Τριυδρογόνο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
μ αφαιρέθηκε η Κατηγορία:Ενώσεις υδρογόνου; προστέθηκε η Κατηγορία:Αλλοτροπία (με το HotCat) |
μ →top |
||
| Γραμμή 1: | Γραμμή 1: | ||
Το''' τριυδρογόνο ή τριατομικό υδρογόνο''' |
Το''' τριυδρογόνο''' ή '''τριατομικό υδρογόνο''' '''(H<sub>3</sub>''') είναι μια ασταθής τριατομική μοριακή [[Αλλότροπα|αλλομορφή]] του [[Υδρογόνο|υδρογόνου]]. Εφόσον το [[μόριο]] αυτού του [[Χημικό είδος|χημικού είδους]] περιέχει μόνο [[3 (αριθμός)|τρία (3)]] [[άτομα]] του υδρογόνου αποτελεί το απλούστερο δυνατό τριατομικό μόριο<ref name="Lembo1989">{{Cite journal|title=Measurement of vibrational frequencies of the H3 molecule using two-step photoionization|last=Lembo|first=L. J.|last2=H. Helm|journal=The Journal of Chemical Physics|issue=10|doi=10.1063/1.456434|year=1989|volume=90|page=5299|bibcode=1989JChPh..90.5299L|issn=0021-9606|last3=D. L. Huestis}}</ref> και είναι σχετικά απλό να λυθεί αριθμητικά η [[Κβαντική μηχανική|κβαντομηχανική]] περιγραφή των [[Σωματίδιο|σωματιδίων]] του. Πρόκειται, όμως, για ένα ασταθές μόριο, με [[Χρόνος ημιζωής|ημιζωή]] βραχύτερη από ένα εκατομμυριοστό του [[Δευτερόλεπτο|δευτερολέπτου]] (δηλαδή μικρότερη από 1 μsec). Η φευγαλέα (χρονικά) ύπαρξή του το καθιστά (πάντα σχετικά) σπάνιο, αλλά είναι συχνός τόσο ο σχηματισμός όσο και η καταστροφή του, χάρη στην ύπαρξη ενός συνηθισμένου συγγενικού του χημικού είδους, του [[Κατιόν τριυδρογόνου|κατιόντος τριυδρογόνου]] (H<sub>3</sub><sup>+</sup>). Το [[φάσμα]] [[Υπέρυθρη ακτινοβολία|υπερύθρου]] του H<sub>3</sub>, λόγω της δόνησης και περιστροφής, είναι πολύ παρόμοιo με το αντίστοιχο των ιόντων H<sub>3</sub><sup>+</sup>. Στο πρώιμο [[σύμπαν]], αυτή η ικανότητα να εκπέμπεται υπέρυθρο φως επέτρεψε στο αρχέγονο υδρογόνο και στο [[ήλιο]] να ψυχθούν αρκετά ώστε να μπορούν να σχηματίζουν [[Αστέρας|αστέρια]]. |
||
== Σχηματισμός == |
== Σχηματισμός == |
||
Το ουδέτερο μόριο μπορεί να σχηματιστεί σε ένα χαμηλής πίεσης αερίου σωλήνα εκφόρτησης.<ref>{{Cite journal|title=Triatomic Hydrogen|last=Binder, J.L.|last2=Filby, E.A.|journal=[[Nature (journal)|Nature]]|issue=3166|doi=10.1038/126011c0|year=1930|volume=126|pages=11–12|bibcode=1930Natur.126...11B|last3=Grubb, A.C.}}</ref> |
Το ουδέτερο μόριο μπορεί να σχηματιστεί σε ένα χαμηλής [[Πίεση|πίεσης]] [[Αέριο|αερίου]] [[Σωλήνας εκφόρτησης|σωλήνα εκφόρτησης]].<ref>{{Cite journal|title=Triatomic Hydrogen|last=Binder, J.L.|last2=Filby, E.A.|journal=[[Nature (journal)|Nature]]|issue=3166|doi=10.1038/126011c0|year=1930|volume=126|pages=11–12|bibcode=1930Natur.126...11B|last3=Grubb, A.C.}}</ref> |
||
Ένα ουδέτερο ρεύμα μορίων |
