分子イオン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/07/17 06:11 UTC 版)
分子イオン(ぶんしイオン、英: molecular ion)または多原子イオン(polyatomic ion) は、共有結合または錯体を作る2つまたはそれより多くの原子から構成されるイオンである。酸塩基化学においては単一の構造として働き、塩(えん)を形成する。かつては、必ずしも電荷を持たず、不対電子を持つラジカルの意味でも用いられていた。
例えば、水酸化物イオンは、1つの酸素原子と1つの水素原子から構成されており、OH-と表わされ、-1の電荷を持つ。アンモニウムイオンは、1つの窒素原子と4つの水素原子から構成され、NH4+の化学式を持ち、電荷は+1である。
分子イオンは、しばしば中性分子の共役酸または共役塩基と考えられる。例えば、硫酸イオンSO42-は、SO3+H2Oに分解されるH2SO4に由来する。
命名
分子イオンの命名には、2つの規則がある。1つ目は、biという接頭辞が付けられると、化学式に水素が1つ加わり、電荷が1増加する。biの代わりにhydrogenという言葉が用いられる場合もある。H+とCO32-から構成されるHCO3-は、bicarbonateまたはhydrogen carbonateと呼ばれる。
多くの分子イオンは、非金属元素酸化物由来の酸の共役塩基である。例えば、SO42-は、H2SO4に由来する。
2つ目の規則は、イオンの酸素原子の数に着目したものである。塩素のオキソアニオンを例にとると、以下のようになる。
酸化数 | −1 | +1 | +3 | +5 | +7 |
---|---|---|---|---|---|
陰イオン名 | 塩化物イオン | 次亜塩素酸イオン | 亜塩素酸イオン | 塩素酸イオン | 過塩素酸イオン |
化学式 |
まず、基本となる名前は、-ateという語尾を持つ。1つ酸素が付加されると、perという接頭辞が付けられる。酸素が1つ減ると-ateの語尾が-iteに変わり、もう1つ減ると-iteの語尾はそのままでhypoという接頭辞が付けられる。これら全ての場合において、電荷は影響を受けない。
以上の規則は、全ての分子イオンに適用はできないが、ほとんどの場合(硫酸イオン、リン酸イオン、硝酸イオン、塩素酸イオン)に適用可能である。
分子イオンの例
以下の表は、分子イオンの例である。
陰イオン | |||||||||||||||
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酢酸イオン | 分子イオン出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/12/27 23:50 UTC 版) He2+は、半共有結合で結合する関連イオンである。ヘリウムの放電により生成しうる。電子と再結合し、電気的に励起したHe2(a3Σ+u)エキシマ分子を形成する。どちらの分子もずっと小さく通常の原子間距離の大きさに近い。 ヘリウム二量体の2価陽イオンHe22+は非常に反発力が強く、解離すると835 kJ/molという大きなエネルギーを解放する。イオンの動力学的安定性は、ライナス・ポーリングにより予測されている。33.2 kcal/molのエネルギー障壁がすぐに崩壊するのを防いでいる。このイオンは、水素分子と等電子的である。He22+は、2価の電荷をもちうる最小の分子である。質量分析により検出できる。 負電荷を持つヘリウム二量体He2-は、He22+をセシウム蒸気中に通すことによって、1984年にBae、Coggiola、Petersonによって発見された。その後、H. H. Michelsが理論的にその存在を確認し、He2-の4Πg状態は、He2のa2Σ+u状態に対して束縛されていると結論付けた。計算された電子アフィニティーは、He-[4P-]イオンの0.077 eVに対して、0.233 eVであった。He-は、τ-350 μ秒で長寿命の5/2gとτ-10 μ秒で短寿命の3/2g及び1/2gに崩壊する。4Πg状態は、1σ2g1σu2σg2πu電子配置を持ち、電子アフィニティーは0.18±0.03 eV、寿命は135±15 μ秒である。v=0振動状態だけがその長寿命の原因となっている。 ヘリウム分子陰イオンは、電子により22 eVより高いエネルギーレベルに活性化した液体ヘリウム中でも見られる。 ※この「分子イオン」の解説は、「ヘリウム二量体」の解説の一部です。 ウィキペディア小見出し辞書の「分子イオン」の項目はプログラムで機械的に意味や本文を生成しているため、不適切な項目が含まれていることもあります。ご了承くださいませ。 お問い合わせ。
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