Одноэлектронная связь менее прочна (энергия разрыва 61 ккал /моль), чем обычная двухэлектронная связь в нейтральной молекуле водорода (d HH =0,74Å, энергия разрыва 104 ккал/моль) . Расчеты зависимостей полной энергии и её компонент от межъядерного расстояния для простейшей структуры с химической связью - молекулярного иона водорода H 2 + с одноэлектронной связью - показывают, что минимум полной энергии, который достигается при равновесном межъядерном расстоянии, равном 1,06Å, связан с резким понижением потенциальной энергии электрона вследствие концентрации и сжатия облака электронной плотности в межъядерной области. Можно представить образование иона H 2 + как результат реакции атома водорода и протона :
H+ H + → H 2 + + 61 ккал
1. Молекулярный ион водорода H 2 + содержит два протона, заряженных положительно, и один электрон , заряженный отрицательно. Единственный электрон компенсирует электротатическое отталкивание двух протонов и удерживает их на расстоянии d H H = 1,06 Å. Центр электронной плотности электронного облака (орбитали) равноудалён от обоих протонов на боровский радиус α 0 = 0,53 Å и является центром симметрии молекулярного иона водорода H 2 +
2. Молекулярный ион водорода H 3 + содержит три протона и два электрона. Электростатическое отталкивание трёх протонов компенсируется двумя электронами. Методом кулоновского взрыва показано, что протоны молекулярного иона водорода H 3 +
Находятся в вершинах равностороннего треугольника с межъядерным расстоянием 1,25 ± 0,2Å .
Ссылки
- Сайт Уфимского кванто-химического общества. Лекция № 13 "Электронная корреляция"
См. также
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Молекулярный ион водорода" в других словарях:
Атом водорода физическая система, состоящая из атомного ядра, несущего элементарный положительный электрический заряд, и электрона, несущего элементарный отрицательный электрический заряд. В состав атомного ядра может входить протон или… … Википедия
Молекула водорода простейшая молекула, состоящая из двух атомов водорода. В её состав входят два ядра атомов водорода и два электрона. Вследствие взаимодействия между электронами и ядрами образуется ковалентная химическая связь. Кроме… … Википедия
1 Водород → Гелий … Википедия
Рис.1. Электронная теория химической связи была предложена и развита американским физикохимиком Льюисом Г.Н в 1912 1916 гг … Википедия
Предложена Лайнусом Полингом на симпозиуме по теоретической органической химии, посвящённом памяти А.Кекуле (симпозиум состоялся в Лондоне в сентябре 1958 г.). В докладе Полинга дана теория двойной связи как комбинации двух одинаковых изогнутых… … Википедия - Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей. Квантовая химия это направл … Википедия
Кулоновская электронная корреляция это взаимная согласованность движения образующих химическую связь электронов атомов, учитывающая электростатическое отталкивание электронов, имеющих отрицательный элементарный электрический заряд. Основной … Википедия
Электронная оболочка атома состоит из электронных орбиталей, на которых расположено разное количество . Электрон - отрицательно заряженная элементарная . Ее электрический заряд
равен -1.
При помощи связей атомы могут также соединяться в молекулы.
Основания. Вещества этой группы также можно определить с помощью индикатора. Характерную реакцию дает фенолфталеин, который в щелочной среде становится малиновым. Это происходит за счет присутствия гидроксид-ионов.
Металлы. Чтобы определить ионы металлов, для этого нужно воспользоваться спиртовкой или горелкой. Возьмите медную проволочку, на одном конце сделайте петельку 6-10 мм в диаметре и внесите в пламя. Практически сразу увидите, что оно приобрело окраску красивого зеленого цвета. Это происходит как раз за счет ионов меди. Тот же самый результат будет наблюдаться, если проволочку сначала обмакнуть в соли меди (хлорид меди, нитрат меди, сульфат меди), а потом внести в пламя.
Чтобы определить наличие ионов щелочных металлов (натрия и калия) и щелочно-земельных (кальция и ) нужно также внести соответствующие растворы в пламя спиртовки. Ионы натрия окрасят пламя в ярко-желтый цвет, ионы кальция – в кирпично-красный. Ионы бария, входящие в состав веществ дадут желто-зеленое окрашивание, а ионы калия – фиолетовое.