Ένα ουδέτερο ρεύμα μορίων H<sub>3</sub> μπορεί να σχηματιστεί από μια αντίστοιχη δέσμη [[Ιόν|ιόντων]] H<sub>3</sub><sup>+</sup>, που περνά μέσα από μια [[μάζα]] [[Ατμός|ατμών]] [[Μέταλλα|μεταλλικού]] (δηλαδή στοιχειακού) [[Κάλιο|καλίου]], η οποία αποσπά [[ηλεκτρόνιο]], σχηματίζοντας K<sup>+</sup>. Αντίστοιχοι ατμοί άλλων [[Αλκάλια|αλκαλιμετάλλων]], όπως π.χ. [[Καίσιο|καισίου]], μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την απόσπαση ηλεκτρονίου.<ref name="Laperle2005">{{Cite journal|title=Experimentally probing the three-body predissociation dynamics of the low-lying Rydberg states of H3 and D3|last=Laperle|first=Christopher M|last2=Jennifer E Mann|journal=Journal of Physics: Conference Series|doi=10.1088/1742-6596/4/1/015|year=2005|volume=4|pages=111–117|bibcode=2005JPhCS...4..111L|issn=1742-6588|last3=Todd G Clements|last4=Robert E Continetti}}</ref> Τα ιόντα H<sub>3</sub><sup>+</sup> μπορούν, με τη σειρά τους, να παραχθούν σε ένα [[διπλάσματρο]], όπου μια [[Ηλεκτρισμός|ηλεκτρική]] εκκένωση περνά από μοριακό υδρογόνο υπό χαμηλή πίεση. Αυτό κάνει κάποιο [[ποσοστό]] των μορίων διυδρογόνου να μετραπούν σε κατιόντα διυδρογόνου (H<sub>2</sub><sup>+</sup>). Τότε: H<sub>2</sub> + H<sub>2</sub><sup>+</sup> <big>→</big> H<sub>3</sub><sup>+</sup> + H. Η [[Χημική αντίδραση|αντίδραση]] αυτή είναι εξώθερμη, εκλύοντας [[ενέργεια]] 1,7 [[Ηλεκτρονιοβόλτ|eV]]/[[Γραμμομόριο|mole]], οπότε τα ιόντα που παράγονται είναι θερμά, με υψηλή δονητική ενέργεια. Αυτά μπορούν να ψυχθούν μέσω συγκρούσεων με αέριο σε δοχείο ψύξης, αν η πίεση είναι επαρκώς υψηλή. Αυτό είναι σημαντικό, επειδή τα έντονα δονούμενα ιόντα παράγουν έντονα δονούμενα ουδέτερα μόρια, όταν ουδετεροποιούνται, σύμφωνα με την [[Αρχή Φρανκ - Κόντον|αρχή Franck–Condon]].<ref name="Figger1989">{{Cite journal|title=Spectroscopy of triatomic hydrogen|last=Figger|first=H.|last2=W. Ketterle|journal=Zeitschrift für Physik D|issue=2|doi=10.1007/bf01398582|year=1989|volume=13|pages=129–137|bibcode=1989ZPhyD..13..129F|issn=0178-7683|last3=H. Walther}}</ref> |
||
ποσοστό των μορίων διυδρογόνου να μετραπούν σε κατιόντα διυδρογόνου (H2+). Τότε: H<sub>2</sub> + H<sub>2</sub><sup>+</sup> <big>→</big> H<sub>3</sub><sup>+</sup> + H. Η αντίδραση είναι εξώθερμη ενέργειας 1,7 eV, οπότε τα ιόντα που παράγονται είναι ζεστά, με (σχετικά) υψηή δονητική ενέργεια. Αυτά μπορούν να ψυχθούν μέσω συγκρούσεων με αέριο σε δοχείο ψύξης, αν η πίεση είναι επαρκώς υψηλή. Αυτό είναι σημαντικό, επειδή τα έντονα δονούμενα ιόντα παράγουν έντονα δονούμενα ουδέτερα μόρια, όταν ουδετεροποιούνται, σύμφωνα με την αρχή Franck–Condon.<ref name="Figger1989">{{Cite journal|title=Spectroscopy of triatomic hydrogen|last=Figger|first=H.|last2=W. Ketterle|journal=Zeitschrift für Physik D|issue=2|doi=10.1007/bf01398582|year=1989|volume=13|pages=129–137|bibcode=1989ZPhyD..13..129F|issn=0178-7683|last3=H. Walther}}</ref> |
|||
== Αναφορές και σημειώσεις == |
== Αναφορές και σημειώσεις == |
||
Έκδοση από την 15:30, 15 Μαρτίου 2018
