Íone de hidronio

Qual é o íon hidrônio?

Ele Íone de hidronio É um tipo de carga positiva que resulta da protonação de uma molécula de água e cuja fórmula química é h₃QUALQUER⁺. Consiste nos oxonianos mais simples: íons onde o oxigênio carrega uma carga formal positiva e tem três ligações covalentes.

O h₃QUALQUER⁺ É um dos cátions mais simples, mas curiosos que existem. Em água em condições normais, tem uma concentração de 1,10^-7 M, Produto do equilíbrio da auto -Ação. No entanto, sua concentração aumenta exponencialmente quando forte₃QUALQUER⁺ Eles se dissolvem na água, acidificando -a.

Molécula de íons de hidrônio

A concentração ou atividade de H₃QUALQUER⁺ Na água, serve para medir a acidez das soluções aquosas: pH. Quanto mais íons h₃QUALQUER⁺ Feno, menos positivo será pH e mais ácido será a solução em questão. Essa acidez, por outro lado, está no íon hidrogênio, h⁺, que é frequentemente confundido com ion h₃QUALQUER⁺.

Fórmula de íons ou hidronio

O h⁺ e sua incrível capacidade de transferir entre as pontes de hidrogênio das moléculas de água permite o H₃QUALQUER⁺ associado em formações de cátions mais complexas; como o cátion de Eigen, H₉QUALQUER₄⁺, e o cátion de Zundel, H₅QUALQUER₂⁺, e muitos outros.

Estrutura de íons de hidrônio

Estrutura H3O+ com um modelo de esferas e barras

Na primeira imagem, você pode ver a fórmula estrutural do íon hidrium. Agora vemos sua representação com um modelo de esferas e bares. Nos dois destaques, a geometria da pirâmide trigonal, cujos ângulos de ligação (O-H) são 113º; Um pouco desviado de 119º para o tetraedro.

Embora o oxigênio tenha uma carga parcial positiva, isso não significa que a região negativa esteja em torno dos átomos de hidrogênio. O oposto. Oxigênio em h₃QUALQUER⁺ É um produto ainda mais eletronegativo de sua deficiência eletrônica; Portanto, toda a densidade negativa visualizada em um mapa de potencial eletrostático:

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Sem mencionar que o oxigênio tem alguns elétrons livres, o que reforça ainda mais densidade negativa.

Uma conseqüência de tudo o que é acima é que H hidrogênios₃QUALQUER⁺ Eles perdem a densidade eletrônica, porque o oxigênio a atrai em sua direção. Portanto, h₃QUALQUER⁺ Você pode estabelecer fontes de hidrogênio muito fortes com uma molécula de água vizinha: H₂QUALQUER⁺-H-OH₂.

Essa interação é a chave por trás da incrível mobilidade iônica de H⁺ e por que h₃QUALQUER⁺ É capaz de se associar a muitas moléculas de água ao mesmo tempo.

Acidez

O hidronio é um ácido muito forte. De fato, é o ácido mais forte que pode existir em solução aquosa. Porque? Porque qualquer outro ácido mais forte que ele protone uma molécula de água para originar H₃QUALQUER⁺:

Ha + h₂O → a^- + H₃QUALQUER⁺

O h₃QUALQUER⁺ É capaz de permanecer estável sempre que não há outras bases no ambiente mais fortes que a água. Qualquer ácido cumpriu isso será classificado como um ácido forte. Enquanto isso, se o ácido é mais fraco que H₃QUALQUER⁺, Então, parte do HA não será completamente dissociada e falaremos sobre um ácido fraco:

Ha + h₂Ou ⇌ a^- + H₃QUALQUER⁺

Portanto, desde H₃QUALQUER⁺ É o ácido mais forte que existe na água, a acidez disso dependerá da concentração de H₃QUALQUER⁺. Esta é a base para definir, em termos simples, a acidez de uma solução aquosa expressa como pH:

ph = -log [h₃QUALQUER⁺]

