Dihidrogén kation

A dihidrogén kation vagy hidrogén-molekulaion a legegyszerűbb összetett ion, képlete H₂^+. Két protonból és egy elektronból áll. Semleges hidrogénmolekula ionizációja során keletkezik. A dihidrogén kation elméleti és tudománytörténeti szempontból is érdekes: mivel egy elektront tartalmaz, ezért viszonylag könnyű rá megoldani a Schrödinger-egyenletet, mert nem lép fel benne az elektronok közti taszító hatás. Az energia sajátértékek analitikus megoldása a Lambert W-függvény általánosítása,[1] emiatt nagy érdeklődés övezi. Szerepel a legtöbb kvantumkémiai könyvben. Elméletileg sikeresen először Øyvind Burrau foglalkozott vele 1927-ben.[2] Tanulmányozta még 1922-ben Karel Niessen és Wolfgang Pauli, 1925-ben Harold Urey, valamint 1928-ban – több korábbi munkát összerakva – Linus Pauling.

A dihidrogén kationban olyan kovalens kötés van, ami csak egy elektront tartalmaz. A kötésrendje 0,5. Természetben a csillagközi molekulafelhőkben képződik kozmikus sugarak hatására. Fontos szerepe van a csillagközi kémiában.

Keletkezése

A természetben akkor keletkezik, amikor ionizálja a hidrogénmolekulákat.[3]

H₂ + kozmikus sugárzás → H₂^+ + e^- + kozmikus sugárzás

A kozmikus sugárzás sok hidrogénmolekulát tud ionizálni. Hidrogénmolekulával reakcióba lépve trihidrogén kation és hidrogén keletkezik belőle:

H₂^+ + H₂ → H₃^+ + H

A hidrogénmolekula ionozációs energiája 15,603 eV. A H₂^+ disszociációs energiája 1,8 eV. Nagy energiájú (50 eV) elektronok is létrehozhatják. Nagy energiájú protonok 70000 eV 2,5x10^−16 cm² keresztmetszet úgyszintén.

Kis energiájú protonok is létrehozhatják (8000eV), ekkor H₂^+ és hidrogén keletkezik.

p^+ + H₂ → H + H₂^+

Mesterségesen kisülési cellában is létre lehet hozni.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Dihydrogen cation című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

1. Scott, T. C. (2006). „New Approach for the Electronic Energies of the Hydrogen Molecular Ion”. Chem. Phys. 324 (2–3), 323–338. o. DOI:10.1016/j.chemphys.2005.10.031. 
2. Burrau Ø (1927). „Berechnung des Energiewertes des Wasserstoffmolekel-Ions (H2+) im Normalzustand.” (német nyelven). Danske Vidensk. Selskab. Math.-fys. Meddel. M 7:14, 1–18. o. 
   Burrau Ø (1927). „The calculation of the Energy value of Hydrogen molecule ions (H₂^+) in their normal position” (német nyelven) (PDF). Naturwissenschaften 15 (1), 16–7. o. [2020. október 2-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1007/BF01504875. (Hozzáférés: 2013. június 8.) 
3. Herbst, E. (2000). „The Astrochemistry of H₃^+”. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 358 (1774), 2523–2534. o. DOI:10.1098/rsta.2000.0665.