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氦合氢离子

九月 18, 2023

氦合氢离子，又称氦氢分子离子，化学式为HeH+，是一种带正电的离子。它首次发现于1925年，通过质子（或氢离子）和氦原子在气相中反应制得。[2]氦合氢离子是已知最强的布朗斯特质子酸，质子亲和能为177.8 kJ/mol。[3]有人认为，这种物质可以存在于自然星际物质中。[4]氦合氢离子是最简单的异核离子，可以与同核的氢分子离子H2+相比较。与H2+不同的是，它有一个永久的键偶极矩，因此更容易表现出光谱特征。[5]《自然》杂志于2019年发表的研究显示，人类首次在太空中检测到了氦合氢离子。[6]

氦合氢离子
系统名
Hydridohelium(1+)[1]
识别
CAS号 17009-49-3  
ChemSpider 21106447
SMILES
 
  • [HeH+]
Gmelin 2
ChEBI 33688
性质
化学式 HeH+
摩尔质量 5.01054 g mol-1 g·mol⁻¹
精确质量 5.010428282 g mol-1
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

性质 编辑

HHe+不能在凝聚相中制备，因为在凝聚态中它会与所有的阴离子、分子或是原子发生作用。它可以使O2、NH3、SO2、H2O和CO2质子化，分别形成O2H+、NH+
4、HSO+
2、H3O+和 HCO+
2[7]。诸如一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、硫化氢、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、甲醇和乙腈等分子也会与之反应，不过产物会因为能量太高而直接分解。[7]但是，可以用盖斯定律预测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 [8]
H+(g) → H+(aq)   – 1530 kJ/mol  
He(g) → He(aq)   +19 kJ/mol [9]
HHe+(aq) → H+(aq) + He(aq) – 360 kJ/mol  

电离过程–360 kJ/mol的自由能变化相当于pKa为-63。

HeH+中共价键的长度是0.772Å。[10]

其他的氦氢化物离子均已知或者已在理论上进行了研究。HeH2+已经能被微波光谱观测到，[11]经计算，它的亲和能为6 kcal/mol，而HeH3+的亲和能为0.1 kcal/mol。[12]

中性分子 编辑

不同于氦合氢离子，氢和氦构成的中性分子在一般情况下很不稳定。但是，它作为一个准分子在激发态时是稳定的，于20世纪80年代中期首次在光谱中观测到。[13][14][15]

参考文献 编辑

引用 编辑

  1. ^ hydridohelium(1+) (CHEBI:33688). Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI). UK: European Bioinformatics Institute. [2012-03-13]. （原始内容于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. （原始内容于2019-04-18） （英语）. 
  7. ^ 7.0 7.1 Grandinetti, Felice. Helium chemistry: a survey of the role of the ionic species. International Journal of Mass Spectrometry. October 2004, 237 (2–3): 243–267. Bibcode:2004IJMSp.237..243G. doi:10.1016/j.ijms.2004.07.012. 
  8. ^ Estimated to be the same as for Li+(aq) → Li+(g).
  9. ^ Estimated from solubility data.
  10. ^ 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. 
  11. ^ 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. 
  12. ^ F.Pauzat and Y. Ellinger Where do noble gases hide in space? 互联网档案馆的，存档日期2007-02-02., Astrochemistry: Recent Successes and Current Challenges, Poster Book IAU Symposium No. 231, 2005 A. J. Markwick-Kemper (ed.)
  13. ^ 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. 
  14. ^ . Nobel Prizes. （原始内容存档于2010-12-14）. 
  15. ^ 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. 

