Ion hydro

Ion hydro được tạo ra khi một nguyên tử hydro bị mất hoặc thu được một điện tử. Một ion hydro tích điện dương (hoặc proton) có thể dễ dàng kết hợp với các hạt khác và do đó chỉ được nhìn thấy bị cô lập khi nó ở trạng thái khí hoặc trong không gian gần như không có hạt.^[1] Do mật độ điện tích cực cao xấp xỉ 2 × 10 ¹⁰ lần so với ion natri, ion hydro trần không thể tồn tại tự do trong dung dịch vì nó dễ dàng hydrat hóa, tức là sẽ liên kết rất nhanh.^[2] Ion hydro được IUPAC khuyên dùng như một thuật ngữ chung cho tất cả các ion của hydro và đồng vị của nó. Tùy thuộc vào điện tích của ion, hai loại ion hydro khác nhau có thể được phân biệt: các ion tích điện dương và các ion tích điện âm.

Cation (tích điện dương)

Cation Zundel

Một nguyên tử hydro được tạo thành từ một hạt nhân có điện tích +1 và một electron. Do đó, ion tích điện dương duy nhất có thể có điện tích +1. Nó được ghi là H⁺.

Tùy thuộc vào đồng vị của hydro, cation hydro có tên khác nhau:

• Hydron: tên chung đề cập đến ion dương của bất kỳ đồng vị hydro nào (H⁺)
• Proton: ¹ H ⁺ (tức là cation của protium)
• Deuteron: ²H⁺, D⁺
• Triton: ³H⁺, T⁺

Ngoài ra, các ion được tạo ra bởi phản ứng của các cation này với nước cũng như hydrat của chúng được gọi là các ion hydro:

• Ion hydroni: H ₃ O ⁺
• Cation Zundel: H₅O₂⁺ (được đặt tên theo Georg Zundel)
• Cation Eigen: H₉O₄⁺ (hoặc H₃O⁺ • 3H₂O) (được đặt tên theo Manfred Eigen)

Các cation Zundel và cation Eigen đóng vai trò quan trọng trong quá trình khuếch tán proton theo cơ chế Grotthuss.

Liên quan đến axit, "ion hydro" thường dùng để chỉ hydron.

Anion (tích điện âm)

Các anion hydro được hình thành khi có thêm các electron:

• Hydride: tên chung đề cập đến ion âm của bất kỳ đồng vị hydro nào (H⁻)
• Protua: ¹ H ⁻
• Deuterua: ²H⁻, D⁻
• Tritua: ³H⁻, T⁻

Công dụng

Các ion hydro điều khiển ATP synthase trong quá trình quang hợp. Điều này xảy ra khi các ion hydro được đẩy qua màng tạo ra nồng độ cao bên trong màng thylakoid và nồng độ thấp trong tế bào chất. Tuy nhiên, do thẩm thấu, H⁺ sẽ tự đẩy ra khỏi màng thông qua ATP synthase. Sử dụng động năng của chúng để thoát ra, các proton sẽ quay ATP synthase, từ đó sẽ tạo ra ATP. Điều này xảy ra trong hô hấp tế bào cũng như mặc dù màng tập trung thay vào đó sẽ là màng bên trong của ty thể.

Nồng độ ion hydro, được đo bằng pH, cũng chịu trách nhiệm cho tính chất axit hoặc cơ bản của hợp chất. Các phân tử nước tách ra để tạo thành các anion H ⁺ và hydroxide. Quá trình này được gọi là quá trình tự ion hóa nước.

Tham khảo

1. “Hydrogen ion - chemistry”. britannica.com. Truy cập ngày 18 tháng 3 năm 2018.
2. due to its extremely high charge density of approximately 2×10¹⁰ times that of a natri ion