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2H+
7）
化学において、エタニウムまたはプロトン化エタンは、化学式Cで表される反応性の高い陽イオンである。
2H+
7これはエタン分子（C
2H
6) に陽子(水素 原子核) が 1 つ追加され、電荷が+1 になります。
エタニウムは最も単純な炭酸イオンの1つです（メタニウム CH+
5）。1960年にS.ウェクスラーとN.ジェシーによって希薄ガスとして初めて検出された。[1]エテニウム C に容易に解離する。
2H+
5および分子状水素 H
2。
生産
エタニウムは、希薄なメタンまたはエタンガス中の放電によって生成されたイオンの中で、赤外線分光法によって初めて検出されました。 [1]
エタニウムは、微量のエタンを含むメタンに低圧（約2 mmHg）で電子ビームを照射することによっても生成できます。 [2]電子ビームはまずメタニウムとメテニウムイオンを生成します。前者は急速にプロトンをエタンに移動します。
- 中国語+
5+ C
2H
6→中国語
4+ C
2H+
7
後者の反応はCH+
5、N
2おお+
またはHCO+
イオンはやや低い圧力でエタンに注入される。[3]
安定性と反応
約1 mmHg、30 °Cでは、エタニウムはゆっくりとエテニウムとHに解離します。
2、約10 kcal / molのエネルギー障壁を越えて、分解は92℃でかなり速くなります。[2] [3] 分解はほぼ無熱的であると言われていますが、エントロピーの増加により8 kcal / molの自由エネルギーが発生します。[4]
構造
「不飽和」の同族であるエテニウムやエチニウムCと同様に
2H+
3エタニウムイオンは、他の非古典的なイオンと同様に、（少なくとも瞬間的には）2つの炭素原子に同時に結合した陽子と、それらの間の電荷が均等に分散していると推測されました。別の「古典的な」構造では、電荷と余分な水素が2つの原子のうちの1つにのみ結合し、つまりメチル化されたメタニウムイオンになります。
以前の計算では、2つの形態のエネルギーは解離状態Cよりも4～12kcal/mol低くなると予測されていた。
2H+
5+ H
2であり、それらはわずかに正のエネルギー障壁によって隔てられているはずである。[1] Yehら（1989）による 気相赤外分光法は、両方の形態が安定であることを示した。 [1] 橋かけ構造は最も低いエネルギーを持ち、古典的なものよりも4～8 kcal/mol低い。[1]
小幡と平尾（1993）による精密計算では、最も安定した形態は3つの直交対称面（C 2 v）を持ち、2つのCH
3重なり合った配置のサブグループ（基底状態がねじれ配置であるエタンとは異なります）。4 つの「底部」H 原子は、ブリッジ H 原子と他の 2 つの「上部」H 原子の反対側の平面にあります。計算されたおおよその距離は、C–C 0.211 nm、C–H 0.124 nm（ブリッジ）、0.107 nm（底部）、0.108 nm（上部）です。ブリッジでの C–H–C 角度は約 116 度、H–C–H 角度は 116 度（底部-底部）と 114 度（底部-上部）です。ただし、2 つのCH
3サブグループはわずかにずれており（C s対称性）、別のサブグループではC
2H+
5イオンはHに緩く結合している
20.250nm離れた分子。[5]
参照
- 二重プロトン化エタンC
2H2+
8 [6]
参考文献
- ^ abcde
LI Yeh、JM Price、YT Lee (1989)、「五配位炭素イオンCの赤外分光法」
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7「アメリカ化学会誌、第111巻、5591-5604ページ。doi : 10.1021/ja00197a015 - ^ ab
マーガレット・フレンチとポール・ケバール（1975年）「Cの熱分解
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7エタンの痕跡を含むメタン中のその他のイオン分子反応」。カナダ化学ジャーナル、第53巻、2268-2274ページ。doi ：10.1139/v75-318 - ^ ab GI Mackay、HI Schiff 、DK Bohme (1981)、「エタンのプロトン化に関する反応速度論とエネルギー論の室温研究」Canadian Journal of Chemistry、第 59 巻、第 12 号、1771-1778 ページ。doi :10.1139/v81-265
- ^ Shuang-Ling Chong および JL Franklin (1972)、 「 プロトン化シクロプロパン、メチルシクロプロパン、エタンの生成熱」。アメリカ化学会誌、第 94 巻、第 18 号、6347 ～ 6351 ページ。doi :10.1021/ja00773a016
- ^
小幡茂樹・平尾公彦（1993）「プロトン化エタンCの構造と振動解析」
2H+
7"、日本化学会誌第66巻第11号、3271-3282ページdoi :10.1246/bcsj.66.3271 - ^ Koop Lammertsma、George A. Olah、Mario Barzaghi、Massimo Simonetta (1972)、「プロトン化シクロプロパン、メチルシクロプロパン、エタンの生成熱」。アメリカ化学会誌、第 94 巻、第 18 号、6347 ～ 6351 ページ、doi :10.1021/ja00773a016