氦合氫離子

氦合氫離子，又稱氦氫分子離子，化學式為HeH⁺，是一種帶正電的離子。它首次發現於1925年，通過質子（或氫離子）和氦原子在氣相中反應製得。^[2]氦合氫離子是已知最強的布朗斯特質子酸，質子親和能為177.8 kJ/mol。^[3]有人認為，這種物質可以存在於自然星際物質中。^[4]氦合氫離子是最簡單的異核離子，可以與同核的氫分子離子H₂⁺相比較。與H₂⁺不同的是，它有一個永久的鍵偶極矩，因此更容易表現出光譜特徵。^[5]《自然》雜誌於2019年發表的研究顯示，人類首次在太空中檢測到了氦合氫離子。^[6]

氦合氫離子
系統名 Hydridohelium(1+)[1]
識別
CAS號	17009-49-3  Y
ChemSpider	21106447
SMILES	[HeH+]
Gmelin	2
ChEBI	33688
性質
化學式	HeH+
摩爾質量	5.01054 g·mol⁻¹
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

性質

HHe⁺不能在凝聚相中製備，因為在凝聚態中它會與所有的陰離子、分子或是原子發生作用。它可以使O₂、NH₃、SO₂、H₂O和CO₂質子化，分別形成O₂H⁺、NH+
4、HSO+
2、H₃O⁺和 HCO+
2^[7]。諸如一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、硫化氫、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、甲醇和乙腈等分子也會與之反應，不過產物會因為能量太高而直接分解。^[7]但是，可以用蓋斯定律預測它在水溶液中的酸性：

HHe+(g)	→	H+(g)	+ He(g)	+178 kJ/mol	[3]
HHe+(aq)	→	HHe+(g)		+973 kJ/mol	[8]
H+(g)	→	H+(aq)		– 1530 kJ/mol
He(g)	→	He(aq)		+19 kJ/mol	[9]
HHe+(aq)	→	H+(aq)	+ He(aq)	– 360 kJ/mol

電離過程–360 kJ/mol的自由能變化相當於pK_a為-63。

HeH⁺中共價鍵的長度是0.772Å。^[10]

其他的氦氫化物離子均已知或者已在理論上進行了研究。HeH₂⁺已經能被微波光譜觀測到，^[11]經計算，它的親和能為6 kcal/mol，而HeH₃⁺的親和能為0.1 kcal/mol。^[12]

中性分子

不同於氦合氫離子，氫和氦構成的中性分子在一般情況下很不穩定。但是，它作為一個準分子在激發態時是穩定的，於20世紀80年代中期首次在光譜中觀測到。^[13][14][15]

參考文獻