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氦合氫離子

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氦合氫離子
系統名
Hydridohelium(1+)[1]
識別
ChemSpider 21106447
SMILES
Gmelin 2
ChEBI 33688
性質
化學式 HeH+
摩爾質量 5.01054 g mol-1 g·mol⁻¹
精確質量 5.010428282 g mol-1
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

氦合氫離子,化學式為HeH+,是一個帶正電的離子。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]它是已知最強的布朗斯特質子酸,質子親和能為177.8 kJ/mol。[3]這種離子也被稱為氦氫分子離子。有人認為,這種物質可以存在於自然星際物質中。[4]這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,使它更容易表現出光譜特徵。[5]英國《自然》雜誌於2019年4月17日發表相關學術成果:人類初次在太空中檢測到了氦合氫離子。[6]

性質

HHe+不能在凝聚相中製備,因為這會使它與任何陰離子、分子、原子發生作用。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 [7]
H+(g) H+(aq)   – 1530 kJ/mol  
He(g) He(aq)   +19 kJ/mol [8]
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[9]

其他氦氫離子已經知道或者在理論上研究。HeH2+,已經被微波光譜觀測到,[10]科學家計算出它的親和能為6 kcal/mol,而HeH3+為0.1 kcal/mol。[11]

中性分子

不同於氦合氫離子,氫和氦構成的中性分子在一般情況下是很不穩定的。但是,它作為一個準分子在激發態是穩定的,於20世紀80年代中期首次在光譜中觀測到。[12][13][14]

參考文獻

引用

  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. ^ Estimated to be the same as for Li+(aq) → Li+(g).
  8. ^ Estimated from solubility data.
  9. ^ 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. 
  10. ^ 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. 
  11. ^ F.Pauzat and Y. Ellinger Where do noble gases hide in space? 互聯網檔案館存檔,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.)
  12. ^ 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. 
  13. ^ Wolfgang Ketterle 頁面存檔備份,存於互聯網檔案館, The Nobel Prize in Physics 2001
  14. ^ 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

  • 除非另外提及,數據取自Weast, R. C. (Ed.) (1981). CRC Handbook of Chemistry and Physics (62nd Edn.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 0-8493-0462-8.
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