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 「真の」メタニウム、準安定遷移状態[CH 5 ] +
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 フラックスメタニウム、[CH 3 (H 2 )] +
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| 名前 | |
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| IUPAC名
メタニウム
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| その他の名前
カルボニウム（複数の定義があるため非推奨）[1]
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| 識別子 | |
3Dモデル（JSmol）
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パブケム CID
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| プロパティ | |
| 中国語+5 | |
| モル質量 | 17.051 グラムモル−1 |
| 共役塩基 | メタン |
| 構造 | |
| 三角両錐形 | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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化学において、メタニウムは、化学式[ C H 5 ] +（準安定遷移形、炭素原子が5 つの水素原子と共有結合している）または[CH 3 (H 2 )] +（流動形、つまり 1 つの炭素原子が 3 つの水素原子と 1 つの二水素分子と共有結合している分子）で表される複合陽イオンであり、+1 の電荷を帯びています。これは超酸であり、オニウムイオンの 1 つであり、最も単純なカルボニウムイオンです。
完全なオクテットを有していても非常に不安定で反応性が高いため、超酸性の特性を持ちます。
メタニウムは、希薄ガスとして、または超酸中の希薄種として実験室で生成することができます。1950年に初めて生成され、1952年にヴィクトル・タルローズと助手のアンナ・コンスタンティノヴナ・リュビモワによって発表されました。[2] [3]メタニウムは化学反応の 中間種として発生します。
メタンイオンは、アンモニウムイオン（NH）の誘導に倣って、メタン（CH 4 ）にちなんで命名されました。+4) をアンモニア( NH 3 ) から生成します。
構造
フラックスメタニウムはCHとして視覚化できる+3 カルベニウムイオンは、水素分子が3中心2電子結合の空軌道と相互作用する。H 2分子の結合電子対は、3中心2電子結合を構成する2つの水素原子と1つの炭素原子の間で共有される。[4]
H 2分子中の2つの水素原子は、CH中の3つの水素原子と連続的に位置を交換することができる。+3イオン（擬似回転と呼ばれる構造変化、具体的にはベリー機構）。したがって、メタニウムイオンは流動分子であると考えられる。交換のエネルギー障壁は非常に低く、非常に低い温度でも起こる。 [5] [6]
赤外線分光法は、メタンイオンの異なる配座に関する情報を得るために使用されている。[7] [8] [9]通常のメタンのIRスペクトルには、約3000 cm −1の対称および非対称伸縮振動による2つのCHバンドと、約1400 cm −1の対称および非対称変角振動による2つのバンドがあります。CHのスペクトルでは、+52800～3000 cm −1付近に3つの非対称伸縮振動、1300 cm −1にロッキング振動、1100～1300 cm −1に変角振動が存在します。
準備
メタニウムは、フルオロアンチモン酸（フッ化水素HF中の五フッ化アンチモン SbF 5 ）などの非常に強い酸の作用によってメタンから製造することができる。[10]
約270 Paの圧力と常温では、メタンイオンCH+4中性メタンと反応してメタンとメチルラジカルを生成する：[11]
- 中国語+4+ CH 4 → CH+5+ CH 3 •
メタンイオンは、メタンとH +イオン（つまり陽子）の反応によって気相でも生成されます。 [要出典]
- CH 4 + H + (g) → CH+5
安定性と反応
メタンとSbF 5 + HFの反応によって得られるメタンを含む陽イオンは、HF分子との相互作用によって安定化されます。
低圧（約1mmHg）および常温では、メタニウムは中性メタンと反応しません。[11]
さらに読む
- DW Boo; ZF Liu; AG Suits; JS Tse; YT Lee (1995). 「分子状水素によって溶媒和された炭酸イオンのダイナミクス: CH5+(H2)n (n= 1, 2, 3)」. Science . 269 (5220): 57–9. Bibcode :1995Sci...269...57B. doi :10.1126/science.269.5220.57. PMID 17787703. S2CID 2100896.
- Kramer, GM (1999). 「CH5+ の安定性と質量分析」. Science . 286 (5442): 1051a–1051. doi : 10.1126/science.286.5442.1051a . ISSN 0036-8075.
