A protonált molekuláris hidrogén az univerzumban egyik legnagyobb mennyiségben előforduló ion, jele . Stabil a csillagközi anyagban az alacsony sűrűség és az alacsony hőmérséklet miatt. Jelentős szerepet játszik a csillagközi anyag kémiájában. Megtalálták a Jupiter légkörében is. Ez a legegyszerűbb háromatomos molekula, mivel három protonból és két elektronból áll. Molekuláris hidrogénből a kozmikus sugárzás ionizációjának hatására keletkezik.
Szerkezete Alakja egy egyenlő oldalú háromszöghöz hasonlít, mindhárom oldal kötéshossza körülbelül 90 pm. A kötések erőssége a számítások szerint 4,5 eV (104 kcal/mol). A jó példa a delokalizált elektronok molekulastabilitáshoz való hozzájárulására.thumb|right|150px|A szerkezete
Keletkezése A és reakciójával jön létre: H2+ + H2 -> H3+ + H A kozmikus sugarak hatására jön létre: H2 + h\nu_1 -> H2+ + e- + h\nu_2 A laboratóriumokban is hasonló módon állítják elő a -t. Már viszonylag kis energiájú kozmikus sugárzás is képes ionizálni a H2-molekulát. thumb|380px|A molekulapálya diagramja
Reakciói A nagyon reaktív molekula, sok vegyületnek ad át protont. Gyakran a CO-val reagál, amely jellemző a csillagközi anyagban: H3+ + CO -> HCO+ + H2
A reakcióban keletkező a csillagközi tér kémiájában fontos molekula. Erősen poláris, és kimutatható a rádiócsillagászatban.
A az atomos oxigénnel is reagál, ekkor és hidrogén keletkezik: H3+ + O -> HO+ + H2 Az reagál a hidrogénnel, ekkor és oxóniumion keletkezik: HO+ + H2 -> H2O+ + H H2O+ + H2 -> H3O+ + H Az utóbbi reakció a csillagközi felhőkben nem exoterm. Az oxóniumion hidrogénnel reakcióba lépve négy különböző komplexet alkothat: H2O + H, OH + H2, OH + 2H, és O + H2 + H. Ebben a reakcióban víz is keletkezik, amely a termék 5–33%-át teszi ki. Ez a reakció a csillagközi anyagban található víz fő forrását jelenti. Spektroszkópia A forgási spektruma gyenge, ezért nehezen azonosítható. Az ultraibolya sugárzás lebontja a molekulát, azonban a rovibronos (infravörös) spektroszkópia lehetővé teszi a kimutatását egy vibrációs állapota, a ν2 aszimmetrikus állapot gyenge átmeneti dipólusa révén. Oka 1980-as spektrumának felfedezése óta több mint 900 abszorpciós vonalat azonosítottak az infravörös tartományban. A gázbolygók légköri megfigyelése során emissziós vonalakat is találtak. Ezeket molekuláris hidrogén megfigyelésével és az ahhoz nem tartozó vonalak elkülönítésével azonosították. Orto- és para- thumb|350px|Orto- és para- ütközése A -nak két különböző magspinizomerje létezik, amelyek a protonok spinjében térnek el egymástól.
A para--ban a három protonból kettő spinje 1/2, a harmadiké pedig -1/2. A para- magspinmomentuma 1/2.
Az orto--ban mindhárom proton spinje megegyezik (mindegyiknek 1/2), így az orto- magspinmomentuma 3/2.
A sűrű csillagközi molekulafelhőkben a ütközhet -vel. Ekkor a protont adhat át a -nek, ami megváltoztathatja a két molekula magspinjét. Az orto--ben a magspinmomentum 1, a para--ben 0. Amikor egy orto- ütközik, és protont ad át egy para--nek, a reakcióban para- és orto- keletkezik. Jegyzetek
Fordítás
Források
Kategória:Kationok