Гидро́н () — общее название для катионной формы атома водорода, представляемой символом Н+. Одобренный ИЮПАК термин «гидрон» объединяет катионы водорода независимо от их изотопного состава: то есть, он относится к протонам (1H+) для изотопов протия, дейтронам (2H+ или D+) для изотопов дейтерия и тритонам (3H+ или T+) для изотопов трития
В отличие от большинства других ионов, гидрон состоит только из голого атомного ядра. Отрицательно заряженным аналогом гидрона является гидрид-анион H−.
Свойства
Свойства в растворе При прочих равных условиях соединения, которые легко отдают гидроны (кислоты Бренстеда, см. ниже), обычно являются полярными, гидрофильными растворенными веществами и часто растворимы в растворителях с высокой относительной статической проницаемостью. Примеры включают органические кислоты, такие как уксусная кислота(CH3COOH) или метансульфоновая кислота (CH3SO3H). Однако большие неполярные части молекулы могут ослабить эти свойства. Таким образом, из-за наличия алкильной цепи октановая кислота (C7H15COOH) значительно менее гидрофильна по сравнению с уксусной кислотой.
Нерастворённый гидрон (полностью свободное или «голое» атомное ядро водорода) не существует в конденсированной (жидкой или твёрдой) фазе. Хотя иногда говорят, что суперкислоты обязаны своей необычайной гидронодонорной способностью присутствию «свободных гидронов», такое утверждение вводит в заблуждение: даже для источника «свободных гидронов», такого как H2F+, одного из суперкислотных катионов, присутствующих в суперкислотной фторантимоновой кислоте (HF:SbF5), отщепление свободного H+ по-прежнему требует огромных энергетических потерь порядка нескольких сотен ккал/моль. Это исключает возможность присутствия свободного гидрона в растворе, даже в качестве мимолетного промежуточного продукта. По этой причине считается, что в сильных кислотах гидроны диффундируют путем последовательного переноса от одной молекулы к другой по сети водородных связей посредством так называемого механизма Гроттуса.
Кислотность Гидрона может захватывать пару электронов у основания Льюиса и образовывать молекулу:
[H]+ + :L → [HL]+
Из-за захвата основания Льюиса (L) ион гидрона является кислотой Льюиса. С точки зрения теории жёстких и мягких кислот и оснований, голый гидрон представляет собой бесконечно жёсткую кислоту Льюиса.
Гидрон играет центральную роль в теории кислот и оснований Брёнстеда — Лоури: частица, которое ведёт себя как донор гидрона в реакции, является кислотой по Брёнстеду, тогда как принимающая гидрон — основание Брёнстеда. В общей кислотно-основной реакции, показанной ниже, HA — это кислота, а B (отмеченное неподелённой парой) — это основание:
HA +: B → [HB] + +: А−
Гидратированная форма катиона водорода, ион гидроксония H3О+ (aq) , является ключевым объектом определения кислоты Аррениуса. Другие гидратированные формы, катион Цунделя H5О+2 , который образован из протона и двух молекул воды, и собственного катиона H9О+4 , который образован из иона гидроксония и трёх молекул воды, теоретически играет важную роль в диффузии протонов через раствор в соответствии с механизмом Гроттуса.
Изотопы гидрона Протон, обозначаемый символом p или 1H+, представляет собой +1 ион протия, 1H. Дейтрон, обозначаемый символом 2H+ or D+, представляет собой +1 ион дейтерия, 2H или D. Тритон, обозначаемый символом 3H+ or T+, представляет собой +1 ион трития , 3H или T.
Примечания
Категория:Водород Категория:Протон