Το τριυδρογόνο ή τριατομικό υδρογόνο (H3) είναι μια ασταθής τριατομική μοριακή αλλομορφή του υδρογόνου. Εφόσον το μόριο αυτού του χημικού είδους περιέχει μόνο τρία (3) άτομα του υδρογόνου αποτελεί το απλούστερο δυνατό τριατομικό μόριο[1] και είναι σχετικά απλό να λυθεί αριθμητικά η κβαντομηχανική περιγραφή των σωματιδίων του. Πρόκειται, όμως, για ένα ασταθές μόριο, με ημιζωή βραχύτερη από ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου (δηλαδή μικρότερη από 1 μsec). Η φευγαλέα (χρονικά) ύπαρξή του το καθιστά (πάντα σχετικά) σπάνιο, αλλά είναι συχνός τόσο ο σχηματισμός όσο και η καταστροφή του, χάρη στην ύπαρξη ενός συνηθισμένου συγγενικού του χημικού είδους, του κατιόντος τριυδρογόνου (H3+). Το φάσμα υπερύθρου του H3, λόγω της δόνησης και περιστροφής, είναι πολύ παρόμοιo με το αντίστοιχο των ιόντων H3+. Στο πρώιμο σύμπαν, αυτή η ικανότητα να εκπέμπεται υπέρυθρο φως επέτρεψε στο αρχέγονο υδρογόνο και στο ήλιο να ψυχθούν αρκετά ώστε να μπορούν να σχηματίζουν αστέρια.
Σχηματισμός
Το ουδέτερο μόριο μπορεί να σχηματιστεί σε ένα χαμηλής πίεσης αερίου σωλήνα εκφόρτησης.[2]
Ένα ουδέτερο ρεύμα μορίων H3 μπορεί να σχηματιστεί από μια αντίστοιχη δέσμη ιόντων H3+, που περνά μέσα από μια μάζα ατμών μεταλλικού (δηλαδή στοιχειακού) καλίου, η οποία αποσπά ηλεκτρόνιο, σχηματίζοντας K+. Αντίστοιχοι ατμοί άλλων αλκαλιμετάλλων, όπως π.χ. καισίου, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την απόσπαση ηλεκτρονίου.[3] Τα ιόντα H3+ μπορούν, με τη σειρά τους, να παραχθούν σε ένα διπλάσματρο, όπου μια ηλεκτρική εκκένωση περνά από μοριακό υδρογόνο υπό χαμηλή πίεση. Αυτό κάνει κάποιο ποσοστό των μορίων διυδρογόνου να μετραπούν σε κατιόντα διυδρογόνου (H2+). Τότε: H2 + H2+ → H3+ + H. Η αντίδραση αυτή είναι εξώθερμη, εκλύοντας ενέργεια 1,7 eV/mole, οπότε τα ιόντα που παράγονται είναι θερμά, με υψηλή δονητική ενέργεια. Αυτά μπορούν να ψυχθούν μέσω συγκρούσεων με αέριο σε δοχείο ψύξης, αν η πίεση είναι επαρκώς υψηλή. Αυτό είναι σημαντικό, επειδή τα έντονα δονούμενα ιόντα παράγουν έντονα δονούμενα ουδέτερα μόρια, όταν ουδετεροποιούνται, σύμφωνα με την αρχή Franck–Condon.[4]
Αναφορές και σημειώσεις
- ↑ Lembo, L. J.; H. Helm; D. L. Huestis (1989). «Measurement of vibrational frequencies of the H3 molecule using two-step photoionization». The Journal of Chemical Physics 90 (10): 5299. doi:. ISSN 0021-9606. Bibcode: 1989JChPh..90.5299L.
- ↑ Binder, J.L.; Filby, E.A.; Grubb, A.C. (1930). «Triatomic Hydrogen». Nature 126 (3166): 11–12. doi:. Bibcode: 1930Natur.126...11B.
- ↑ Laperle, Christopher M; Jennifer E Mann; Todd G Clements; Robert E Continetti (2005). «Experimentally probing the three-body predissociation dynamics of the low-lying Rydberg states of H3 and D3». Journal of Physics: Conference Series 4: 111–117. doi:. ISSN 1742-6588. Bibcode: 2005JPhCS...4..111L.
- ↑ Figger, H.; W. Ketterle; H. Walther (1989). «Spectroscopy of triatomic hydrogen». Zeitschrift für Physik D 13 (2): 129–137. doi:. ISSN 0178-7683. Bibcode: 1989ZPhyD..13..129F.