Для определения ионов кислотных существует целый ряд качественных . Сульфат-ион можно определить, выбрав в качестве реагента ион , что в результате даст белый осадок. Чтобы узнать, что в пробирке находится карбонат-ион, возьмите любую разбавленную кислоту и в итоге увидите вскипание. Дополнительно пропустите образовавшийся углекислый газ через известковую воду, наблюдая при этом помутнение.
Чтобы определить ортофосфат-ион, достаточно прилить в пробирку с ним нитрат серебра, в результате реакции будет наблюдаться выпадение желтого осадка. Для распознавания солей аммония нужно провести реакцию с растворимыми щелочами. Визуального наблюдения не будет, но зато появится неприятный запах за счет образовавшегося аммиака.
Для распознавания галоген-ионов (хлора, йода) реагентом для всех трех является нитрат серебра и во всех случаях произойдет выпадение осадка. В результате ион хлора с нитратом серебра даст белый осадок (хлорида серебра), ион брома – бело-желтый осадок (бромида серебра), а ион йода – осадок желтого цвета (образуется йодид серебра).
Видео по теме
Обратите внимание
При выполнении даже самых простых опытов обязательно соблюдайте правила техники безопасности
Полезный совет
Имеется достаточно много реакций, в которых реагентом выступает нитрат серебра. Если это вещество попадет на поверхность стола или одежду, то удалить пятна не удастся.
В обычных условиях атом электрически нейтрален. При этом ядро атома, состоящее из протонов и нейтронов, положительно, а электроны несут отрицательный заряд. При избытке или недостатке электронов атом превращается в ион.
Инструкция
Химические соединения могут иметь молекулярную или ионную природу. Молекулы также электрически нейтральны, а ионы несут в себе некоторый заряд. Так, молекула аммиака NH3 нейтральна, а вот ион аммония NH4+ заряжен положительно. Связи в молекуле аммиака , образованные по обменному типу. Четвертый атом водорода присоединяется по донорно-акцепторному механизму, это тоже ковалентная связь. Аммоний образуется при взаимодействии аммиака с растворами кислот.
Важно понимать, что заряд ядра элемента не зависит от химических превращений. Сколько электронов ни добавляй и ни отнимай, заряд ядра останется тем же. К примеру, атом O, анион O- и катион O+ характеризуются одним и тем же зарядом ядра +8. При этом атом имеет 8 электронов, анион 9, катион - 7. Само ядро можно изменить только путем ядерных превращений.
Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Наименование факультета - ЕНМФ
Наименование выпускающей кафедры Общая физика
Наименование учебной дисциплины - Физика
Лабораторная работа № 2-07
Наименование работы “Определение заряда иона водорода”
Исполнитель:
Студент, группы 13А61 Королёва Я.Ю. (_______)______________(_______)
Подпись дата
Подпись
(_______)
дата
Руководитель, профессор Крючков Ю.Ю. (_______)_____________(_______)
Должность, ученая степень, звание подпись дата
Томск 2007
Лабораторная работа 2-07.
Тема: Определение заряда иона водорода.
Цель работы: изучить прохождение тока в электролитах, определить заряд иона водорода, оценить погрешность данного метода определения заряда иона водорода и ознакомиться с явлением наводораживания металлов.
