Protonált molekuláris hidrogén
Sablon:Korrektúra Sablon:Chembox
A protonált molekuláris hidrogén az univerzumban egyik legnagyobb mennyiségben előforduló ion, jele Sablon:Chem. Stabil a csillagközi anyagban az alacsony sűrűség és az alacsony hőmérséklet miatt. Jelentős szerepet játszik a csillagközi anyagok kémiájában. Megtalálták a Jupiter légkörében is. A legegyszerűbb háromatomos molekula, mivel csak három protonból és két elektronból áll. Molekuláris hidrogénből a kozmikus sugárzás ionizációjának hatására keletkezik.
Szerkezete
Alakja olyan, mint az egyenlő oldalú háromszögé, mindhárom oldal kötéshossza 90 pm. A kötések erőssége a számítások szerint 4,5 eV (104 kcal/mol). A Sablon:Chem jó példa a delokalizált elektronok molekulastabilitáshoz való hozzájárulására.
Keletkezése
A Sablon:Chem és Sablon:Chem reakciójával jön létre:[1]
A Sablon:Chem kozmikus sugarak hatására jön létre:
A laboratóriumokban ugyanilyen módon állítják elő a Sablon:Chem-t. Viszonylag kis energiájú kozmikus sugárzás is képes ionizálni a H2-molekulát.
Reakciói
A Sablon:Chem nagyon reaktív molekula, sok vegyületnek ad át protont. Általában a CO-val reagál, ami gyakori a csillagközi anyagban:
A reakcióban keletkező Sablon:Chem a csillagközi tér kémiájában fontos molekula. Erősen poláris, és kimutatható a rádiócsillagászatban.
A Sablon:Chem az atomos oxigénnel is reagál, ekkor Sablon:Chem és hidrogén keletkezik:
Az [[oxóniumilidén|Sablon:Chem]] reagál a hidrogénnel, ekkor Sablon:Chem és oxóniumion keletkezik:
Az utóbbi reakció a csillagközi felhőkben nem exoterm. Az oxóniumion hidrogénnel reakcióba lépve négy különböző komplexet alkothat: H2O + H, OH + H2, OH + 2H, és O + H2 + H. Ebben a reakcióban víz is keletkezik, ami a termék 5–33%-át teszi ki. Ez a reakció adja a csillagközi anyagban levő víz fő forrását.
Spektroszkópia
A Sablon:Chem forgási spektruma gyenge, ezért nehezen azonosítható.[2] Az ultraibolya sugárzás lebontja a molekulát, azonban a rovibronos (infravörös) spektroszkópia lehetővé teszi a Sablon:Chem észlelését egy vibrációs állapota, a ν2 aszimmetrikus állapot gyenge átmeneti dipólusa révén. Oka kezdeti spektruma óta[3] több mint 900 abszorpciós vonalat fedeztek fel az infravörös tartományban. A gázbolygók légkörének megfigyelése révén találtak emissziós vonalakat is. Ezeket molekuláris hidrogén megfigyelésével és az ahhoz nem tartozó vonalak megtalálásával állapították meg.
Orto- és para-Sablon:Chem
A Sablon:Chem-nak két különböző magspinizomerje létezik, amik a protonok spinjében térnek el egymástól.
A para-Sablon:Chem-ban a három protonból kettőnek a spinje 1/2, a harmadiké viszont -1/2. A para-Sablon:Chem magspinmomentuma 1/2.
Az orto-Sablon:Chem-ban az összes proton spinje megegyezik egymással (mindegyiknek 1/2) így az orto-Sablon:Chem magspinmomentuma 3/2.
A sűrű csillagközi molekulafelhőkben a Sablon:Chem ütközhet Sablon:Chem-vel. Ekkor a Sablon:Chem protont adhat át a Sablon:Chem-nek, ami megváltoztathatja a két molekula magspinjét. Az orto Sablon:Chem-ben a magspinmomentum 1, a para-Sablon:Chem-ben 0. Amikor egy orto-Sablon:Chem ütközik, és protont ad át egy para-Sablon:Chem-nek, a reakcióban para-Sablon:Chem és orto-Sablon:Chem keletkezik.