- Marx, D. (1999). 「分子分光法:CH5+: チェシャ猫は微笑む」. Science . 284 (5411): 59–61. Bibcode :1999Sci...284...59.. doi :10.1126/science.284.5411.59. ISSN 0036-8075. S2CID 94058015.</ref> この珍しい種では
- Xiao- Gang Wang、Tucker Carrington Jr (2016)。「CH 5 +の回転曲げエネルギーレベルの計算と実験との比較」。Journal of Chemical Physics。144 ( 20): 204304。Bibcode : 2016JChPh.144t4304W。doi :10.1063/1.4948549。PMID 27250303 。
- H. Schmiedt、Per Jensen、S. Schlemmer (2017)。「極めて柔軟な分子の回転振動運動-分子スーパーローター」。Chemical Physics Letters。672 : 34–46。Bibcode :2017CPL...672...34S。doi : 10.1016/ j.cplett.2017.01.045。
参照
参考文献
- ^ 化学、国際純正応用化学連合 (2009)。「カルボニウムイオン」 。IUPAC化学用語集。IUPAC。doi :10.1351 / goldbook.C00839。ISBN 978-0-9678550-9-7. 2018年11月27日閲覧。
- ^ VL タルローズと AK リュビモワ、ドクル。アカド。 Nauk SSSR 86、909-912 (1952) (ロシア語: Тальрозе、В. Л.、および А. К. Любимова. "Вторичные процессы в ионном источнике масс-спектрометра." ДАН СССР 86 (1952): 909-912)
- ^ Nikolaev, Eugene (1998). 「Victor Talrose: an evaluation」. Journal of Mass Spectrometry . 33 (6): 499–501. Bibcode :1998JMSp...33..499N. doi : 10.1002/(SICI)1096-9888(199806)33:6<499::AID-JMS684>3.0.CO;2-C . ISSN 1076-5174.
- ^ Rasul, Golam; Prakash, GK Surya; Olah, George A. (2011). 「超配位炭素イオンとそのホウ素類似体の比較研究：分光学者への挑戦」. Chemical Physics Letters . 517 (1–3): 1–8. Bibcode :2011CPL...517....1R. doi :10.1016/j.cplett.2011.10.020.
- ^ シュライナー、ピーター R.;キム・スンジュン。シェーファー、ヘンリー F.フォン・ラグエ・シュライヤー、ポール (1993)。 「CH +
5:終わりのない物語か、それとも最後の言葉か?"。化学物理学ジャーナル。99 (5): 3716–3720。doi :10.1063/1.466147。 - ^ Müller, Hendrik; Kutzelnigg, Werner; Noga, Jozef; Klopper, Wim (1997). 「CH5+: 物語は続く。明示的に相関する結合クラスター研究」。Journal of Chemical Physics . 106 (5): 1863. Bibcode :1997JChPh.106.1863M. doi :10.1063/1.473340.
- ^ ホワイト、エドモンド・T.; タン、ジアン; 岡、武 (1999). " CH +
5: 観測された赤外線スペクトル」。サイエンス。284 ( 5411): 135–7。Bibcode : 1999Sci ...284..135W。doi :10.1126/science.284.5411.135。PMID 10102811 。 - ^ オスカー・アスヴァニー、パドマ・クマールP;レドリッヒ、ブリッタ。ヘーゲマン、イルカ。シュレンマー、ステファン。マルクス、ドミニク (2005)。 「裸CH+5の赤外スペクトルを理解する」。科学。309 (5738): 1219–1222。Bibcode :2005Sci...309.1219A。土井: 10.1126/science.1113729。PMID 15994376。S2CID 28745636 。
- ^ Huang, Xinchuan; McCoy, Anne B.; Bowman, Joel M .; Johnson, Lindsay M.; Savage, Chandra; Dong, Feng; Nesbitt, David J. (2006). 「CH+5 の赤外線スペクトルの量子分解」. Science . 311 (5757): 60–63. Bibcode :2006Sci...311...60H. doi :10.1126/science.1121166. PMID 16400143. S2CID 26158108.
- ^ Sommer, J.; Jost, R. (2000). 「液体および固体の超酸触媒による小アルカンの活性化におけるカルベニウムおよびカルボニウムイオン」(PDF) . Pure and Applied Chemistry . 72 (12): 2309–2318. doi :10.1351/pac200072122309. S2CID 46627813.
- ^ ab Field, FH; Munson, MSB (1965). 「気体イオンの反応。XIV. 2 Torrまでの圧力でのメタンの質量分析研究」。アメリカ化学会誌。87 (15): 3289–3294。doi :10.1021/ja01093a001。