Hydron (scheikunde)

Eigenschappen van oplosmiddelenEdit

Over het algemeen zijn verbindingen die gemakkelijk hydronen afstaan (Brønsted zuren, zie hieronder) polaire, hydrofiele oplosmiddelen en vaak oplosbaar in oplosmiddelen met een hoge relatieve statische permittiviteit (diëlektrische constanten). Voorbeelden hiervan zijn organische zuren zoals azijnzuur (CH3COOH) of methanesulfonzuur (CH3SO3H). Grote apolaire delen van het molecuul kunnen deze eigenschappen echter verzwakken. Zo is octaanzuur (C7H15COOH), als gevolg van zijn alkylketen, aanzienlijk minder hydrofiel dan azijnzuur.

Het onopgeloste hydron (een volledig vrije of “naakte” atoomkern van waterstof) bestaat niet in de gecondenseerde (vloeibare of vaste) fase. Hoewel van superzuren soms wordt gezegd dat zij hun buitengewone hydron-donerende kracht te danken hebben aan de aanwezigheid van “vrije hydronen”, is een dergelijke bewering zeer misleidend: zelfs voor een bron van “vrije hydronen” zoals H
2F+
, een van de superzure kationen aanwezig in het superzuur fluoroantimonzuur (HF:SbF5), gaat het losmaken van een vrij H+
nog steeds gepaard met een enorme energetische straf in de orde van grootte van enkele honderden kcal/mol. Dit sluit effectief de mogelijkheid uit dat het vrije hydron in oplossing aanwezig is, zelfs als een vluchtig tussenproduct. Om deze reden wordt aangenomen dat in vloeibare sterke zuren hydronen diffunderen door opeenvolgende overdracht van het ene molecuul naar het volgende langs een netwerk van waterstofbruggen via wat bekend staat als het Grotthuss-mechanisme.

ZuurEdit

Het hydron-ion kan door adductie een elektronenpaar van een Lewis-basis in het molecuul opnemen:

+
+ :L → +

Want door deze opname van de Lewis-basis (L) heeft het hydron-ion een Lewis-zuur karakter. In termen van de Hard/Zacht Zure Basis (HSAB) theorie is het kale hydron een oneindig hard Lewiszuur.

Het hydron speelt een centrale rol in de Brønsted-Lowry zuur-base theorie: een soort die zich in een reactie gedraagt als een hydron-donor staat bekend als het Brønsted zuur, terwijl de soort die het hydron accepteert bekend staat als de Brønsted base. In de hieronder getoonde algemene zuur-base reactie is HA het zuur, terwijl B (weergegeven met een lone paar) de base is:

HA + :B → +
+ :A-

De gehydrateerde vorm van het waterstofkation, het hydronium (hydroxonium) ion H
3O+
(aq), is een sleutelobject van Arrhenius’ definitie van zuur. Andere gehydrateerde vormen, het Zundel-kation H
5O+
2, dat wordt gevormd uit een proton en twee watermoleculen, en het Eigen-kation H
9O+
4, dat wordt gevormd uit een hydroniumion en drie watermoleculen, worden verondersteld een belangrijke rol te spelen bij de diffusie van protonen door een waterige oplossing volgens het Grotthuss-mechanisme. Hoewel het ion H
3O+
(aq) vaak in inleidende leerboeken wordt getoond om te benadrukken dat het hydron nooit als een onopgeloste soort in waterige oplossing aanwezig is, is het enigszins misleidend, aangezien het de berucht complexe speciatie van het opgeloste proton in water oversimplificeert; de notatie H+
(aq) wordt vaak verkozen, aangezien deze de waterige solvatatie overbrengt en toch vrijblijvend blijft met betrekking tot het aantal betrokken watermoleculen.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.