Перегляд вихідного коду сторінки Молекулярний іон водню

'''Молекулярний іон водню'''&nbsp;— найпростіший двоатомний [[іон]] H<sub>2</sub><sup>+</sup>, утворюється внаслідок [[Іонізація|іонізації]] молекули [[Водень|водню]]. У молекулярному іоні H<sub>2</sub><sup>+</sup> утворюється [[Одноелектронний хімічний зв'язок|одноелектронний]] [[хімічний зв'язок]] з відстанню d<sub>HH&nbsp;</sub>=<sub>&nbsp;</sub>1,07<sub>&nbsp;</sub>[[Ангстрем|Å]]. Одноелектронний зв'язок слабший (енергія розриву 61 [[Калорія|ккал]]/[[моль]]), ніж звичайний двоелектронний зв'язок у нейтральній молекулі водню (d<sub>HH</sub>&nbsp;=&nbsp;0,74Å, енергія розриву 104 ккал/моль)<ref>{{Книга
|автор = Некрасов Б. В.
|заголовок = Основы общей химии
|видання = 3-е изд., испр. и доп
|місце = {{М.}}
|видавництво = «Химия»
|рік = 1973
|том = 1
|сторінок = 656
}}
</ref>. Розрахунки залежностей повної енергії та її компонент від міжядерної відстані для найпростішої структури з хімічним зв'язком&nbsp;— молекулярного йона водню H<sub>2</sub><sup>+</sup> з одноелектронним зв'язком&nbsp;— показують, що мінімум повної енергії, який досягається за рівноважної міжядерної відстані і дорівнює 1,06<sub>&nbsp;</sub>Å, пов'язаний із різким зниженням [[Потенціальна енергія|потенціальної енергії]] електрона внаслідок концентрації та стиснення хмари електронної густини в міжядерній області<ref>Химический энциклопедический словарь.&nbsp;— М.: Советская энциклопедия.&nbsp;— 1983, С. 645</ref>.

Можна уявити утворення йону H<sub>2</sub><sup>+</sup> як результат реакції атома водню та [[протон]]а:

:: <math>\mathsf{H + H^+ \rightarrow H_2^+ + 61 \ \text{ккал}}</math>

або [[Іон|йонізації]] молекули водню

:: <math>\mathsf{H_2 + 357 \ \text{ккал} \rightarrow H_2^+ + e^-}</math>

Також молекулярним іоном водню можна вважати молекулу H<sub>3</sub><sup>+</sup>, яка порівняно стійка і утворюється за схемою

:: <math>\mathsf{H_2 + H^+ \rightarrow H_3^+ + 70 \ \text{ккал}}</math>

або за бімолекулярною реакцією через збуджений іон водню H<sub>4</sub><sup>+</sup><ref>{{Книга
|автор = Никитин Е. Е.
|заголовок = Успехи химии
|рік = 1969
|випуск = 7
|том = XXXVIII
|сторінки = 1153-1167
}}
</ref>:

:: <math>\mathsf{H_2^+ + H_2 \rightarrow [H_4^+]^* \rightarrow H_3^+ + H + 1,1 \ \text{еВ}}</math>

Молекулярний іон водню H<sub>2</sub><sup>+</sup> містить два протони, заряджених додатно, і один [[електрон]], заряджений від'ємно. Єдиний електрон компенсує електростатичне відштовхування двох протонів та утримує їх на відстані d<sub>H</sub><sub>H</sub><sub>&nbsp;</sub>=<sub>&nbsp;</sub>1,06<sub>&nbsp;</sub>Å. Центр [[Електронна густина|електронної густини]] [[Електронна хмарка|електронної хмарки]] (орбіталі) рівновіддалений від обох протонів на [[Радіус Бора|борівський радіус]] α<sub>0</sub><sub>&nbsp;</sub>=<sub>&nbsp;</sub>0,53<sub>&nbsp;</sub>Å і є центром симетрії молекулярного йона водню H<sub>2</sub><sup>+</sup>.

Молекулярний іон водню H<sub>3</sub><sup>+</sup> містить три протони та два електрони. Електростатичне відштовхування трьох протонів компенсують два електрони. Методом {{Нп|Кулонівський вибух|кулонівського вибуху|en|Coulomb explosion}} показано, що протони молекулярного йону водню H<sub>3</sub><sup>+</sup> містяться у вершинах рівностороннього трикутника з міжядерною відстанню 1,25±0,2Å<ref>{{Книга
|заголовок = Реферативный журнал химии
|рік = 1983
|том = 7Б131
}}
</ref>. Точного розв'язку хвильового [[рівняння Шредінгера]], що описує поведінку електронів для систем, які містять два електрони, не існує. Широко використовувана наближена теорія молекулярних орбіталей не враховує кулонівської електронної кореляції&nbsp;— електростатичного відштовхування електронів. Можна вважати, що при врахуванні кулонівської електронної кореляції центри електронної густини будуть рівновіддаленими один від одного, а також рівновіддалені від ядер молекулярного йона водню H<sub>3</sub><sup>+</sup>. У центрі [[Молекулярний граф|молекулярного графа]] H<sub>3</sub><sup>+</sup> існує «кулонівська дірка». У молекулярному йоні H<sub>3</sub><sup>+</sup> реалізується [[Двоелектронний трицентровий зв'язок|двоелектронний трицентровий хімічний зв'язок]].

== Посилання ==
* [https://web.archive.org/web/20120112005501/http://www.qchem.ru/lectures/ Сайт Уфімського кванто-хімічного товариства.] [https://web.archive.org/web/20120112005501/http://www.qchem.ru/lectures/ Лекція №&nbsp;13 «Електронна кореляція»] {{Ref-ru}}

== Див. також ==
* [[Електронна густина]]
* [[Одноелектронний хімічний зв'язок]]
* [[Двоелектронний трицентровий зв'язок]]
* [[W-функція Ламберта]]
* [[Молекула водню]]

== Примітки ==
{{Reflist}}
[[Категорія:Водень]]
[[Категорія:Катіони]]
[[Категорія:Молекули]]