Podobnie jak $ \ ce {NH4 +} $, czy istnieje możliwość powstania $ \ ce {H4O ^ {2 +}} $ (o strukturze czworościennej )?
Moja teoria jest: może powstać w wyniku osmozy, w której ciężkie kwasy, takie jak $ \ ce {H3PO4} $ lub $ \ ce {H2S2O7} $, przechodzą przez półprzepuszczalną membranę, taką jak żelatynowy żelazocyjanek miedzi SPM , które przepuszczają tylko małe jony, takie jak H +.
W ten sposób może powstać $ \ ce {H3O +} $, a jego samotna para może nadmiar $ \ ce {H +} $ w roztworze do formowania $ \ ce {H4O ^ {2 +}} $.
Komentarze
- Półprzepuszczalny membrany po prostu nie ' nie działają w ten sposób. W ten sposób możesz ' t oddzielić kationy od anionów, a ' jest bardzo, bardzo dużym " może ' t " (jak w " komar może ' podnieść Empire State Building " ). Możliwe (?) Istnienie $ \ ce {H4O ^ 2 +} $ w ekstremalnych warunkach to inna historia.
- patrz chemistry.stackexchange.com/ pytania / 24342 / …
- Osmoza może odrzucać aniony, jak określono w odrzucaniu anionów przez osmoza @IvanNeretin
- Jasne, ale zamiast nich spowodowałaby umieszczenie innych jonów.
Odpowiedź
O istnieniu $ \ ce {H4O ^ {2 +}} $ wywnioskowano z wymiany izotopowej wodoru / deuteru monitorowanej za pomocą spektroskopii $ \ ce {^ {17} O} $ NMR w większości niezwykle kwaśny superkwas w fazie skondensowanej, który możemy wytworzyć, kwas fluoroantymonowy ($ \ ce {HF: SbF5} $ lub $ \ ce {HSbF6} $). Wygląda na to, że nawet nieco słabszy, ale nadal bardzo kwasowy magiczny kwas $ \ ce {HSO3F: SbF5} $ nie jest wystarczająco silny, aby wywołać mierzalną protonację $ \ ce {H3O +} $ do $ \ ce {H4O ^ {2 +}} $. Prawdopodobnie może również istnieć w fazie gazowej, wystawiając wodę na działanie gołych protonów i może mieć pewne znaczenie w astrochemii. W związku z tym, że $ \ ce {H4S ^ {2 +}} $ również zostało wywnioskowane na podstawie tego samego typu pomiarów i jest łatwiejsze do wykonania, ponieważ istnieje w magicznych mieszaninach kwasów.
Dobre źródło dla Twoje potrzeby w zakresie nadkwasów to książki Georgea Olaha, ojca chemii nadkwasów. W szczególności jony onu zawiera sekcję dotyczącą dikacji protohydronium $ \ ce {H4O ^ {2 +}} $ na stronie 435. Jest wiele innych ciekawych kationów przeanalizowane, takie jak $ \ ce {CH6 ^ {2 +}} $, a nawet $ \ ce {CH7 ^ {3 +}} $. Jeśli chodzi o superkwasów, nic nie jest święte!
Komentarze
- Drobna uwaga. Kwas fluoroantymonowy to nie $ \ ce {HSbF6} $. Anion fluoroantymonianowy jest tak słabym akceptorem protonów, że w ogóle nie ulega protonowaniu; dlatego kwas tworzy tylko formy jonowe. Zobacz tutaj , aby zapoznać się z opisem tych gatunków jonowych.