Idrogenonio

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Il catione idrogenonio.

Il catione idrogenonio, H3+, è uno degli ioni più abbondanti nell'universo. Sebbene sia meno stabile dei suoi costituenti, H2 e H+, continua ad esistere grazie alla scarsissima densità di materia negli spazi interstellari, e non può dunque trasferire parte della sua energia ad un altro atomo o molecola. Se si decomponesse spontaneamente, violerebbe il principio di conservazione del momento angolare.

H3+ ha la forma di un triangolo equilatero. I suoi due elettroni sono divisi fra i tre protoni. La forma degli orbitali è simile a quella scoperta dal modello di Walsh nel ciclopropano.

Le righe di emissione di H3+ sono state identificate nell'atmosfera di Giove e in numerose nebulose.

Formazione[modifica | modifica sorgente]

La formazione di H3+ avviene tramite la seguente reazione:

H2+ + H2 → H3+ + H

La concentrazione di H2+ è il fattore che limita questa reazione. H3+ può infatti formarsi soltanto negli spazi interstellari quando un raggio cosmico o una radiazione abbastanza energetica ionizza la molecola di idrogeno H2.

H2 + raggio cosmico → H2+ + e- + raggio cosmico

Il raggio cosmico, come si vede nella reazione, ha talmente tanta energia che quella ceduta per ionizzare la molecola di idrogeno è sostanzialmente trascurabile. Nelle nubi interstellari, i raggi cosmici si lasciano dietro una traccia di H2+ e, di conseguenza, di H3+.

Reazioni e distruzione[modifica | modifica sorgente]

Esistono parecchie reazioni di distruzione dello ione H3+; in sostanza reagisce praticamente con qualsiasi altra molecola con cui entri in collisione. Il composto più abbondante in assoluto nello spazio è H2, tuttavia la reazione che coinvolge i due composti è soltanto uno scambio di protoni:

H3+ + H2 → H2 + H3+

Questa reazione è importante soprattutto per i suoi effetti sul rapporto orto/para di H3+, o per il rapporto tra l'idrogenonio con momento angolare di spin 3/2 e quello con momento 1/2.
Un'altra reazione importante è quella con la seconda molecola più abbondante, CO.

H3+ + CO → HCO+ + H2

HCO+ è un composto importante per la chimica interstellare. Il suo forte momento di dipolo e la sua abbondanza lo rendono facilmente rintracciabile dalla radioastronomia.
H3+ può anche reagire con l'ossigeno atomico secondo:

H3+ + O → OH+ + H2

Questo è l'inizio di quella che si pensa possa essere la reazione principale di formazione di acqua dall'ossigeno degli spazi interstellari, e dunque ciò che ha dato origine all'acqua presente sulla Terra.

H3+ può essere distrutto anche da un processo chiamato ricombinazione dissociativa. Tale reazione decorre in modi differenti, portando anche a prodotti diversi. Quello che avviene nel 75% dei casi è la formazione di tre atomi di idrogeno, mentre nel restante 25% delle volte si producono H2 e H.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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