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hydronium
Structure d'ions oxonium (sans la paire non liante)
hydronium
du modèle tridimensionnel de l'ion oxonium

ion hydronium Il est le terme obsolète[1] utilisé dans le passé pour indiquer la cation oxonium, également dit sans ambiguïté hydroxonium, (Ou mal ion hydrogène ou tout simplement proton), Avec la formule brute réelle H3OU+, étant donné que la forme de l'oxygène trois liaisons covalentes de même longueur et de 108 ° coins; tandis que la quatrième sp orbitale hybride3 Il est rempli par une paire d'électrons libres ou paire solitaire.[2]. Cela rend le cation hydronium un acide typique Brønsted-Lowry.

Le cation est responsable du caractère acide de toutes les substances dans un environnement aqueux (selon la terminologie systématique de l'UICPA doit donc être écrit H3OU+) Et le parent effet de nivellement. Il se compose d'un cation résultant directement de la formation d'une liaison covalente entre un ion H+ (du nom iDrone, que solution aqueuse ne peut pas exister dans un état libre) Et une molécule de H2OU. Il est conforme à la théorie de la dissociation Brønsted-Lowry substance amphotère et dans tous les acides inorganiques et organiques, qu'ils soient forts ou faibles.

En conclusion, l'ion hydronium a une structure tétraèdre; l'atome d'oxygène hybridée sp3 Il est au centre de tétraèdre, les trois atomes d'hydrogène occupent les trois sommets de la base triangulaire, tandis que le quatrième sp orbital3 Il est occupé par une paire d'électrons non-liaison, ou "paire solitaire« Ce qui est responsable de la plupart des propriétés chimiques et physiques du cation lui-même. Les trois les angles de liaison H-O-H sont d'environ 108 °[3]. Marquage Des expériences avec radionucléide tritium ont montré que les trois atomes d'hydrogène sont équivalents, qui est, quand il se dissocie oxonium ion pour revenir à former de l'eau, l'ion H+ échangé est pas nécessairement ce que précédemment acquis. en solution ensembles de hydroxonium aqueuse de cations des liaisons hydrogène solvatandosi avec trois autres molécules d'eau, en supposant que la structure la plus complexe (et plus en accord avec les données expérimentales) H9OU4+. l'original mécanisme Grotthuss Il se rend compte de la dynamique particulière et la cinétique du transfert de protons en solution aqueuse.

Production de cations hydroxonium: substances amphotères et acides

hydronium
la distribution de charge dans le cation

Le cation H3OU+ Il est naturellement présent dans substances amphotères en solution aqueuse, tel que l'anion hydrogène HCO3-, l'anion mono-hydrogénosulfate HSO4- et l'eau elle-même (voir autodissociazione eau). Il dérive de 'équilibre de autoprotolyse, selon laquelle ces substances ont tendance à perdre une proton tramutandosi dans leur base conjuguée et libérer un proton H+; cette libre en solution ne peut exister et, comme mentionné précédemment, il se lie l'eau pour former un hydroxonium de cations.
Voici quelques exemples:

HSO4- + H2O ⇄ SO42- + H3OU+
HCO3- + H2O ⇄ CO32- + H3OU+

De plus, même acides en solution aqueuse, ils contiennent des ions hydroxonium à différentes concentrations; à partir de cette valeur, exprimée en [H3OU+], Puis cela dépend pH substances. la acides forts Ils sont ionisés (dissociées) complètement lorsqu'il est dissous dans l'eau, et - parce que toutes les réactions chimiques sont l'équilibre - leur réaction de dissociation est complètement déplacé vers la droite. Un exemple est le suivant:

HCl + H2O → Cl- + H3OU+

Les acides qui sont définies faible donner lieu à des réactions d'équilibre de dissociation en solution aqueuse avec formation de cations hydroxonium. Voilà ce qui arrive, par exemple, 'vinaigre, qui est essentiellement une solution aqueuse diluée de l'acide acétique:

CH3COOH + H2O CH ⇄3COO- + H3OU+

Enfin, la hydroxonium cation est également présent dans les solutions de substances qui ne présentent pas de caractère acide, travail préparatoire, mais les concentrations absolument négligeables, parce que la valeur doit toujours être respectés produit ionique eau KW = [H3OU+] [OH-] Dont il est égal à 1,0 × 10-14  M2 en conditions standard.

notes

  1. ^ selon les recommandations des divisions de la chimie inorganique, chimie organique et de la nomenclature des UICPA
  2. ^ (FR) UICPA Livre d'Or, « ions oxonium »
  3. ^ Jian Tang et Takeshi Oka (1999). « La spectroscopie infrarouge de H3O +: la bande fondamentale v1. ». J. Mol. Spectrosc. 196 (1): 120. bibcode 1999JMoSp.196..120T. doi: 10.1006 / jmsp.1999.7844. PMID 10361062

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  • pH
  • ion hydroxyde
  • protonation
  • autoionisation de l'eau
  • dimère d'eau protonée

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