vastaus
Protonoitu hiilihappo (trihydroksimetyylikationi) $ \ ce {H3CO3 +} $ on olemassa ja on itse asiassa uskomattoman vakaa superhappoliuoksissa [ 1 ] aina $ \ pu {0 ° C}. $ Yksi tapa saada $ \ ce {H3CO3 +} $ liuotetaan epäorgaanisia karbonaatteja ja vetykarbonaatteja taikahappo $ \ pu {-80 ° C} $ [ 2 ]:
$$ \ ce {CO3 ^ 2- tai HCO3- – > [FSO3H-SbF5 / SO2] [\ pu {-80 ° C}] H3CO3 + – > [\ pu {-10 – 0 ° C}] CO2 + H3O +} $$
Rakenteen osalta $ C_ \ mathrm {3h} $ -symmetrinen molekyyli (triskelionin muoto, rakenne 7 alla) todettiin olevan maailmanlaajuinen minimi [ 2 ] (viitenumerot päivitetty):
Olemme myös suorittaneet ab initio- ja IGLO-laskelmat […] bikarbonaatille sekä vapaille, mono- ja diprotonoituneille hiilihapoille havaittujen kokeiden tulosten järkeistämiseksi. Aluksi mahdolliset geometriat optimoitiin HF / 6-31G * -tasolla. Vakaimmat isomeerit määritettiin sen jälkeen suhteellisista energioista MP2 / 6-31G * // HF / 6-31G * -tasolla. Lopuksi alhaisimmat energiarakenteet optimoitiin edelleen MP2 / 6-31G * -tasolla. MP2 / 6-31G * -optimoituja rakenteita käytettiin $ \ ce {^ {13} C} $ NMR-kemiallisten siirtymien laskemiseen.
[… ]
Protonoitu hiilihappo . Symmetrinen $ C_ \ mathrm {3h} $ -rakenne 7 todettiin olevan maailmanlaajuinen minimi. Tämän rakenteen ehdotti havaittujen lajien superhappoliuoksessa Olah et ai. [ 1 ] $ \ ce {^ 1H} $ ja $ \ ce {^ {13} C} $ NMR-spektroskopia. $ \ pu {-80 ° C} $ -ionin ioni osoittaa yksittäisiä teräviä piikkejä $ δ (\ ce {^ 1H }) ~ 12.05 $ ja $ δ (\ ce {^ {13} C}) ~ 165.4 $ protonissa ja $ \ ce {^ {13} C} $ NMR-spektrit.
Hiilihapon protonaation hydroksyylihappiatomissa ( 8 ) osoitettiin olevan epäedullista $ \ pu {23,4 kcal / mol} $ karbonyylihapen protonoinnista ( 7 ). Taajuuslaskenta HF / 6-31G * // HF / 6-31G * -tasolla osoitti, että rakenne 8 ei ole vähintään, koska se sisältää kaksi kuvitteellista taajuutta.
$ \ ce {H3CO3 +} $ jakaa rakenteellisia yhtäläisyyksiä sen triaza-analogin, guanidiniumionin kanssa, koska molemmilla on resonanssivakaus stabiloituna oniummuodoissaan [3, s. 60].
Viitteet
- Olah, G.A .; Valkoinen, A.M. Stabiili karboni-ioni LXIV. Protonoitu hiilihappo (trihydroksikarboniumioni) ja protonoidut alkyyli (aryyli) karbonaatit ja vetykarbonaatit ja niiden pilkkoutuminen protonoituneiksi hiilihappoiksi ja karboni-ioneiksi. Protonoidun hiilihapon mahdollinen rooli biologisissa karboksylaatioprosesseissa. J. Olen. Chem. Soc. 1968 , 90 (7), 1884–1889. https://doi.org/10.1021/ja01009a036 .
- Rasul, G .; Reddy, V.P .; Zdunek, L. Z .; Prakash, G. K. S.; Olah, G.A. kemia superhapoissa. 12. Hiilihappo sekä sen mono- ja diprotonoituminen: NMR, Ab Initio ja IGLO-tutkimus J. Olen. Chem. Soc. 1993 , 115 (6), 2236–2238. https://doi.org/10.1021/ja00059a020 .
- Dewar, MJS, Hafner, K., Heilbronner, E., Itô, S., Lehn, J.-M., Niedenzu, K., Rees, CW, Schäfer, K., Wittig, G., Boschke, F. L., Sarja Eds .; ajankohtaisen kemian aiheita ; Springer Berlin Heidelberg: Berliini, Heidelberg, 1979 ; Voi. 80.
