氦合氢离子

氦合氢离子，化学式为HeH+，是一个带正电的离子。它首次发现于1925年，通过质子（或氢离子）和氦原子在气相中反应制得。[2]它是已知最强的布朗斯特质子酸，质子亲和能为177.8 kJ/mol。[3]这种离子也被称为氦氢分子离子。有人认为，这种物质可以存在于自然星际物质中。[4]这是最简单的异核离子，可以与同核的氢分子离子H2+相比较。与H2+不同的是，它有一个永久的键偶极矩，使它更容易表现出光谱特征。[5]英国《自然》杂志于2019年4月17日发表相关学术成果：人类初次在太空中检测到了氦合氢离子。[6]

氦合氢离子
系统名
Hydridohelium(1+)[1]
识别
CAS号
ChemSpider 21106447
SMILES
Gmelin 2
ChEBI 33688
性质
化学式 HeH+
摩尔质量 5.01054 g mol-1 g·mol⁻¹
精确质量 5.010428282 g mol-1
若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

性质

HHe+不能在凝聚相中制备，因为这会使它与任何阴离子、分子、原子发生作用。它可以质子化O2、NH3、SO2、H2O和CO2，分别形成O2H+、NH+
4、HSO+
2、H3O+和 HCO+
2 。[7] 其它分子，像是一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、硫化氢、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、甲醇和乙腈也会反应，不过会因为产生的能量太高而直接分解。[7]但是，可以用盖斯定律预测它在水溶液中的酸性：

HHe+(g) → H+(g) + He(g) +178 kJ/mol [3]
HHe+(aq) → HHe+(g)   +973 kJ/mol [8]
H+(g) → H+(aq)   – 1530 kJ/mol  
He(g) → He(aq)   +19 kJ/mol [9]
HHe+(aq) → H+(aq) + He(aq) – 360 kJ/mol  

电离过程–360 kJ/mol的自由能变化相当于pKa为-63。

HeH+中共价键的长度是0.772Å。[10]

其他氦氢离子已经知道或者在理论上研究。HeH2+，已经被微波光谱观测到，[11]科学家计算出它的亲和能为6 kcal/mol，而HeH3+为0.1 kcal/mol。[12]

中性分子

不同于氦合氢离子，氢和氦构成的中性分子在一般情况下是很不稳定的。但是，它作为一个准分子在激发态是稳定的，于20世纪80年代中期首次在光谱中观测到。[13][14][15]

参考文献

引用
  1. . Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI). UK: European Bioinformatics Institute. [2012-03-13]. （原始内容存档于2019-04-19）.
  2. T. R. Hogness and E. G. Lunn. . Physical Review. 1925, 26: 44–55. doi:10.1103/PhysRev.26.44.
  3. Lias, S. G.; Liebman, J. F.; Levin, R. D. . Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1984, 13: 695. doi:10.1063/1.555719.
  4. J. Fernandez; F. Martin. . J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2007, 40: 2471–2480. doi:10.1088/0953-4075/40/12/020.
  5. Coxon, J; Hajigeorgiou, PG. . Journal of Molecular Spectroscopy. 1999, 193 (2): 306. PMID 9920707. doi:10.1006/jmsp.1998.7740.
  6. Stutzki, Jürgen; Risacher, Christophe; Ricken, Oliver; Klein, Bernd; Karl Jacobs; Graf, Urs U.; Menten, Karl M.; Neufeld, David; Wiesemeyer, Helmut. . Nature. 2019-04, 568 (7752): 357–359 [2019-04-18]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/s41586-019-1090-x. （原始内容存档于2019-04-18） （英语）.
  7. Grandinetti, Felice. . International Journal of Mass Spectrometry. October 2004, 237 (2–3): 243–267. Bibcode:2004IJMSp.237..243G. doi:10.1016/j.ijms.2004.07.012.
  8. Estimated to be the same as for Li+(aq) → Li+(g).
  9. Estimated from solubility data.
  10. Coyne, John P.; Ball, David W. . Journal of Molecular Modeling. 2009, 15 (1): 37. PMID 18936986. doi:10.1007/s00894-008-0371-3.
  11. Alan Carrington, David I. Gammie, Andrew M. Shaw, Susie M. Taylor and Jeremy M. Hutson. . Chemical Physics Letters. 1996, 260: 395–405. doi:10.1016/0009-2614(96)00860-3.
  12. F.Pauzat and Y. Ellinger Where do noble gases hide in space? 的存檔，存档日期2007-02-02., Astrochemistry: Recent Successes and Current Challenges, Poster Book IAU Symposium No. 231, 2005 A. J. Markwick-Kemper (ed.)
  13. Thomas Möller, Michael Beland, and Georg Zimmerer. . Phys. Rev. Lett. 1985, 55 (20): 2145–2148. PMID 10032060. doi:10.1103/PhysRevLett.55.2145.
  14. Wolfgang Ketterle 页面存档备份，存于, The Nobel Prize in Physics 2001
  15. W. Ketterle, H. Figger, and H. Walther. . Phys. Rev. Lett. 1985, 55 (27): 2941–2944. PMID 10032281. doi:10.1103/PhysRevLett.55.2941.

来源
  • 除非另外提及，数据取自Weast, R. C. (Ed.) (1981). CRC Handbook of Chemistry and Physics (62nd Edn.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 0-8493-0462-8.
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