acides les plus forts jamais synthétisés (supercides) sont ceux où H⁺ Il est "nu"; c'est-à-dire sans aucun obstacle à sauter vers la molécule qui protona.

La pratique de représenter h₃SOIT⁺ cendre⁺(AC) Il est si courant qu'il y a de nombreuses fois à parler des deux comme s'ils étaient les mêmes, sans cela avoir un impact négatif sur l'interprétation de la chimie des solutions.

Solvatation

Le H₃SOIT⁺ Il peut former des ponts d'hydrogène très forts avec une molécule d'eau voisine. Ce faisant, nous avons le cation de Zundel, h₅SOIT₂⁺:

Zundel cation

Mais la charge positive ne reste pas seulement d'un seul côté du cation: cela peut être transféré à l'autre molécule d'eau comme ion h⁺:

H₂Oh-⁺Oh₂ → H₂SOIT⁺-H- oh₂

Par conséquent, la charge positive est répartie entre les deux atomes d'oxygène pour les deux molécules d'eau.

Dans le cas du cation propre, h₉SOIT₄⁺, un H₃SOIT⁺ Formez des ponts d'hydrogène avec trois molécules d'eau, distribuant parmi eux la charge positive grâce à un «saut» H⁺. Ces sauts sont si rapides qu'ils expliquent la grande mobilité ionique de H⁺ Dans l'eau, en utilisant h₃SOIT⁺ comme véhicule et molécules d'eau comme une autoroute.

Le H₅SOIT₂⁺ et h₉SOIT₄⁺ Ce ne sont pas les seules associations cationiques que H₃SOIT⁺ peut provenir de l'eau. Certains calculs de dynamique moléculaire démontrent l'existence d'un cluster H₃SOIT⁺(H₂SOIT)_vingt: 20 h molécules₂Ou interagir avec un cation h₃SOIT⁺ et en distribuant parmi eux la charge positive.

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Par conséquent, H₃SOIT⁺ et h⁺ Ils construisent une relation curieuse avec les molécules d'eau, au-delà de l'acidité.

Vous sortez

Tout comme les salles oxy biologiques existent, cela ne fait pas exception avec Oxy dérivé de la protonation de l'eau. Sa formule générale est [h₃SOIT⁺] [X^-], Où x^- C'est tout anion qui vient de la dissolution d'un acide très fort.

Ces sels reçoivent parfois le nom des «acides monohydratés», car la formule [H₃SOIT⁺] [X^-] ou h₃SOIT⁺· X^- Il peut également être écrit comme hx · h₂SOIT. Ainsi, il peut y avoir des acides dihydratés, Hx · 2H₂Ou, trihydrates, hx · 3h₂Ou, etc.

Par exemple, HCL peut cristalliser comme HCl · H₂OH₃SOIT⁺· CL^-. Nous avons également d'autres sels d'hydronium tels que H₃SOIT⁺· CLO₄^- ou hclo₄· H₂Ou, et hbr · 4h₂OH₃SOIT⁺· Br^-· 3h₂SOIT.

Les références

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