Приборы и принадлежности: вольтаметр Гофмана, амперметр, реостат,(если нет стабилизированного источника питания), источник тока, секундомер.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Для определения заряда иона водорода можно использовать прохождение тока в электролитах (явление электролиза). В водном растворе серной кислоты молекулы H 2 SO 4 диссоциируют на ионы: H 2 SO 4 → 2 H + + SO 4 -- . При наличии в таком электролите электрического поля ионы водорода, достигая катода, принимают от него недостающий отрицательный заряд и превращаются в нейтральные атомы водорода, т. е. у катода происходит реакция 2 H + +2 e → 2 H . Попарные соединения атомов водорода образуют молекулы водорода H 2 , выделяющиеся у катода (2 H → H 2 ). Отрицательные ионы SO 4 2- , выделяющиеся у анода, отдают ему свой избыточный заряд и вступают в реакцию с водой, причем реакция протекает в виде SO 4 2- + H 2 O → H 2 SO 4 + O + 2 e , т.е. вновь образуется серная кислота и у анода выделяется газообразный кислород. Как видно, во время протекания тока через электролит одна молекула серной кислоты поставляет на электроды одну молекулу водорода и один атом кислорода. Следовательно, для того чтобы на аноде выделилась молекула кислорода, необходима диссоциация двух молекул серной кислоты, но при этом на катоде выделится уже две молекулы водорода. Таким образом, при одних и тех же термодинамических условиях объём выделившегося на катоде водорода будет в два раза больше объема кислорода, выделившегося на аноде. Если выделяющиеся газы собрать по отдельности, то можно по занимаемому ими объему подсчитать число молекул газа образовавшегося на том или другом электроде. По известному числу молекул газа можно подсчитать число положительных ионных ионов(n + ), перенесших заряд “+ Q ” на катод, или число отрицательных ионов (n - ), перенесших заряд “- Q ” на анод. По этим данным можно вычислить заряд положительного (q + ) или отрицательного (q - ) иона, используя выражения (1) и (2):
(1)
(2)
Заряды + Q по Q величине равны и могут быть определены по известному току, создаваемому потоком отрицательных и положительных ионов при наличии в электролите электрического поля.
Описание установки и получение расчетной формулы
Целью данной работы является определение заряда, который переносится ионом водорода. Прибором, способным разделить газы, выделяющиеся при электролизе, служит вольтаметр Гофмана. Вольтаметр Гофмана представляет собой три сообщающихся сосуда, из которых два заканчиваются кранами, а средний воронкой, через которую сосуды наполняются электролитом. На крайних сосудах нанесены деления, позволяющие измерять объем, а на среднем- деления для измерения высоты. Вольтаметр наполняется водным раствором серной кислоты и с помощью электродов, впаянных в крайние сосуды, включается в цепь, содержащую реостат, с помощью которого можно менять ток, а также миллиамперметр, ключ, источник постоянного тока. При пропускании тока через электролит в одном из крайних сосудов будет накапливаться водород, выделяющийся на катоде, а в другом кислород. Выделяющиеся газы вытеснят из крайних сосудов электролит и создадут над поверхностью электролита давление, которое будет уравновешиваться атмосферным давлением в сумме с давлением избыточного столба жидкости в среднем сосуде по отношению к уровням жидкостей в крайних сосудах.
Запишем условие равновесия для среднего и крайнего сосуда, в котором выделился водород. На поверхность жидкости в этом сосуде оказывают давление выделившийся водород и пары воды. Суммарное давление уравновешивается атмосферным давлением и давлением вытесненного столбика электролита высотой в среднем сосуде
(3)
Это условие равновесия будет сохраняться в течение всего процесса электролиза.
Если ток I проходит по цепи в течение секунд, то через электролит в направлении к катоду ионы водорода перенесут количество электричества + Q , равное
(4)
Такое же количество электричества, но обратного знака, пройдет к аноду. Однако в дальнейшем оно нас интересовать не будет. Масса водорода, выделившегося на катоде, по первому закону Фарадея пропорциональна перенесенному заряду. По массе М водорода и массе одной его молекулы можно определить число молекул, выделившихся на катоде, т.е. Каждая молекула водорода образуется в результате нейтрализации двух ионов водорода, следовательно, полное число ионов, перенесших свой заряд на катод, будет равно
(5)
Массу выделившегося водорода можно приближенно определить из уравнения состояния идеального газа, т.е. из уравнения
(6)
Из (6) следует, что
Из (5) и (7) следует, что число ионов водорода, пришедших к катоду, равно
Находя давление водорода из (3), используя выражение (4) для количества электричества, перенесенного на катод, из (1)определяем заряд иона водорода:
Масса одной молекулы водорода равна массе одного киломоля, деленной на число частиц в киломоле (число Авогадро) следовательно, и расчетная формула (9) принимает вид
(10)
Таким образом, для определения заряда иона водорода с помощью вольтаметра Гофмана необходимо знать давление, объем и температуру водорода, выделившегося при электролизе, а также величину тока и время прохождения его через электролит.
|
I, A |
t, c |
T, K |
V , м 3 |
p ат , Н/м 2 |
h, м |
p h , Н/м 2 |
p t , Н/м 2 |
p H 2 O , Н/м 2 |
|
|
36.51 10 -3 |
3,9 10 -6 |
100149 |
0,072 |
705.6 |
3 , 39 10 3 |
97803.6 |
Вывод: с помощью прибора, способного разделять газы, выделяющиеся при электролизе - вольтаметра Гофмана, провели опыт на прохождение тока в электролитах, а также определили заряд иона водорода.
