Hispanopedia WikiEn química , el hidrón , llamado informalmente protón , [ 2 ] es la forma catiónica del hidrógeno atómico , representado con el símbolo H + . El término general "hidrón", respaldado por la IUPAC , abarca los cationes de hidrógeno independientemente del isótopo: por lo tanto , se refiere colectivamente a los protones ( 1H + ) para el isótopo protio, los deuterones ( 2H + o D + ) para el isótopo deuterio y los tritones ( 3H + o T + ) para el isótopo tritio .
A diferencia de la mayoría de los demás iones, el hidrón consta únicamente de un núcleo atómico desnudo . La contraparte con carga negativa del hidrón es el anión hidruro , H −.
Propiedades
Propiedades del soluto
En igualdad de condiciones, los compuestos que donan fácilmente iones de hidrógeno (ácidos de Brønsted, véase más adelante) suelen ser solutos polares e hidrófilos , y a menudo solubles en disolventes con una alta permitividad estática relativa (constantes dieléctricas). Algunos ejemplos son los ácidos orgánicos como el ácido acético (CH₃COOH ) o el ácido metanosulfónico (CH₃SO₃H ) . Sin embargo, las grandes porciones no polares de la molécula pueden atenuar estas propiedades. Así, debido a su cadena alquílica, el ácido octanoico ( C₇H₁₅COOH ) es considerablemente menos hidrófilo que el ácido acético .
El hidrón no solvatado (un núcleo atómico de hidrógeno completamente libre o "desnudo") no existe en la fase condensada (líquida o sólida). Dado que la intensidad del campo eléctrico superficial es inversamente proporcional al radio, un núcleo diminuto interactúa miles de veces más fuertemente con los electrones cercanos que cualquier átomo parcialmente ionizado .
Aunque a veces se dice que los superácidos deben su extraordinario poder de donación de hidrones a la presencia de "hidrones libres", tal afirmación es engañosa: incluso para una fuente de "hidrones libres" como H2 F +, uno de los cationes superácidos presentes en el ácido fluoroantimónico superácido (HF:SbF 5 ), desprendimiento de un H + libreAun así, conlleva una enorme penalización energética del orden de varios cientos de kcal/mol. Esto descarta de hecho la posibilidad de que el hidrón libre esté presente en la disolución. Por esta razón, en ácidos líquidos fuertes, se cree que los hidrones se difunden mediante transferencia secuencial de una molécula a otra a lo largo de una red de enlaces de hidrógeno mediante lo que se conoce como el mecanismo de Grotthuss . [ 3 ]
Acidez
El ion hidrón puede incorporar un par de electrones de una base de Lewis a la molécula mediante adición:
- [H] ++ :L → [HL] +
Debido a esta captura de la base de Lewis (L), el ion hidrón tiene carácter ácido de Lewis. En términos de la teoría de ácidos y bases duros/blandos (HSAB, por sus siglas en inglés) , el hidrón libre es un ácido de Lewis infinitamente duro.
El hidrón desempeña un papel fundamental en la teoría ácido-base de Brønsted-Lowry : una especie que actúa como donador de hidrón en una reacción se conoce como ácido de Brønsted, mientras que la especie que acepta el hidrón se conoce como base de Brønsted. En la reacción ácido-base genérica que se muestra a continuación, HA es el ácido, mientras que B (representado con un par de electrones no enlazantes) es la base:
- HA + :B → [HB] ++ :A –
La forma hidratada del catión hidrógeno, el ion hidronio (hidroxonio) H3 O +(aq) , es un objeto clave de la definición de ácido de Arrhenius . Otras formas hidratadas, el catión de Zundel H5 O + 2 , que se forma a partir de un protón y dos moléculas de agua, y elcatión EigenHSe postula que el 9 O + 4 , que se forma a partir de un ion hidronio y tres moléculas de agua, desempeña un papel importante en la difusión de protones a través de unasolución acuosasegún el mecanismo de Grotthuss. Aunque el ionH3 O +(aq) se muestra a menudo en los libros de texto introductorios para enfatizar que el hidrón nunca está presente como una especie no solvatada en solución acuosa, es algo engañoso, ya que simplifica demasiado la notoriamente compleja especiación del protón solvatado en agua; la notación H +(aq) suele ser la opción preferida, ya que transmite la solvatación acuosa sin comprometerse con respecto al número de moléculas de agua involucradas.
