Молекулярный ион водорода

Молекулярный ион водорода в простейшая двухатомная молекула H₂⁺, образуется при ионизации молекулы водорода. В молекулярном ионе H₂⁺ образуется одноэлектронная химическая связь с расстоянием d_HH = 1,07Å. Одноэлектронная связь менее прочна (энергия разрыва 61 ккал/моль), чем обычная двухэлектронная связь в нейтральной молекуле водорода (d_HH=0,74Å, энергия разрыва 104 ккал/моль)^[1]. Расчеты зависимостей полной энергии и её компонент от межъядерного расстояния для простейшей структуры с химической связью в молекулярного иона водорода H₂⁺ с одноэлектронной связью в показывают, что минимум полной энергии, который достигается при равновесном межъядерном расстоянии, равном 1,06Å, связан с резким понижением потенциальной энергии электрона вследствие концентрации и сжатия облака электронной плотности в межъядерной области.^[2] Можно представить образование иона H₂⁺ как результат реакции атома водорода и протона:

Ион водорода H₂⁺

H+ H⁺ H₂⁺ + 61 ккал

или ионизацию молекулы водорода

H₂ H₂⁺ + e в 357 ккал

Также молекулярным ионом водорода можно считать молекулу H₃⁺, которая сравнительно устойчива и образуется по схеме

H₂+ H⁺ H₃⁺ + 70 ккал

или по биомолекулярной реакции

H₂⁺ + H₂ [ H₄⁺ ]* H₃⁺ + H + 1,1 эв.

через возбуждённый ион водорода H₄⁺^[3].

1. Молекулярный ион водорода H₂⁺ содержит два протона, заряженных положительно, и один электрон, заряженный отрицательно. Единственный электрон компенсирует электротатическое отталкивание двух протонов и удерживает их на расстоянии d_H_H = 1,06 Å. Центр электронной плотности электронного облака (орбитали) равноудалён от обоих протонов на боровский радиус α₀ = 0,53 Å и является центром симметрии молекулярного иона водорода H₂⁺

2. Молекулярный ион водорода H₃⁺ содержит три протона и два электрона. Электростатическое отталкивание трёх протонов компенсируется двумя электронами. Методом кулоновского взрыва показано, что протоны молекулярного иона водорода H₃⁺

Молекулярный ион водорода H₃⁺

находятся в вершинах равностороннего треугольника с межъядерным расстоянием 1,25 ± 0,2Å^[4].

Точного решения волнового уравнения Шрёдингера, описывающего поведение электронов для систем, содержащих два электрона, не существует. Широко используемая приближённая теория молекулярных орбиталей не учитывает кулоновскую электронную корреляцию - электростатическое отталкивание электронов. Можно считать, что при учёте кулоновской электронной корреляции центры электронной плотности электронов будут равноудалены друг от друга, а также равноудалены от ядер молекулярного иона водорода H₃⁺. В центре молекулярного графа H₃⁺ существует "кулоновская дыра". В молекулярном ионе H₃⁺ реализуется двухэлектронная трёхцентровая химическая связь.

[править] Ссылки

Сайт Уфимского кванто-химического общества. Лекция в„– 13 "Электронная корреляция"

[править] См. также

[править] Примечания

в‘ Некрасов Б. В. Основы общей химии. в 3-е изд., испр. и доп. в М.: «Химия», 1973. в Т. 1. в 656 с.
в‘ Химический энциклопедический словарь. в М.: Советская энциклопедия. в 1983, С. 645
в‘ Никитин Е. Е. Успехи химии. в 1969. в Т. XXXVIII. в 1153-1167 с.
в‘ Реферативный журнал химии. в 1983. в Т. 7Б131.

[0] в‘ Некрасов Б. В. Основы общей химии. в 3-е изд., испр. и доп. в М.: «Химия», 1973. в Т. 1. в 656 с.

[1] в‘ Химический энциклопедический словарь. в М.: Советская энциклопедия. в 1983, С. 645

[2] в‘ Никитин Е. Е. Успехи химии. в 1969. в Т. XXXVIII. в 1153-1167 с.

[3] в‘ Реферативный журнал химии. в 1983. в Т. 7Б131.

[1]

[2]

[3]

[4]

Молекулярный ион водорода

[править] Ссылки

[править] См. также

[править] Примечания

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках