Hélium-hidrid-ion

A hélium-hidrid-ion, más néven hidrohélium kation a legegyszerűbb heteronukleáris ion, hélium és proton (hidrogénion) gázfázisban történő egyesülésével keletkezik, képlete HeH⁺. A legerősebb ismert sav, protonaffinitása 177,8 kJ/mol.^[2] Feltehetően előfordul a csillagközi anyagban, de jelenlétét eddig nem sikerült kimutatni.^[3] Állandó dipólusmomentummal rendelkezik, ami spektroszkópiás jellemzését egyszerűbbé teszi.^[4] Bár stabil, de szinte bármivel reagál.

Hélium-hidrid-ion
A hélium-hidrid-ion kalottamodellje
A hélium-hidrid-ion pálcikamodellje
Szabályos név	hidrohélium(1+)[1]
Kémiai azonosítók
ChemSpider	21106447
ChEBI	33688
SMILES [HeH+]
InChIKey	HSFAAVLNFOAYQX-UHFFFAOYSA-N
Gmelin	2
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	HeH+
Moláris tömeg	5,01054 g mol−1
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

Tulajdonságai

Kondenzált fázisban nem állítható elő, mivel bármely vele érintkező aniont, molekulát, vagy atomot protonálna. A Hess-tétel alapján azonban meg lehet becsülni, hogy elméletileg milyen erős sav lenne a vízben.

HHe+(g)	→	H+(g)	+ He(g)	+178 kJ/mol	[2]
HHe+(aq)	→	HHe+(g)		+973 kJ/mol	[5]
H+(g)	→	H+(aq)		−1530 kJ/mol
He(g)	→	He(aq)		+19 kJ/mol	[6]
HHe+(aq)	→	H+(aq)	+ He(aq)	−360 kJ/mol

A disszociációs energiára kapott −360 kJ/mol −63-as pK_a-nak felel meg.

A He−H kötés hossza 0,772 Å.^[7]

Leírtak vagy elméletileg vizsgáltak már más hélium-hidrid-ionokat is. A mikrohullámú spektroszkópiával észlelt HeH+2 ion^[8] számított kötési energiája 6 kcal/mol. A HeH+3 számított kötési energiája 0,1 kcal/mol.^[9]

Keletkezése

A hélium-hidrid-ion keletkezhet TH vagy T₂ molekulából a trícium bomlása során. A tríciummag visszalökődése miatt a keletkező ion gerjesztett állapotú lesz, de a kötés megmarad.^[10]

Valószínűleg jelen van a csillagközi anyagban, bár erre még nem találtak egyértelmű bizonyítékot.^[11] Nagy valószínűséggel a HeH⁺ volt az univerzumban az első vegyület,^[11] mivel az univerzum fiatalabb korában kizárólag hidrogént és héliumot tartalmazott. Emiatt jelentősen befolyásolhatta a korai univerzum kémiáját és a későbbi fejlődését is. Nagy állandó dipólusmomentummal rendelkezik. Úgy gondolják, hogy a héliumban gazdag fehér törpékben is jelen lehet, és emiatt lassabban hűlnek ki.^[12][13]

Mivel a legjelentősebb, 149,14 µm-es spektrumvonala egybeesik a ⫶CH metingyök egyik dublettjével, ezért nehéz eldönteni, hogy az adott színképvonal a metingyökhöz vagy a hélium-hidrid-ionhoz tartozik-e. Bizonyítékok mutatnak arra, hogy jelen lehet a hideg héliumcsillagokban és a sűrű planetáris ködökben, például az NGC 7027-ben.

Keletkezhet csillagszél által, szupernóváknál és fiatal csillagok által kidobott anyagnál, ha a kidobott anyag sebessége nagyobb, mint 90 km/s.^[14]

Hélium-hidrid molekula

A hélium-hidrid-ionnal ellentétben a semleges hélium-hidrid molekula nem stabil. Gerjesztett állapotban (excimerként) létezik, először 1980-as évek közepén észlelték.^[15][16][17]

Jegyzetek

1. hydridohelium(1+) (CHEBI:33688). Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI). European Bioinformatics Institute
2. Lias, S. G.; Liebman, J. F.; Levin, R. D. (1984). „Evaluated Gas Phase Basicities and Proton Affinities of Molecules; Heats of Formation of Protonated Molecules”. Journal of Physical and Chemical Reference Data 13 (3), 695. o. DOI:10.1063/1.555719.
3. J. Fernandez; F. Martin (2007). „Photoionization of the HeH⁺ molecular ion”. Journal of Physics B: At. Mol. Opt. Phys 40 (12), 2471–2480. o. DOI:10.1088/0953-4075/40/12/020.
4. Coxon, J (1999). „Experimental Born–Oppenheimer Potential for theX1Σ+Ground State of HeH+: Comparison with theAb InitioPotential”. Journal of Molecular Spectroscopy 193 (2), 306–318. o. DOI:10.1006/jmsp.1998.7740. PMID 9920707.
5. Ugyanannyinak becsülve, mint a Li⁺(aq) → Li⁺(g).
6. Oldhatósági adat alapján becsült érték.
7. Coyne, John P., Ball, David W. (2009). „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 15 (1), 35–40. o. DOI:10.1007/s00894-008-0371-3. PMID 18936986.
8. Alan Carrington, David I. Gammie, Andrew M. Shaw, Susie M. Taylor and Jeremy M. Hutson (1996). „Observation of a microwave spectrum of the long-range He···H₂⁺ complex”. Chemical Physics Letters 260 (3–4), 395–405. o. DOI:10.1016/0009-2614(96)00860-3.
9. F.Pauzat and Y. Ellinger Where do noble gases hide in space? Archiválva 2007. február 2-i dátummal a Wayback Machine-ben, Astrochemistry: Recent Successes and Current Challenges, Poster Book IAU Symposium No. 231, 2005 A. J. Markwick-Kemper (ed.)
10. F Mannone: Safety in Tritium Handling Technology Springer 1993, p 92
11. Engel, Elodie A., Doss, Natasha; Harris, Gregory J.; Tennyson, Jonathan (2005). „Calculated spectra for HeH+ and its effect on the opacity of cool metal-poor stars”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 357 (2), 471–477. o. DOI:10.1111/j.1365-2966.2005.08611.x.
12. Harris, G.J., Lynas-Gray, A.E.; Miller, S.; Tennyson, J. (2004). „The Role of HeH+ in Cool Helium-rich White Dwarfs”. The Astrophysical Journal 617 (2), L143–L146. o. DOI:10.1086/427391.
13. Liu, X.-W., Barlow, M. J.; Dalgarno, A.; Tennyson, J.; Lim, T.; Swinyard, B. M.; Cernicharo, J.; Cox, P.; Baluteau, J.-P.; Pequignot, D.; Nguyen-Q-Rieu; Emery, R. J.; Clegg, P. E (1997). „An ISO Long Wavelength Spectrometer detection of CH in NGC 7027 and an HeH^+ upper limit”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 290 (4), L71–L75. o.
14. Neufeld, David A., Dalgarno, A. (1989). „Fast molecular shocks. I – Reformation of molecules behind a dissociative shock”. Astrophysical Journal 340, 869–893. o. DOI:10.1086/167441.
15. Thomas Möller, Michael Beland, and Georg Zimmerer (1985). „Observation of Fluorescence of the HeH Molecule”. Physical Review Letters 55 (20), 2145–2148. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.55.2145. PMID 10032060.
16. Wolfgang Ketterle, The Nobel Prize in Physics 2001
17. W. Ketterle, H. Figger, and H. Walther (1985). „Emission spectra of bound helium hydride”. Physical Review Letters 55 (27), 2941–2944. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.55.2941. PMID 10032281.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Helium hydride ion című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

• Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap