Válasz
Protonált szénsav (trihidroxi-metil-kation) $ \ ce {H3CO3 +} $ létezik, és valójában hihetetlenül stabil a szupersavak oldataiban [ 1 ] $ \ pu {0 ° C}. $ A $ \ ce {H3CO3 +} $ megszerzésének egyik módja a szervetlen karbonátok és hidrogén-karbonátok oldása varázssav $ \ pu {-80 ° C} $ [ 2 ]:
$$ \ ce {CO3 ^ 2- vagy HCO3- – > [FSO3H-SbF5 / SO2] [\ pu {-80 ° C}] H3CO3 + – > [\ pu {-10 – 0 ° C}] CO2 + H3O +} $$
Ami a szerkezetet illeti, a $ C_ \ mathrm {3h} $ -szimmetrikus molekula (triskelion alakja, szerkezete 7 lent) a globális minimum [ 2 ] minimálisra került (hivatkozási számok frissítve):
Ab-initio és IGLO-számításokat is végeztünk […] hidrogén-karbonáton, valamint szabad, mono- és diprotonált szénsavakon a megfigyelt kísérleti eredmények ésszerűsítése érdekében. Kezdetben a lehetséges geometriákat HF / 6-31G * szinten optimalizálták. A legstabilabb izomereket ezt követően az MP2 / 6-31G * // HF / 6-31G * szint relatív energiáiból határoztuk meg. Végül a legalacsonyabb energiaszerkezeteket tovább optimalizálták MP2 / 6-31G * szinten. MP2 / 6-31G * optimalizált struktúrákat használtak a $ \ ce {^ {13} C} $ NMR kémiai elmozdulások kiszámításához.
[… ]
Protonált szénsav . A szimmetrikus $ C_ \ mathrm {3h} $ szerkezet 7 megállapították, hogy ez a globális minimum. Ezt a szerkezetet javasolta a megfigyelt fajok számára savsavoldatban Olah és munkatársai. [ 1 ] a $ \ ce {^ 1H} $ és a $ \ ce {^ {13} C} $ NMR spektroszkópia. Az ion a $ \ pu {-80 ° C} $ értéknél egyetlen éles csúcsot mutat a $ δ (\ ce {^ 1H }) ~ 12,05 $ és $ δ (\ ce {^ {13} C}) ~ 165,4 $ a protonban és $ \ ce {^ {13} C} $ NMR spektrumok.
A szénsav protonációja a hidroxil oxigénatomon ( 8 )
$ \ pu {23,4 kcal / mol} $ a karbonil oxigén protonációja miatt ( 7 ). A frekvenciaszámítás a HF / 6-31G * // HF / 6-31G * szinten megmutatta, hogy a 8 szerkezet nem minimum, mivel két képzeletbeli frekvenciát tartalmaz.
$ \ ce {H3CO3 +} $ strukturális hasonlóságot mutat triaza-analógjával, a guanidínium-ionnal, mivel mindkettő rezonanciastabilizálódik oniumformáin keresztül [3, p. 60].
Hivatkozások
- Olah, G. A .; Fehér, A. M. stabil karbonium-ionok. LXIV. Protonált szénsav (trihidroxi-karbonium-ion) és protonált alkil (aril) -karbonátok és hidrogén-karbonátok, valamint hasításuk protonált szénsav- és karbonium-ionokká. A protonált szénsav lehetséges szerepe a biológiai karboxilezési folyamatokban. J. Am. 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. kémia szupersavakban. 12. Szénsav, valamint annak mono- és diprotonációja: NMR, Ab Initio és IGLO vizsgálat. J. Am. 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., Eds sorozat; A jelenlegi kémia témái ; Springer Berlin Heidelberg: Berlin, Heidelberg, 1979 ; Vol. 80.
Hozzászólások
- Azt hiszem, hogy az OP a H3CO3-ot úgy kereste, mint itt, mindenféle hivatalos díj nélkül, miközben Ön beszélt róla H3CO3 +. Bár továbbra is nagyszerű információkkal bírnak
- @YusufHasan True, ez egy szakasz, de a kérdés valamiféle kationt jelent, különben valóban egy ' s egy ilyen semleges molekula létezésének igazolásával foglalkozik.
- @andselisk elképesztő válasz, és új felismeréseket adott a szervetlen kémia
- tudok ' nem keresem meg, ezért ' csak ezt kommentálom: az elmélet szintje HF / 6-31G * // HF / 6-31G * nincs sok értelme '; ez egyetlen pont számítást jelentene, ugyanazon elméleti szinten, mint a szerkezet optimalizálása. Az első és az utolsó rész között különbségnek kell lennie, amit érdekes lehet tudni. Másrészt ez a szint nem a legmegbízhatóbb a kezdéshez …
- Ennek most van értelme. Ahogy olvastam, elvégeztek egy átvilágítást az elmélet HF / 6-31G * szintjén, és a relatív energiákat egyetlen pontként számolták om MP2 / 6-31G *, amelyet általában MP2 / 6-31G * // HF / 6-31G *. A HF / 6-31G * // HF / 6-31G * kifejezésben valószínűleg a frekvenciaszámításokra utalnak, vagyis ugyanazon az elméleti szinten végezték őket (ami nem meglepő, de mégsem olyan gyakori az íráshoz) azt így). Mindenesetre köszönöm a frissítést.
Válasz
$ \ ce {H3CO3} $ nem létezik. Miért kellene léteznie? Honnan származik ez a képlet? Természetesen bármilyen képletet megírhat. Nem tilos a $ \ ce {HC4O3} $ $ \ ce {H3CO5} $ $ \ ce {H3C2O3} $ vagy bármely más C, H és O atom kombináció, amelyre gondolhat. Poén kedvéért ! De a természet figyelmen kívül hagyja a fantáziádat. Soha senki nem tudta előállítani ezeket az anyagokat. Tehát ezek az anyagok nem léteznek.
Kérdésének második részét azzal magyarázhatja, hogy a $ \ ce {H2CO3} $ instabil, és mindig nagyrészt $ \ ce {CO2} $ és $ \ ce {H2O} $ . A $ \ ce {H2CO3} $ csak nagyon híg vízoldatban és $ \ ce {CO2} egyensúlyban van $ és $ \ ce {H2O} $ . Ha megpróbál reagálni a $ \ ce {H2CO3} $ karbonilcsoporttal, akkor ez minden más reakció előtt elbomlik. Az egyetlen kivétel az OH-ionnal való reakció. De mind a $ \ ce {H2CO3} $ , mind a $ \ ce {CO2} $ képes reagálni NaOH-val, ugyanazon $ \ ce {CO3 ^ 2 -} $ ion előállítása. Tehát nem lehet biztos a NaOH-val reagáló molekula természetében. Lehet, hogy $ \ ce {H2CO3} $ vagy $ \ ce {CO2} $ .
Megjegyzések
- Mindig azt tanították, hogy a $ \ ce {H2CO3} $ nagyon stabil, csak nem protikus oldószerekben.
- A válasz a $ \ ce {H2CO3} állítással kezdődik. $ nem létezik. A második bekezdés kimondja, hogy létezik. Jobb volt kijelenteni, hogy a vízben lévő $ \ ce {CO2} $ többsége (fizikailag) feloldódik, és valójában csak egy kis része képezi a $ \ ce {H2CO3} $ értéket. És a « true » $ \ ce {H2CO3} $ ezen apró részénél szerintem a vízben tapasztalt savasság alacsony, inkább mint baromi apró, hogy jelentéktelen és elhanyagolható legyen.