أيون الهيدروجين
يتكون أيون الهيدروجين hydrogen ion عندما تفقد ذرة الهيدروجين أوتكتسب إلكتروناً. يمكن لأيون الهيدروجين ذوالشحنة الموجبة (أوالپروتون) حتى يرتبط بسهولة مع الجزيئات الأخرى ومن ثم لا يمكن رؤيتها معزلاً إلى في الحالة الغازية أوفي الفراغ الشبه خالي من الجزيئات. نظراً لارتفاع كثافة شحنته والتي تصل إلى حوالي 2×1010 ضعف أيون الصوديوم، لا يوجد أيون الهيدروجين المجرد حراً في المحاليل حيث أنه يتهدرج يتحلل بسهولة، أي سرعان ما يرتبط بجزيئات أخرى. أوصى الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية IUPAC بمصطلح عام لأيونات الهيدروجين ونظائره بالاعتماد على شحنة الأيون.
تبعاً لشحنة الأيون، يمكن تصنيف أيونات الهيدروجين إلى فئتين مختلفتين: الأيونات موجبة الشحنة والأيونات سالبة الشحنة.
الكاتيون (موجب الشحنة)
يتكون الكاتيون عندما يفقد الهيدروجين إلكترونا واحدا
- أيون الهيدروجين: له شحنة أولية موجبة واحدة (+H)
- الپروتون: +1H هوأيون الهيدروجين، ويحمل شحنة أولية واحدة موجبة، يستخدم هذا التعبير مرادفا لأيون الهيدروجين.
- ديترون: 2H+, D، وهوأيون الهيدروجين الثقيل (نظير) حيث تتكون نواته ليس من بروتونا واحدا فقط وإنما يتكون من 1 بروتون و1 نيوترون لهاذا يسمى الهيدروجين الثقيل، ويرمز إليه بالرمز D، وهويحمل شحنة أولية واحدة موجبة مثل أيون الهيدروجين.
- تريتون: 3H+, T
، وهوأيون الهيدروجين الفوق ثقيل حيث تتكون نواته ليس من بروتونا واحدا فقط وإنما يتكون من 1 بروتون و2 نيوترون، لهاذا يسمى الهيدروجين فوق الثقيل، ويرمز إليه بالرمز T. ويحمل التريتيوم شحنة أولية واحدة مثل أيون الهيدروجين.
بالإضافة إلى أيون الهيدروجين المنفرد يوجد "أيون أوكسونيوم" وهوينتج من اشتباك أيون الهيدروجين بأيون ماء (يسمى أحيانا هيدرات الهيدروجين):
- أيون أوكسونيوم أوأيون الهيدرونيوم: H3O+
- كاتيون Zundel (زوندل): H5O2+
- كاتيون Eigen (إيگين): H9O4+
يلعب الزوندل والإيگين دوراً هاماً بناء على آلية گروتاس في الاتصال مع الأحماض، ويعود أيون الهيدروجين على الهيدرون
يهمنا في الكيمياء بصفة أساسية أيون الهيدروجين وأحيانا أيون الأوكسونيوم، حيث يندر وجود النظائر الأخرى.
الأنيون (سالب الشحنة)
الأنيونات الهيدروجينية تتشكل عندم تكتسب ذرة الهيدروجين الكترونا إضافيا. يحدث ذلك عندما يتفاعل (يشتبك) الهيدروجين بعنصر أكثر سلبية كهربية من الهيدروجين فينزاح جزء من شحنة الجزيء إلى الهيدروجين، وتسمى تلك المركبات هيدريد، مثل هيدريد الزركونيوم الذي يستخدم في المفاعلات النووية.
- هيدريد: يشير إلى نظائر الهيدروجين سالبة الشحنة -H
- ديوتريد: 2H, −D−
- ترتيد: 3H,− T−
توجد أنيونات الهيدروجين في النجوم والشمس، وتلعب دورا هاما في فيزياء الكم، وتهم الفيزياء أكثر ما تهم الكيمياء.
الاستخدامات
يقود الأدينوسين ثلاثي الفوسفات سينثاز أيونات الهيدروجين في عملية التمثيل الضوئي. يحدث هذا عندما تحصل أيونات الهيدروجين على دفعة عبر الغشاء مما يؤدي لخلق هجريز عالي داخل غشاء الثيلاكويد وهجريز منخفض في السيتوپلازم. ومع ذلك، وبسبب الضغط الأسموزي، يُجبر أيون الهيدروجين على الخروج من الغشاء بواسطة الأدينوسين ثلاثي الفوسفات. مستخدمة طاقتها الحركية في الهروب، ستقوم الپروتونات بتدوير الأدينوسين ثلاثي الفوسفات سينثاز الذي يخلق بدوره الأديونسين ثلاثي الفوسفات. يحدث هذا أثناء عملية التنفس الخلوي على الرغم من حتى الغشاء المهجرز سيكون بديلاً للغشاء الداخلي للمتقدرة.
يقاس هجريز الهيدروجين بالأس الهيدروجيني، الذيقد يكون مسئولاً أيضاً عن الطبيعة الحمضية أوالقاعدية للمركب. تنفصل جزيئات الماء لتشكل m H+ وأيونات الهيدروجين. تعهد هذه العملية باسم التأين الذاتي للماء.
انظر أيضاً
- حمض
- الپرتنة (إضافة الپروتون)
- أيون متعدد الذرات
- كاتيون ثلاثي الهيدروجين
المصادر
- ^ "Hydrogen ion - chemistry". britannica.com. Retrieved 18 March 2018.
- ^ due to its extremely high charge density of approximately 2×1010 times that of a sodium ion
- ^ onlineArchived 2005-12-12 at the Wayback Machine.