来源 编辑

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

九月 18, 2023
氦合氢离子, 又称氦氢分子离子, 化学式为heh, 是一种带正电的离子, 它首次发现于1925年, 通过质子, 或氢离子, 和氦原子在气相中反应制得, 是已知最强的布朗斯特质子酸, 质子亲和能为177, 有人认为, 这种物质可以存在于自然星际物质中, 是最简单的异核离子, 可以与同核的氢分子离子h2, 相比较, 与h2, 不同的是, 它有一个永久的键偶极矩, 因此更容易表现出光谱特征, 自然, 杂志于2019年发表的研究显示, 人类首次在太空中检测到了, 系统名hydridohelium, 识别cas号, 1700. 氦合氢离子 又称氦氢分子离子 化学式为HeH 是一种带正电的离子 它首次发现于1925年 通过质子 或氢离子 和氦原子在气相中反应制得 2 氦合氢离子是已知最强的布朗斯特质子酸 质子亲和能为177 8 kJ mol 3 有人认为 这种物质可以存在于自然星际物质中 4 氦合氢离子是最简单的异核离子 可以与同核的氢分子离子H2 相比较 与H2 不同的是 它有一个永久的键偶极矩 因此更容易表现出光谱特征 5 自然 杂志于2019年发表的研究显示 人类首次在太空中检测到了氦合氢离子 6 氦合氢离子系统名Hydridohelium 1 1 识别CAS号 17009 49 3 ChemSpider 21106447SMILES HeH Gmelin 2ChEBI 33688性质化学式 HeH 摩尔质量 5 01054 g mol 1 g mol 精确质量 5 010428282 g mol 1若非注明 所有数据均出自标准状态 25 100 kPa 下 目录 1 性质 2 中性分子 3 参考文献 3 1 引用 3 2 来源性质 编辑HHe 不能在凝聚相中制备 因为在凝聚态中它会与所有的阴离子 分子或是原子发生作用 它可以使O2 NH3 SO2 H2O和CO2质子化 分别形成O2H NH 4 HSO 2 H3O 和 HCO 2 7 诸如一氧化氮 二氧化氮 一氧化二氮 硫化氢 甲烷 乙炔 乙烯 乙烷 甲醇和乙腈等分子也会与之反应 不过产物会因为能量太高而直接分解 7 但是 可以用盖斯定律预测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 8 H g H aq 1530 kJ mol He g He aq 19 kJ mol 9 HHe aq H aq He aq 360 kJ mol 电离过程 360 kJ mol的自由能变化相当于pKa为 63 HeH 中共价键的长度是0 772A 10 其他的氦氢化物离子均已知或者已在理论上进行了研究 HeH2 已经能被微波光谱观测到 11 经计算 它的亲和能为6 kcal mol 而HeH3 的亲和能为0 1 kcal mol 12 中性分子 编辑不同于氦合氢离子 氢和氦构成的中性分子在一般情况下很不稳定 但是 它作为一个准分子在激发态时是稳定的 于20世纪80年代中期首次在光谱中观测到 13 14 15 参考文献 编辑引用 编辑 hydridohelium 1 CHEBI 33688 Chemical Entities of Biological Interest ChEBI UK European Bioinformatics Institute 2012 03 13 原始内容存档于2019 04 19 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 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 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 Coxon J Hajigeorgiou PG Experimental Born Oppenheimer Potential for theX1S Ground State of HeH Comparison with theAb InitioPotential Journal of Molecular Spectroscopy 1999 193 2 306 PMID 9920707 doi 10 1006 jmsp 1998 7740 Stutzki Jurgen 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 原始内容存档于2019 04 18 英语 7 0 7 1 Grandinetti Felice Helium chemistry a survey of the role of the ionic species International Journal of Mass Spectrometry October 2004 237 2 3 243 267 Bibcode 2004IJMSp 237 243G doi 10 1016 j ijms 2004 07 012 Estimated to be the same as for Li aq Li g Estimated from solubility data 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 引文使用过时参数coauthors 帮助 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 F Pauzat and Y Ellinger Where do noble gases hide in space 互联网档案馆的存檔 存档日期2007 02 02 Astrochemistry Recent Successes and Current Challenges Poster Book IAU Symposium No 231 2005 A J Markwick Kemper ed Thomas Moller 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 Wolfgang Ketterle Nobel Prizes 原始内容存档于2010 12 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 来源 编辑 除非另外提及 数据取自Weast R C Ed 1981 CRC Handbook of Chemistry and Physics 62nd Edn Boca Raton FL CRC Press ISBN 0 8493 0462 8 取自 https zh wikipedia org w index php title 氦合氢离子 amp oldid 75587421, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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