甲鎓離子

甲鎓離子

甲鎓離子,化學式為CH5+ ,是甲烷被超強酸質子化的產物。這種離子是存在於星際介質中的活性中間體,實驗室里也可以在低溫低濃度的氣相中製備。

母體化合物甲鎓離子或寫作CH5+是甲烷超強酸質子化的產物。這種離子是存在於星際介質中的活性中間體,實驗室里也可以在低溫低濃度的氣相中製備。這種離子被認為是CH3+碳正離子與一分子的的空軌道相互作用,並形成一個三中心二電子鍵。來自氫分子的兩個氫原子能夠與來自CH3+的三個氫原子不斷交換位置,所以甲鎓離子被認為是流變分子。交換反應的能壘很低,甚至在絕對零度下也能發生。甲鎓離子的構象信息可通過紅外光譜得到。
平面甲烷的紅外光譜顯示對稱與不對稱C-H鍵的伸縮振動在3000 cm−1附近,對稱與不對稱兩鍵的彎曲振動在1400 cm−1附近。在CH5+的光譜中,在2800 – 3000 cm−1附近有三個不對稱伸縮振動,在1300 cm−1有一個搖擺振動,在1100 - 1300 cm−1有一個的彎曲振動。
CH5+的分子結構模型
過酸性(superacids)的發現表明,通過一個足夠弱的平衡離子(counterion),即使像甲烷(methane)一樣惰性的分子也可以結合到一個額外的質子。甲烷過酸化(acidified)的產物CH5 曾經長時間困擾理論學家和光譜學家。氫原子似乎快速地互換了位置,以至不能形成穩定的幾何結構和成鍵模型(bonding mode)。Asvany等人通過測量紅外線引起的與CO2反應的方法得到了CH5 的振動光譜(vibrational spectrum)。模擬實驗的結果得到一個結構。這個結構中,一個CH3的三角通過一個三個中心的(three-centered),兩個電子(two -electron)的鍵結合到的H2片斷(fragment)上。

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