2H+
7)
En química , el etanio o etano protonado es un ión positivo altamente reactivo con fórmula C
2H+
7. Puede describirse como una molécula de etano ( C
2H
6) con un protón extra ( núcleo de hidrógeno ), que le da una carga eléctrica +1 .
El etanio es uno de los iones de carbonio más simples (después del metanio CH+
5). Fue detectado por primera vez como un gas enrarecido en 1960 por S. Wexler y N. Jesse . [1] Se disocia fácilmente en etenio C
2H+
5e hidrógeno molecular H
2.
Producción
El etanio se detectó por primera vez mediante espectroscopía infrarroja entre los iones producidos por descargas eléctricas en metano enrarecido o gas etano. [1]
El etanio también se puede producir irradiando metano que contenga trazas de etano con un haz de electrones a baja presión (aproximadamente 2 mmHg ). [2] El haz de electrones primero crea metanio y iones de metanio . Los primeros transfieren rápidamente su protón al etano:
- CH+
5+ C
2H
6→ CH
4+ C
2H+
7
La última reacción también se observa cuando CH+
5, N
2OH+
o HCO+
Los iones se inyectan en etano a una presión algo menor. [3]
Estabilidad y reacciones
Aproximadamente a 1 mmHg y 30 ° C, el etanio se disocia muy lentamente en etenio y H
2, a través de una barrera de energía de aproximadamente 10 kcal / mol ; la descomposición es considerablemente más rápida a 92 ° C. [2] [3] Se ha afirmado que la descomposición es casi atérmica pero con 8 kcal / mol de energía libre debido al aumento de la entropía. [4]
Estructura
Como sus parientes "insaturados" ettenio y etinio C
2H+
3, se conjeturaba que el ion etanio tenía (al menos momentáneamente) un protón unido simultáneamente a los dos átomos de carbono , y la carga eléctrica se distribuía uniformemente entre ellos, como en otros iones no clásicos . La estructura "clásica" alternativa tendría la carga y el hidrógeno adicional unidos a solo uno de los dos átomos, es decir, un ion metanio metilado .
Los cálculos anteriores habían predicho que las energías de las dos formas deberían ser de 4 a 12 kcal / mol más bajas que el estado disociado C
2H+
5+ H
2, y deben estar separados por una barrera de energía ligeramente positiva. [1] La espectroscopia infrarroja en fase gaseosa de Yeh y otros (1989) ha demostrado que ambas formas son estables. [1] La estructura en puente tiene la energía más baja , 4 a 8 kcal / mol menor que la clásica. [1]
Cálculos refinados de Obata e Hirao (1993) predicen que la forma más estable tiene tres planos ortogonales de simetría (C 2 v ) con los dos CH
3subgrupos en la configuración eclipsada (a diferencia del etano, cuyo estado fundamental tiene la configuración escalonada ). Cuatro átomos de H "inferiores" se encuentran en un plano opuesto al átomo de H puente y los otros dos átomos de H "superiores". Las distancias calculadas aproximadas son C – C 0.211 nm , C – H 0.124 nm (puente), 0.107 nm (abajo) y 0.108 nm (arriba); el ángulo C – H – C en el puente es de aproximadamente 116 grados, los ángulos H – C – H son 116 grados (de abajo a abajo) y 114 grados (de abajo a arriba). Sin embargo, hay otras configuraciones con energía casi mínima, incluida una en la que los dos CH
3subgrupos están ligeramente escalonados (con simetría C s ), otro donde uno de los carbonos de un C
2H+
5ion está débilmente unido a un H
2molécula a 0.250 nm de distancia. [5]
Ver también
- Etano C doblemente protonado
2H2+
8 [6]
Referencias
- ^ a b c d e LI Yeh, JM Price y YT Lee (1989), "Espectroscopía infrarroja del ion carbonio pentacoordinado C
2H+
7". Revista de la Sociedad Química Estadounidense, volumen 111, páginas 5591-5604. Doi : 10.1021 / ja00197a015 - ↑ a b Margaret French y Paul Kebarle (1975), "Pirólisis de C
2H+
7y otras reacciones ion-molécula en metano que contiene trazas de etano ". Canadian Journal of Chemistry, volumen 53, páginas 2268-2274. doi : 10.1139 / v75-318 - ^ a b GI Mackay, HI Schiff, DK Bohme (1981), "Un estudio a temperatura ambiente de la cinética y la energía para la protonación del etano" Canadian Journal of Chemistry, volumen 59, número 12, páginas 1771-1778. doi : 10.1139 / v81-265
- ^ Shuang-Ling Chong y JL Franklin (1972), "Calores de formación de ciclopropano protonado, metilciclopropano y etano". Revista de la Sociedad Química Estadounidense, volumen 94, número 18, páginas 6347–6351. doi : 10.1021 / ja00773a016
- ^ Shigeki Obata y Kimihiko Hirao (1993), "Estructura y análisis vibratorio del etano C protonado
2H+
7", Boletín de la Sociedad Química de Japón, volumen 66, número 11, páginas 3271-3282 doi : 10.1246 / bcsj.66.3271 - ^ Koop Lammertsma, George A. Olah, Mario Barzaghi, Massimo Simonetta (1972), "Calores de formación de ciclopropano protonado, metilciclopropano y etano". Journal of the American Chemical Society, volumen 94, número 18, páginas 6347–6351 doi : 10.1021 / ja00773a016
