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 | |
|---|---|
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| 系統名 Hydridohelium(1+)[1] | |
| 識別 | |
| CAS號 | 17009-49-3 
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| ChemSpider | 21106447 |
| SMILES |
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| Gmelin | 2 |
| ChEBI | 33688 |
| 性質 | |
| 化學式 | HeH+ |
| 莫耳質量 | 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 編輯
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pKa為-63。
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 編輯
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 編輯
引用 編輯
- ^ hydridohelium(1+) (CHEBI:33688). Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI). UK: European Bioinformatics Institute. [2012-03-13]. （原始內容存檔於2019-04-19）.
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- ^ Estimated to be the same as for Li+(aq) → Li+(g).
- ^ Estimated from solubility data.
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- ^ W. Ketterle, H. Figger, and H. Walther. Emission spectra of bound helium hydride. Phys. Rev. Lett. 1985, 55 (27): 2941–2944. PMID 10032281. doi:10.1103/PhysRevLett.55.2941.
來源 編輯
- 除非另外提及，數據取自Weast, R. C. (Ed.) (1981). CRC Handbook of Chemistry and Physics (62nd Edn.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 0-8493-0462-8.