Isótopos de hidrón
- El protón , que tiene el símbolo p o 1 H + , es el ion +1 del protio , 1 H.
- El deuterón , cuyo símbolo es 2 H + o D + , es el ion +1 del deuterio , 2 H o D.
- El tritón , cuyo símbolo es 3 H + o T + , es el ion +1 del tritio , 3 H o T.
Otros isótopos del hidrógeno son demasiado inestables para ser relevantes en química.
Historia del término
La IUPAC recomienda usar el término «hidrón» en lugar de «protón» si no se distingue entre los isótopos protón, deuterón y tritón, presentes en mezclas isotópicas naturales . El nombre «protón» se refiere al 1H + isotópicamente puro . [ 4 ] Por otro lado, no se recomienda llamar al hidrón simplemente ion hidrógeno, ya que también existen aniones hidrógeno . [ 5 ]
El término "hidrón" fue definido por la IUPAC en 1988. [ 6 ] [ 7 ] Tradicionalmente, el término "protón" era [ 2 ] y se usa en lugar de "hidrón". Este último término generalmente solo se usa en el contexto donde las comparaciones entre los diversos isótopos de hidrógeno son importantes (como en el efecto isotópico cinético o el marcaje isotópico de hidrógeno ). De lo contrario, referirse a los hidrones como protones todavía se considera aceptable, por ejemplo en términos como protonación , desprotonación , bomba de protones o canal de protones . La transferencia de H +En una reacción ácido-base, la transferencia de protones se denomina generalmente transferencia de protones . Los ácidos y las bases se denominan, respectivamente, donadores y aceptores de protones .
El 99,9844% de los hidrones naturales (núcleos de hidrógeno) son protones, y el resto (alrededor de 156 por millón en el agua de mar) son deuterones (véase deuterio ), excepto por algunos tritones naturales muy raros (véase tritio ).
Véase también
Referencias
- 1 2 "hidron (CHEBI:15378)" . Entidades químicas de interés biológico (ChEBI) . Reino Unido: Instituto Europeo de Bioinformática.
- 1 2 Bunnet, JF; Jones, RAY (1968). "Nombres para átomos, iones y grupos de hidrógeno, y para reacciones que los involucran (Recomendaciones 1988)" (PDF) . Pure Appl. Chem. 60 (7): 1115– 6. doi : 10.1351/pac198860071115 .
[L]a palabra
protón
se usa no solo para el ion
1
H
+
sino comúnmente, e incorrectamente, para H
+
en abundancia natural. En muchos contextos esto no crea ambigüedad y es probable que este uso continúe.
- ↑Archivado el 27/09/2011 en la Wayback Machine. Modelado computacional del salto de protones en superácidos.
- ↑ Nomenclatura de Química Inorgánica - Recomendaciones de la IUPAC 2005IR-3.3.2, pág. 48
- ↑ Compendio de terminología química , 2.ª edición McNaught, AD y Wilkinson, A. Blackwell Science, 1997 ISBN 0-86542-684-8También disponible en línea. Archivado el 12 de diciembre de 2005 en Wayback Machine.
- ↑ IUPAC , Compendio de Terminología Química , 5.ª ed. (el "Libro de Oro") (2025). Versión en línea: (2006 – ) " hydron ". doi : 10.1351/goldbook.H02904
- ↑ Bunnet, JF; Jones, RAY (1988). "Nombres para átomos, iones y grupos de hidrógeno, y para reacciones que los involucran (Recomendaciones 1988)" (PDF) . Pure Appl. Chem. 60 (7): 1115– 6. doi : 10.1351/pac198860071115 .
- Cationes
- Hidrógeno
- Protón
- Deuterio
- Tritio