... ». Как же плохо хорошо учиться в школе. Я еще тогда усвоил, что вода состоит из двух атомов водорода и одного - кислорода, и диссоциирует на два иона H+ и OH-. Видимо, я упустил какое-то высшее знание, согласно которому в воде теперь не атомарный, а молекулярный водород . Газ. Хотя да, все правильно, ведь первая ж часть формулы воды - «H2».И только потом «О». Два...
https://www.сайт/journal/118186
Взаимодействия между ковалентными и водородными связями между атомами кислорода и атомами водорода может происходить миграция протона (Н+) по эстафетному механизму, приводящие к... обезличенности информации (более обобщённая информация), осуществляется с участием ионов , пептидов, аминокислот на уровне клеточных мембран (определённые клетки... (Gaston Naessens) (Канада) сообщали о наблюдении таких микрочастиц, обладающих отрицательным электрическим зарядом, в крови и других живых жидкостях. В целом можно...
https://www.сайт/journal/114229
Формы воды, которая буквально пропитывает минерал. Исследователи нашли в лунном апатите ионы гидроокиси - отрицательно заряженные молекулы, аналогичные тем, из которых состоит вода, но лишенные одного атома водорода . По мнению ученых, вода на Луне находится повсюду - ... будет гораздо проще, чем предполагалось, создать на лунной поверхности космическую станцию. Вода, разделенная на водород и кислород, послужит источником ракетного топлива для полетов на другие планеты, а кислород будет...
https://www.сайт/journal/129842
водород . Водород ионная Ионный
https://www..html
Разложены: таковы золото, железо, а также иные газы, как, например, водород . Но алхимики думают, что атомы, на которые наука разлагает простые тела, ... лучи астраля имеют символом солнце и красный цвет и называются по-еврейски - аод; отрицательные же лучи имеют символом луну и голубой Цвет И называются по-еврейски аоб. Аод... называются вместе аор, что и Значит астраль или астральный Свет. В основании аода лежит "иона " сила расширения пространства и жизни (ее символ - голубь), а в основании аоба Лежит...
https://www.сайт/magic/11716
Фотонные свойства. Первоосновой является, как Вы помните со школьной скамьи, водород . Водород меняет свои доядерные свойства. Это выражается в том, что меняется ионная среда. То есть, сегодня существуют эмпирические факты, отслеженные факты, которые... может произойти оплодотворение. Вне этого диапазона зачатие будет невозможным. Биопроцесс, который происходит в человеке, тоже нарушен. Ионный диапазон у человека несколько шире, чем у рыб. Но нам нельзя допускать, чтобы он сузился, иначе детородная...
https://www.сайт/journal/140254
Может быть обусловлена рядом причин. Возможно накопление в тканях ионов аммония или молочной кислоты, могут быть и нейропсихические нарушения... дым, является смертельным коктейлем включающим: мышьяк, полоний-210, метан, водород , аргон и цианистый водород (более 4000 компонентов, многие из которых являются фармакологически активными, токсичными... или запоров. Всем этим нарушениям могут предшествовать: острые отрицательные эмоции, конфликтные ситуации, психические травмы с последующим нарушением...
https://www.сайт/magic/16663
Скорость истечения относительно ракеты, считаемая постоянной. Для термоядерной реакции превращения водорода в гелий a=0,0066, так что w/c=0,115. При реакции аннигиляции вещества... w/c мало и составляет 0,12 при b=0,5. Таким образом, применение на ионной ракете в качестве источника энергии аннигиляционного реактора позволяет достичь огромных скоростей... Такой парус, напоминающий рыболовную сеть и работающий на основе отрицательного фотофореза, по оценкам физиков, может приводить в движение небольшие...