Jon hydroniowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Jon hydroniowy
Jon hydroniowy Jon hydroniowy
Powierzchnia potencjału elektrycznego
Powierzchnia potencjału elektrycznego
Wzór chemiczny H3O+
Masa molowa 19,02 g/mol
Numer CAS 1396-08-6
PubChem 123332[1]
Kwasowość (pKa) −1,7
Typ hybrydyzacji i VSEPR sp3
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Commons Multimedia w Wikimedia Commons

Jon hydroniowy (jon hydronowy) − najprostszy jon oksoniowy. Jest to uwodniony kation wodorowy H3O+[2][3].

W roztworach wodnych powstaje w wyniku autodysocjacji wody: 2H2O ⇌ H3O+ + OH oraz w wyniku dysocjacji kwasów, następnie ulega dalszej hydratacji. Występuje również w kryształach monohydratów mocnych kwasów (np. kwasu nadchlorowego) i superkwasów.

Jest silnym kwasem Lewisa, jego pKa = −1,7 (w 25 °C). W czystej wodzie jego stężenie wynosi 10−7mol/dm³ (25 °C), w roztworach kwaśnych jest większe. Stężenie (a ściślej aktywność) jonu hydroniowego określa pH roztworów wodnych.

Literatura chemiczna używa również wyrażeń kation wodorowy oraz proton jako (w uproszczeniu) synonimów H3O+, chociaż terminy te mają odrębne znaczenia w innych kontekstach.

Struktura[edytuj | edytuj kod]

Grupa H3O+ jest izoelektronowa z amoniakiem ponieważ atom O+ oraz N mają taką samą liczbę elektronów. H3O+ ma geometrię piramidy o podstawie trójkąta z atomem tlenu na jednym z wierzchołków. Wiązania H−O−H tworzą kąt około 113°. Centrum masy znajduje się blisko jądra atomu tlenu. Grupa ta jest polarna (tzn. ma elektryczny moment dipolowy).

Solwatacja[edytuj | edytuj kod]

W roztworze wodnym grupa ta jest solwatowana przez molekuły wody. Wśród modeli solwatacji H3O+ wyróżnić można kation Zundela i kation Eigena. Pomiary kriometryczne wskazują, że hydratowany jon ma przeciętnie wielkość odpowiadającą H3O+(H2O)6[4]. Metody ab initio w chemii kwantowej wskazują, że hydratowany proton przebywa na powierzchni klasterów wody odpowiadających średnio formule H3O+(H2O)20.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Jon hydroniowy – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  2. Oxonium ions (ang.) [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology („Gold Book”). Wyd. 2. Oksford: Blackwell Scientific Publications, 1997. Wersja internetowa: M. Nic, J. Jirat, B. Kosata: Oxonium ions (ang.), aktualizowana przez A. Jenkins. doi:10.1351/goldbook.O04378
  3. Robert T. Morrison, Robert N. Boyd: Chemia Organiczna. T. 1. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997, s. 58-59. ISBN 83-01-04-166-8.
  4. Andreas A. Zavitsas. Properties of Water Solutions of Electrolytes and Nonelectrolytes. „J. Phys. Chem. B”. 105 (32), s. 7805–7817, 2001. doi:10.1021/jp011053l.