Kommentit
- Luulen, että OP etsii H3CO3: ta sellaisenaan, ilman muodollista maksua, kun olet puhunut H3CO3 +. Äänestetty silti erinomaisesta tiedosta, vaikka
- @YusufHasan True, tämä on venytys, mutta kysymys tarkoittaa kationia, muuten se todellakin kääri yhden ' s kiertää tällaisen neutraalin molekyylin olemassaolon perustelut.
- @andselisk hämmästyttävä vastaus ja se antoi minulle uusia oivalluksia epäorgaaniseen kemiaan
- Voin ' en etsi sitä, joten ' kommentoin vain tätä: teoreettinen taso HF / 6-31G * // HF / 6-31G * ei ' ole järkevää; se kääntäisi yhden pisteen laskennan samalla teoriatasolla kuin rakenteen optimointi. Ensimmäisen ja viimeisen osan välillä on oltava ero, mikä saattaa olla mielenkiintoista tietää. Toisaalta tämä taso ei ole luotettavin alussa …
- Se on järkevämpää nyt. Miten luin sen, he ovat suorittaneet seulonnan HF / 6-31G * -teoriatasolla ja laskeneet suhteelliset energiat yksittäisinä pisteinä om MP2 / 6-31G *, joka on yleisesti merkitty nimellä MP2 / 6-31G * // HF / 6-31G *. Termillä HF / 6-31G * // HF / 6-31G * he viittaavat todennäköisesti taajuuslaskelmiin, toisin sanoen he ovat tehneet ne samalla teoreettisella tasolla (mikä ei ole yllättävää, mutta ei silti niin yleistä kirjoittaa sillä tavalla). Joka tapauksessa kiitos päivityksestä.
Vastaa
$ \ ce {H3CO3} $ ei ole olemassa. Miksi sen pitäisi olla olemassa? Mistä tämä kaava tulee? Tietenkin voit kirjoittaa minkä tahansa kaavan, jonka haluat. Ei ole kiellettyä kirjoittaa $ \ ce {HC4O3} $ $ \ ce {H3CO5} $ $ \ ce {H3C2O3} $ tai mikä tahansa muu C-, H- ja O-atomien yhdistelmä, jota saatat ajatella. Huvin vuoksi ! Mutta luonto jättää huomiotta fantasiasi. Kukaan ei ole koskaan pystynyt valmistamaan näitä aineita. Joten näitä aineita ei ole olemassa.
Kysymyksesi toinen osa voidaan selittää sillä, että $ \ ce {H2CO3} $ on erittäin epävakaa ja hajoaa aina suurimmaksi osaksi $ \ ce {CO2} $ ja $ \ ce {H2O} $ . $ \ ce {H2CO3} $ esiintyy vain hyvin laimeassa vesiliuoksessa ja tasapainossa $ \ ce {CO2} $ ja $ \ ce {H2O} $ . Jos yrität reagoida $ \ ce {H2CO3} $ -karbonyyliryhmän kanssa, se hajoaa ensin ennen muita reaktioita. Ainoa poikkeus on sen reaktio OH-ionin kanssa. Mutta sekä $ \ ce {H2CO3} $ että $ \ ce {CO2} $ voivat reagoida NaOH: n kanssa, tuottaa saman $ \ ce {CO3 ^ 2 -} $ -ionin. Joten et voi olla varma NaOH: n kanssa reagoivan molekyylin luonteesta. Se voi olla $ \ ce {H2CO3} $ tai $ \ ce {CO2} $ .
Kommentit
- Minulle opetettiin aina, että $ \ ce {H2CO3} $ on erittäin vakaa, ei vain proottisissa liuottimissa.
- vastaus alkaa lauseella $ \ ce {H2CO3} $ ei ole olemassa. Toisessa kohdassa todetaan, että se on olemassa. Oli parempi sanoa, että $ \ ce {CO2} $: n enemmistö veteen on liuennut (fyysisesti) ja vain pieni osa muodostaa todellisuudessa vain $ \ ce {H2CO3} $. Ja tälle pienelle osalle « true » $ \ ce {H2CO3} $, mielestäni vedessä koettu happamuus on alhainen kuin pirun pieni olematon ja merkityksetön.