| Ion hidruro de helio | |
|---|---|
| General | |
| química fórmula | HeH+ |
| Clasificación | |
| SONRISAS | [JeH+] |
| InChI | InChI=1S/HHe/h1H/q+1HSFAAVLNFOAYQX-UHFFFAOYSA-N |
| CHEBI | 33688 |
| ChemSpider | 21106447 |
| Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario. | |
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El ion hidruro de helio o ion hydridohelio (1+) es un catión ( ion cargado positivamente ) con la fórmula química HeH + . Su molécula consta de un átomo de helio unido a un átomo de hidrógeno , con un electrón eliminado . Es el ion heteronuclear más ligero, comparable al ion de hidrógeno molecular , H 2 + .
El primer ion se obtuvo en el laboratorio en 1925. Es estable aislado, pero extremadamente reactivo y no se puede cocinar a granel porque reaccionará con cualquier otra molécula con la que entre en contacto. De hecho, es el ácido más fuerte que se conoce . Su aparición en el medio interestelar ha sido sugerida desde la década de 1970 [1] , y finalmente fue confirmada en 2019 [2] .
Hydridogelium (1+) es isoelectrónico con hidrógeno molecular [3] . A diferencia del H 2 + , tiene un momento dipolar permanente , lo que facilita su caracterización espectroscópica. [4] El momento dipolar calculado de HeH + es 2,26 o 2,84 D [5] Sin embargo, una de sus líneas espectrales más destacadas, a 149,14 µm , coincide con un doblete de líneas espectrales pertenecientes al radical metilidina ⫶ CH. [6]
La longitud de un enlace covalente en un ion es de 0,772 Å . [7]
A diferencia del ion hidruro de helio, la molécula de hidruro de helio neutral no es estable en el estado fundamental. Sin embargo, existe en un estado excitado como excímero (HeH*) y su espectro se descubrió por primera vez a mediados de la década de 1980. [8] [9] [10]
La molécula neutra es la primera entrada en la base de datos de Gmelin. [once]
Debido a que el HeH + no puede almacenarse en ninguna forma utilizable, su química debe estudiarse dándole forma in situ.
Las reacciones con compuestos orgánicos, por ejemplo, se pueden estudiar creando un derivado de tritio del compuesto orgánico deseado. La descomposición del tritio a 3He + con su posterior liberación de un átomo de hidrógeno da 3HeH + , que luego se rodea de material orgánico y, a su vez, reacciona. [12]
HeH + no se puede producir en la fase condensada , ya que donará un protón a cualquier anión , molécula o átomo con el que entre en contacto. Se ha demostrado que protona O 2 , NH 3 , SO 2 , H 2 O y CO 2 para dar O 2 H + , N H 4 + , H S O 2 + , H 3 O + y H C O 2 + [ 12] . Otras moléculas como el óxido nítrico , el óxido nítrico, el óxido nitroso , el sulfuro de hidrógeno , el metano , el acetileno , el etileno , el etano , el metanol y el acetonitrilo reaccionan pero se descomponen debido a la gran cantidad de energía producida. [12]
De hecho, el HeH + es el ácido más fuerte conocido con una afinidad protónica de 177,8 kJ/mol. [13] La acidez hipotética del agua se puede estimar utilizando la ley de Hess :
| HeH + ( g ) | → | H + ( g ) | + él( g ) | +178 kJ/mol | [13] |
| HeH + ( ac ) | → | HeH + ( g ) | +973 kJ/mol | ||
| H + ( g ) | → | H + ( ac ) | −1530 kJ/mol | ||
| el ( g ) | → | el ( aq ) | +19 kJ/mol | ||
| HeH + ( ac ) | → | H + ( ac ) | + él ( aq ) | −360 kJ/mol |
El cambio en la energía libre de disociación −360 kJ/mol es equivalente a a p K a −63.
Los átomos de helio adicionales pueden unirse a HeH + para formar grupos más grandes como He 2 H + , He 3 H + , He 4 H + , He 5 H + y He 6 H + . [12]
El catión hidruro de dihelio, He 2 H + , se forma por la reacción del catión dihelio con hidrógeno molecular:
El 2 + + H 2 → El 2 H + + HEs un ion lineal con hidrógeno en el centro. [12]
El ion hidruro de hexahelio, He 6 H + , es particularmente estable. [12]
Se conocen o se han estudiado teóricamente otros iones de hidruro de helio. El ion dihidruro de helio, o dihidridohelio (1+) HeH 2 + , se observó mediante espectroscopia de microondas [14] . Tiene una energía de enlace estimada de 25,1 kJ/mol, mientras que el trihidridohelio (1+) , HeH 3 + , tiene una energía de enlace estimada de 0,42 kJ/mol [15] .
El hidridohelio (1+) fue descubierto indirectamente por primera vez en 1925 por T. R. Hogness y E. G. Lunn. Inyectaron protones de energía conocida en una mezcla enrarecida de hidrógeno y helio para estudiar la formación de iones de hidrógeno como H + , H 2 + y H 3 + . Notaron que el H 3 + aparecía con la misma energía de haz (16 eV ) que el H 2 + , y su concentración aumentaba con la presión mucho más que la de los otros dos iones. A partir de estos datos, concluyeron que los iones H 2+ donaron un protón a las moléculas con las que chocaron, incluido el helio [16] .
Durante mucho tiempo se ha asumido que HeH + existe en el medio interestelar . [1] Su primera detección en la nebulosa NGC 7027 se informó en un artículo publicado en la revista Nature en abril de 2019. [2]
El ion hidruro de helio se forma por la descomposición del tritio en la molécula HT o en la molécula de tritio T2 . Aunque está excitado por el retroceso de la desintegración beta, la molécula permanece unida. [17]
Se cree que es el primer compuesto que se formó en el universo [6] y es fundamental para comprender la química del universo primitivo. [18] Esto se debe a que el hidrógeno y el helio eran casi los únicos tipos de átomos producidos por la nucleosíntesis del Big Bang. Las estrellas formadas a partir de material primordial deben contener HeH + , lo que puede afectar a su formación y posterior evolución. En particular, su fuerte momento dipolar lo hace importante para la opacidad de las estrellas de metalicidad cero . [6] También se cree que el HeH + es un componente importante de la atmósfera de las enanas blancas ricas en helio , donde aumenta la opacidad del gas y hace que la estrella se enfríe más lentamente. [19]
Se han propuesto varias ubicaciones como posibles ubicaciones donde se podría encontrar HeH + . Estos incluyen estrellas frías de helio , [6] H II , [20] y nebulosas planetarias densas [20] como NGC 7027 . [Dieciocho]
El HeH + puede formarse en el gas de enfriamiento detrás de los impactos disociativos en las densas nubes interestelares, como los impactos causados por los vientos estelares , las supernovas y el material que sale de las estrellas jóvenes. Si la velocidad del impacto supera los 90 km/s, se pueden generar cantidades lo suficientemente grandes como para ser detectadas. Si se detectan, las emisiones de HeH + serían indicadores de choque útiles. [21]