Hydron (chemie)

Vlastnosti rozpuštěných látekEdit

Při stejných podmínkách jsou sloučeniny, které snadno darují hydrony (Brønstedovy kyseliny, viz níže), obecně polární, hydrofilní rozpuštěné látky a často jsou rozpustné v rozpouštědlech s vysokou relativní statickou permitivitou (dielektrickou konstantou). Příkladem jsou organické kyseliny, jako je kyselina octová (CH3COOH) nebo kyselina metansulfonová (CH3SO3H). Velké nepolární části molekuly však mohou tyto vlastnosti oslabit. Tak je kyselina oktanová (C7H15COOH) v důsledku svého alkylového řetězce ve srovnání s kyselinou octovou podstatně méně hydrofilní.

Nesolventní hydron (zcela volné nebo „holé“ atomové jádro vodíku) se v kondenzované (kapalné nebo pevné) fázi nevyskytuje. Ačkoli se někdy říká, že superkyseliny vděčí za svou mimořádnou hydron-donující sílu přítomnosti „volných hydronů“, je takové tvrzení značně zavádějící: i pro zdroj „volných hydronů“, jako je H
2F+
, jeden ze superkyselých kationtů přítomných v superkyselině fluoroantimonové (HF:SbF5), je odtržení volného H+
stále spojeno s obrovskou energetickou penalizací v řádu několika set kcal/mol. To fakticky vylučuje možnost, že by volný hydron byl přítomen v roztoku, a to i jako letmý meziprodukt. Z tohoto důvodu se v kapalných silných kyselinách předpokládá, že hydrony difundují postupným přenosem z jedné molekuly na druhou podél sítě vodíkových vazeb prostřednictvím takzvaného Grotthussova mechanismu.

KyselostEdit

Hydronový iont může začlenit elektronový pár z Lewisovy báze do molekuly adukcí:

+
+ :L → +

V důsledku tohoto záchytu Lewisovy báze (L) má hydronový iont Lewisův kyselý charakter. Z hlediska teorie tvrdé/měkké kyselé báze (HSAB) je holý hydron nekonečně tvrdou Lewisovou kyselinou.

Hydron hraje ústřední roli v Brønstedově-Lowryho acidobazické teorii: druh, který se v reakci chová jako donor hydronu, se nazývá Brønstedova kyselina, zatímco druh přijímající hydron se nazývá Brønstedova báze. V níže uvedené obecné acidobazické reakci je HA kyselinou, zatímco B (zobrazený s osamělým párem) je zásadou:

HA + :B → +
+ :A-

Hydratovaná forma vodíkového kationtu, hydroniový (hydroxoniový) ion H
3O+
(aq), je klíčovým objektem Arrheniovy definice kyseliny. Další hydratované formy, Zundelův kationt H
5O+
2, který vzniká z protonu a dvou molekul vody, a Eigenův kationt H
9O+
4, který vzniká z hydroniového iontu a tří molekul vody, hrají podle teorie důležitou roli při difuzi protonů přes vodný roztok podle Grotthussova mechanismu. Ačkoli se iont H
3O+
(aq) často uvádí v úvodních učebnicích, aby se zdůraznilo, že hydron není nikdy přítomen jako nerozpuštěný druh ve vodném roztoku, je to poněkud zavádějící, protože to příliš zjednodušuje neslavně složitou speciaci solvatovaného protonu ve vodě; často se dává přednost zápisu H+
(aq), protože vyjadřuje vodnou solvataci a zároveň zůstává nezávazný s ohledem na počet zúčastněných molekul vody.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.