H⁺ vs. H₃QUALQUER⁺

Ion de hidrogênio e hidrônio não são os mesmos. O h⁺ É muito mais ácido do que h₃QUALQUER⁺, Bem, consiste em um próton nada mais, que procurará uma molécula para ganhar elétrons por todos os meios. Quando h⁺ Obtenha uma molécula de água formas h₃QUALQUER⁺:

Pode atendê -lo: óxido cúprico (CuO)

H⁺  +  H₂O → h₃QUALQUER⁺

É por isso que H₃QUALQUER⁺ pode ser representado como H⁺(AC), indicando que é um H⁺ Em meio aquoso.

A força de um ácido é medida em sua capacidade de doar, de acordo com a definição de Brönsted-Lowry, íons H⁺. Quanto é mais forte, mais ele doará⁺, Sem h₃QUALQUER⁺. Os ácidos mais fortes já sintetizados (supercídeos) são aqueles onde h⁺ Ele está "nu"; isto é, sem nenhum impedimento para pular em direção à molécula que vai protonar.

A prática de representar H₃QUALQUER⁺ cinzas⁺(AC) É tão comum que há muitas vezes falando sobre ambos como se fossem iguais, sem que isso afete negativamente a interpretação da química das soluções.

Solvatação

O h₃QUALQUER⁺ Pode formar pontes de hidrogênio muito fortes com uma molécula de água vizinha. Ao fazer isso, temos o cátion de Zundel, h₅QUALQUER₂⁺:

Zundel cátion

Mas a carga positiva não permanece apenas em um único lado do cátion: isso pode ser transferido para a outra molécula de água como o íon h⁺:

H₂Oh-⁺Oh₂ → h₂QUALQUER⁺-H- oh₂

Portanto, a carga positiva é distribuída entre os dois átomos de oxigênio para as duas moléculas de água.

No caso do cátion próprio, H₉QUALQUER₄⁺, um H₃QUALQUER⁺ formar pontes de hidrogênio com três moléculas de água, distribuindo entre elas a carga positiva graças a um "salto" h⁺. Esses saltos são tão rápidos que explicam a grande mobilidade iônica de H⁺ Na água, usando H₃QUALQUER⁺ como veículo e moléculas de água como uma rodovia.

O h₅QUALQUER₂⁺ e h₉QUALQUER₄⁺ Eles não são as únicas associações catiônicas que H₃QUALQUER⁺ pode se originar na água. Alguns cálculos de dinâmica molecular demonstram a existência de um cluster H₃QUALQUER⁺(H₂QUALQUER)_vinte: 20 h moléculas₂Ou interagindo com um cátion₃QUALQUER⁺ e distribuir entre eles a carga positiva.

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Portanto, h₃QUALQUER⁺ e h⁺ Eles constroem uma relação curiosa com moléculas de água, além da acidez.

Você sai

Assim como as salas de oxi orgânicas existem, não é exceção com oxi derivado da protonação da água. Sua fórmula geral é [h₃QUALQUER⁺] [X^-], Onde x^- É qualquer ânion que vem da dissolução de um ácido muito forte.

Esses sais às vezes recebem o nome de 'ácidos monohidratos', já que a fórmula [h₃QUALQUER⁺] [X^-] ou h₃QUALQUER⁺· X^- Também pode ser escrito como HX · H₂QUALQUER. Assim, pode haver ácidos di -hidratos, hx · 2h₂Ou, trihidratos, hx · 3h₂Ou, etc.

Por exemplo, o HCl pode cristalizar como hcl · h₂OH₃QUALQUER⁺· Cl^-. Também temos outros sais de hidrônio, como H₃QUALQUER⁺· Clo₄^- ou hclo₄· H₂Ou, e hbr · 4h₂OH₃QUALQUER⁺· Br^-· 3h₂QUALQUER.

Referências

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