Hydrid (anión)
Šablóna:Infobox Chemická zlúčenina
Vodíkový anión (H−) je záporne nabitý ión vodíka, teda atóm vodíka s jedným elektrónom naviac. Vodíkový anión je dôležitou zložkou atmosfér hviezd, ako napríklad Slnka. Jeho chemický názov je hydrid[1] alebo hydridový anión. Tento ión má dva elektróny, ktoré sú viazané elektromagnetickou silou k jadru s jedným protónom.
Väzbová energia H− sa rovná väzbovej energii elektrónu naviac k vodíkovému atómu, čo sa nazýva elektrónová afinita vodíka. Jej hodnota bola zmeraná ako 0,754195(19) eV alebo 0,0277161(62) hartree. Celková energia základného stavu je teda −14,359888 eV.
História
Prvýkrát bola existencia hydridového aniónu teoreticky dokázaná Hansom Bethem v roku 1929.[2] H− je nezvyčajný, pretožo vo voľnom stave nemá žiadne viazané excitované stavy, čo bolo konečne dokázané v roku 1977.[3] Experimentálne bol tento ión študovaný pomocou urýchlovačoch častíc.[4]
Chemické vlastnosti
Hydridový anión má záporný náboj a nesie formálne oxidačné číslo -1.
Názov hydrid sa bežne používa pre označenie zlúčenín vodíka, kde má vodík oxidačné číslo -1. Vo väčšine týchto zlúčenín má väzba kovalentný charakter. Príkladom takejto zlúčeniny je borohydridový anión (tetrahydroboritan), (Šablóna:Chem−). Okrem toho sa však tento názov používa i pre zlúčeniny vodíka, kde má vodík v skutočnosti formálny kladný náboj, napríklad amoniak alebo sulfán, alebo v zlúčenínach s väzbou na atóm s porovnateľnou elektronegativiou, napríklad fosfán či arzán.
V biochémii sa vodík zvyčajne vyskytuje ako vodíkový katión. Jednou z výnimiek je však redukovaná podoba nikotínamidadeníndinukleotidfosfátu (NADH), ktorá je využívaná ako kofaktor a dvojelektrónové redukčné činidlo. NADH prenáša vodík v podobe hydridového aniónu (vo viazanej podobe ako NADH), teda ako protón a dva elektróny.[5] Počas readukcie dochádza k reakcii
kde R je redukovaná látka.
Výskyt
Vodíkový anión je hlavný zdroj opacity spôsobenej ionizáciou pri infračervenom a viditeľnom svetle v atmosférach hviezd ako sú Slnko alebo chladnejšie hviezdy.[6] Jeho význam bol poprvé zmienený v 30. rokoch 20. storočia.[7] Tento ión absorbuje fotóny s energiami 0,75–4,0 eV, čo sú vlnové dĺžky odpovedajúce infračervenému až viditeľnému svetlu.[8][9] Väčšina elektrónov v záporných iónoch pochádza z ionizácie kovov s nízkymi prvými ionizačnými potenciálmi, ako sú alkalické kovy alebo kovy alkalických zemín. V procese dochádza k oddeleniu elektrónu z iónu, preto by sa proces mal nazývať fotooddelenie namiesto fotoionizácie, pretože vzniká neutrálne nabitý atóm (namiesto iónu) a voľný elektrón.
H− sa takisto vyskytuje v ionosfére Zeme[8] a dá sa vytvoriť v urýchlovačoch častíc.