跳至內容

氦合氫離子

維基百科,自由的百科全書
氦合氫離子
系統名
Hydridohelium(1+)[1]
識別
CAS號 17009-49-3  checkY
ChemSpider 21106447
SMILES
 
  • [HeH+]
Gmelin 2
ChEBI 33688
性質
化學式 HeH+
莫耳質量 5.01054 g·mol⁻¹
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

氦合氫離子,又稱氦氫分子離子,化學式為HeH+,是一種帶正電的離子。它首次發現於1925年,通過質子(或氫離子)和原子在氣相中反應製得。[2]氦合氫離子是已知最強的布朗斯特質子酸質子親和能為177.8 kJ/mol。[3]有人認為,這種物質可以存在於自然星際物質中。[4]氦合氫離子是最簡單的異核離子,可以與同核的氫分子離子H2+相比較。與H2+不同的是,它有一個永久的鍵偶極矩,因此更容易表現出光譜特徵。[5]自然》雜誌於2019年發表的研究顯示,人類首次在太空中檢測到了氦合氫離子。[6]

性質

[編輯]

HHe+不能在凝聚相中製備,因為在凝聚態中它會與所有的陰離子、分子或是原子發生作用。它可以使O2NH3SO2H2OCO2質子化,分別形成O2H+NH+
4
HSO+
2
H3O+HCO+
2
[7]。諸如一氧化氮二氧化氮一氧化二氮硫化氫甲烷乙炔乙烯乙烷甲醇乙腈等分子也會與之反應,不過產物會因為能量太高而直接分解。[7]但是,可以用蓋斯定律預測它在水溶液中的酸性:

HHe+(g) H+(g) + He(g) +178 kJ/mol [3]
HHe+(aq) HHe+(g)   +973 kJ/mol [8]
H+(g) H+(aq)   – 1530 kJ/mol  
He(g) He(aq)   +19 kJ/mol [9]
HHe+(aq) H+(aq) + He(aq) – 360 kJ/mol  

電離過程–360 kJ/mol的自由能變化相當於pKa為-63。

HeH+共價鍵的長度是0.772Å[10]

其他的氦氫化物離子均已知或者已在理論上進行了研究。HeH2+已經能被微波光譜觀測到,[11]經計算,它的親和能為6 kcal/mol,而HeH3+的親和能為0.1 kcal/mol。[12]

中性分子

[編輯]

不同於氦合氫離子,氫和氦構成的中性分子在一般情況下很不穩定。但是,它作為一個準分子在激發態時是穩定的,於20世紀80年代中期首次在光譜中觀測到。[13][14][15]

參考文獻

[編輯]

引用

[編輯]
  1. ^ hydridohelium(1+) (CHEBI:33688). Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI). UK: European Bioinformatics Institute. [2012-03-13]. (原始內容存檔於2019-04-19). 
  2. ^ T. R. Hogness and E. G. Lunn. The Ionization of Hydrogen by Electron Impact as Interpreted by Positive Ray Analysis. Physical Review. 1925, 26: 44–55. doi:10.1103/PhysRev.26.44. 
  3. ^ 3.0 3.1 Lias, S. G.; Liebman, J. F.; Levin, R. D. Evaluated Gas Phase Basicities and Proton Affinities of Molecules; Heats of Formation of Protonated Molecules. Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1984, 13: 695. doi:10.1063/1.555719. 
  4. ^ J. Fernandez; F. Martin. Photoionization of the HeH+ molecular ion. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2007, 40: 2471–2480. doi:10.1088/0953-4075/40/12/020. 
  5. ^ Coxon, J; Hajigeorgiou, PG. Experimental Born–Oppenheimer Potential for theX1Σ+Ground State of HeH+: Comparison with theAb InitioPotential. Journal of Molecular Spectroscopy. 1999, 193 (2): 306. PMID 9920707. doi:10.1006/jmsp.1998.7740. 
  6. ^ Stutzki, Jürgen; Risacher, Christophe; Ricken, Oliver; Klein, Bernd; Karl Jacobs; Graf, Urs U.; Menten, Karl M.; Neufeld, David; Wiesemeyer, Helmut. Astrophysical detection of the helium hydride ion HeH +. Nature. 2019-04, 568 (7752): 357–359 [2019-04-18]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/s41586-019-1090-x. (原始內容存檔於2019-04-18) (英語). 
  7. ^ 7.0 7.1 Grandinetti, Felice. Helium chemistry: a survey of the role of the ionic species. International Journal of Mass Spectrometry. October 2004, 237 (2–3): 243–267. Bibcode:2004IJMSp.237..243G. doi:10.1016/j.ijms.2004.07.012. 
  8. ^ Estimated to be the same as for Li+(aq) → Li+(g).
  9. ^ Estimated from solubility data.
  10. ^ Coyne, John P.; Ball, David W. Alpha particle chemistry. On the formation of stable complexes between He2+ and other simple species: implications for atmospheric and interstellar chemistry. Journal of Molecular Modeling. 2009, 15 (1): 37. PMID 18936986. doi:10.1007/s00894-008-0371-3. 
  11. ^ Alan Carrington, David I. Gammie, Andrew M. Shaw, Susie M. Taylor and Jeremy M. Hutson. Observation of a microwave spectrum of the long-range He···H2+ complex. Chemical Physics Letters. 1996, 260: 395–405. doi:10.1016/0009-2614(96)00860-3. 
  12. ^ F.Pauzat and Y. Ellinger Where do noble gases hide in space? 網際網路檔案館存檔,存檔日期2007-02-02., Astrochemistry: Recent Successes and Current Challenges, Poster Book IAU Symposium No. 231, 2005 A. J. Markwick-Kemper (ed.)
  13. ^ Thomas Möller, Michael Beland, and Georg Zimmerer. Observation of Fluorescence of the HeH Molecule. Phys. Rev. Lett. 1985, 55 (20): 2145–2148. PMID 10032060. doi:10.1103/PhysRevLett.55.2145. 
  14. ^ Wolfgang Ketterle. Nobel Prizes. (原始內容存檔於2010-12-14). 
  15. ^ W. Ketterle, H. Figger, and H. Walther. Emission spectra of bound helium hydride. Phys. Rev. Lett. 1985, 55 (27): 2941–2944. PMID 10032281. doi:10.1103/PhysRevLett.55.2941. 

來源

[編輯]