L'hydrogène est l'un des éléments les plus abondants dans l'univers, et est l'un des éléments les plus simples (chaque atome de la forme la plus abondante d'hydrogène contient un proton, un électron, et pas de neutrons). Dans certaines conditions, l'hydrogène se produit comme un ion, où ses propriétés inhabituelles rendent d'un intérêt particulier pour les chimistes, des physiciens et des astronomes.
Identification
L'hydrogène est l'atome le plus petit et le plus léger. Bien qu'il puisse exister sous différentes formes «lourdes» par des neutrons en ajoutant, la forme la plus commune de l'hydrogène ne dispose que d'un proton et d'un électron, ce qui rend extrêmement simple. Il est également l'élément le plus abondant dans l'univers et représente 75% de la masse de l'univers. gaz hydrogène pur est rare sur la terre et est couramment produit industriellement à partir d'hydrocarbures, où la majorité du gaz est immédiatement utilisé. La majeure partie de l'hydrogène de l'univers se produit sous sa forme de plasma dans les étoiles.
Misconceptions
Pour beaucoup de gens, l'ion d'hydrogène terme existe en termes de chimie acide-base. Un cation d'hydrogène est typiquement appelé un proton, car elle se compose uniquement comme un proton avec aucun électron, ce qui a des implications importantes dans la théorie de Bronsted des acides, qui se réfère à un acide en tant que donneur de protons et d'une base comme accepteur d'électrons. Cette terminologie pour un ion d'hydrogène, cependant, peut être trompeur, car il n'existe pas un proton nu dans toute sorte de solution en raison de ses tendances à se lier à d'autres molécules. Par conséquent, dans des solutions impliquant l'eau, un ion hydrogène est souvent désigné comme un ion hydronium, ce qui est l'addition d'un proton à une molécule d'eau.
Les types
Une forme plus stable d'un ion hydrogène est connu sous l'ion dihydronium, qui se compose de deux protons et un électron. En tant que tel, il est le plus simple possible molécule et peut être trouvé principalement dans l'espace interstellaire. les cations dihydrogène peuvent être formés de deux façons: la réaction d'un cation trihydrogen avec un photon d'énergie élevée ou un électron. Dans les deux cas, un électron supplémentaire est formée. cations dihydrogène peuvent réagir pour former trihydrogen cations, et les cations trihydrogen peuvent réagir avec des cations diacides ainsi, bien que dans ce dernier cas, il n'y a pas de changement net de matières, même si les changements dans les spins subatomiques peuvent en résulter.
Les types
Le cation a été observée trihydrogen première fois en 1911 à partir de l'analyse des décharges de plasma. Au cours de cette analyse, une molécule unique avec un rapport de 3: 1 en masse sur charge a été identifiée, qui a été postulée pour être soit le cation trihydrogen ou un atome de carbone sans électrons. Etant donné que cette dernière est très peu probable, ainsi que le fait que cette espèce a été observée à augmenter quand on ajoute de l'hydrogène gazeux supplémentaire, il a été conclu que la molécule non identifiée a été un trihydrogen cations. les cations Trihydrogen sont difficiles à analyser parce qu'il n'a pas de moment dipolaire (une mesure de l'affinité électronique par rapport au sein d'une molécule, les moments dipolaires sont inexistants en cations trihydrogen parce que tous les trois atomes sont à égale distance et ont la même affinité pour les électrons). L'examen par une lumière ultraviolette est également impossible en raison du fait qu'elle détruit la molécule. Enfin, grâce à l'utilisation d'une technique appelée spectroscopie rovibronique a permis l'identification et l'analyse du cation trihydrogen. Il est capable d'exister de manière stable dans l'espace en raison de basses températures et la faible densité de l'espace interstellaire, et a été trouvé à exister principalement dans les atmosphères de ces planètes joviennes comme Jupiter, Saturne et Uranus, ainsi que dans la région de plasma d'étoiles .
Importance
L'ion d'hydrogène, en raison de sa simplicité, a un rôle central dans la compréhension de la chimie et de la physique subatomique. Un atome d'hydrogène ionisé est au cœur de la théorie de Bronsted des acides. En outre, le cation dihydrogène est souvent utilisé comme un exemple de manuel pour résoudre l'équation de Schrödinger pour une molécule; car il ne possède qu'un seul électron, les calculs de répulsion électron-électron peuvent être ignorées. Enfin, le cation trihydrogen, qui prend la forme d'un triangle équilatéral, est souvent utilisé un exemple pour le calcul des orbitales électroniques sur toute une molécule. Ces caractéristiques uniques de l'ion d'hydrogène, ainsi que son abondance dans les étoiles, les atmosphères planétaires, et d'autres régions où l'état physique du plasma peut se produire, en font un élément intéressant et important dans de nombreux domaines de la science.