Гидрон

Гидрон
Общие
Хим. формула	H⁺
Классификация
Рег. номер CAS	12408-02-5
PubChem	1038
SMILES	[H+]
InChI	InChI=1S/p+1 GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	15378
ChemSpider	1010
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Гидро́н (англ. Hydron) — 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

1. Протон, обозначаемый символом p или ¹H⁺, представляет собой +1 ион протия, ¹H.
2. Дейтрон, обозначаемый символом ²H⁺ or D⁺, представляет собой +1 ион дейтерия, ²H или D.
3. Тритон, обозначаемый символом ³H⁺ or T⁺, представляет собой +1 ион трития , ³H или T.