原子は分子の基本単位であり、分子が結合して物質を形成します。酸が水と反応するときはいつでも、水素イオン (H+) を放出します。たとえば、塩酸が水と反応すると、水素イオンと塩素イオンが放出されます。
HCl(g) → H+ (aq) + Cl- (aq)
水素分子には、陽子 1 個、電子 1 個、陽子 0 個が含まれます。
電子は原子核の周りを回転するため、電子雲を形成しますが、陽子は原子核の奥深くに沈みます。水素がヒドロニウム イオンに変化するときはいつでも、電子を失います。これが、陽子とも呼ばれることがある理由です。
ヒドロニウム イオンの形成
化学反応を扱う際、ヒドロニウム イオンは、equery 水溶液に関与する主要な分子です。
その値を知ることで、特定の化合物または分子の pH の値を簡単に測定できます。化学式 H3 で与えられる O+ であり、水とヒドロキシル イオンの結合反応の結果として形成されます。
ヒドロニウム イオンの性質
ヒドロニウム イオンの形成は、次の特定の特性にすべて依存しています。
- 三角錐の形状を持ち、
- 1 つの酸素原子と 3 つの水素原子の組成を持つ
- 孤立した水素対がその形状の形成に関与しています。
- 結合角は 113 度です。
ヒドロニウム イオンの生成例
- ヒドロニウム イオンの形成の例は、水素イオンとヒドロキシル イオンの反応によって与えられます。
H2 O(l) ⇌OH-(aq) + H+ (aq)
- 上記は可逆反応で、両方向に起こります。これは、水が形成されると、すぐに水酸基イオンと水素イオンに再び解離する可能性があるためです。
pH の測定値としてのヒドロニウム イオンの重要性
pHは水素イオンのポテンシャルです。分子/化合物中の H イオンの数を推測し、ヒドロニウム イオンの数のみに依存します。純水の場合、pH は 7 であり、これは標準的な室温条件で 1 × 10-7 モルとして表すこともできます。
これは次の式で計算できます:
pH=− log (H3 O+)
水のpHは7なので中性とみなされます。しかし、ヒドロニウム イオン濃度の増減に応じて変化する可能性があります。
それらは互いに反比例します。これは、ヒドロニウム イオンの濃度が上昇すると、これらのサンプルの pH が低下し、ヒドロニウム イオンの濃度が低下すると、pH が上昇することを意味します。
pH値の減少は、与えられた溶液が酸性であることを意味し、酸を加えて初めてケースが得られます.たとえば、H+ イオンが酸から抜け出し、水の分子と結合するため、ヒドロニウム イオンの濃度が増加し、再び pH が上昇します。
そして、pHが上昇した場合、それは溶液が塩基性になったことを意味し、これは塩基を加えた場合にのみ起こります.すべての塩基にはヒドロキシルイオン (OH-) があります。これらは塩基から解離し、前述の場合のように水分子ではなく H+ イオンに結合します。
与えられた量のヒドロニウム イオンから pH 値を計算できるように、与えられた pH 値からヒドロニウム イオン濃度を計算することもできます。
これは、次の式で行うことができます;
H3 O+ =10-pH
H3 O+ =逆対数 (-pH)
理解するために、7 の値を pH として置くと、0.0000001 M が得られます。これは、pH 7 でのヒドロニウム イオンの値です。
水分子
水は部分電荷を含む極性分子です。水素イオンを引き寄せやすい。この場合、部分電荷は負電荷の結果であり、酸素分子は水素分子よりも電気陰性度が高いと考えられるためです。したがって、両者の間の結合は、電子を共有する際に酸素をより強く引き寄せます。
これにより、部分的な負電荷分子が発生し、水素イオンの正電荷に引き付けられてヒドロニウム イオンが形成されます。また、水には大きな双極子モーメントがあります。ここでも、水の形状は四面体で曲がっています。これは非常に非対称であり、分子に極性と双極子モーメントを強制的に示し、分子に部分電荷をもたらします。
水の場合だけでなく、酸でもヒドロニウムのアイコンを形成できます。この場合、酸は水素イオンを分解し、さらに水分子に結合してヒドロニウム イオンを形成します。例としては、ヒドロニウム イオンと塩素イオンを生成する水と塩酸です。
結論
ヒドロニウムイオンは、水と水素イオン、つまりH2OとH+が結合した結果として形成されます。そして、それらの間に形成される結合のタイプは共有結合です。この反応全体は、水中の酸素と水素 (H2O) にそれぞれ 6 個と 2 個の電子が含まれているときに起こります。 2 つの電子対は、2 つの水素イオンと、共有されていない 2 つの電子と共有されます。これにより、水の原子価殻構成が完成し、安定になります。
