Ион-молекулярные комплексы

ИОН-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, ассоциаты, состоящие из иона и присоединенных к нему одной или неск. нейтральных молекул. Существуют в виде индивидуальных частиц в газовой фазе (в низкотемпературной плазме). Примеры: М(Н2О)n+, наз. также кластерными ионами (М - Li, Na, К, Rb, Cs, Ag и др., n = 1-6), Hal(H2O)n-(Hal-F, Cl, Br, I, n = 1-5), SO3- .SO2, O2+ .O2, О2+ .N2, NO+.CO, CH3+ .H2, многочисл. продукты присоединения протона к разл. молекулам. Ассоциаты из ионов и молекул часто встречаются в р-рах и кристаллич. фазах, но в них они находятся в связанном состоянии и наз. гидратными или сольватными комплексами, фрагментами координац. соед. и др. (см. Аквакомплексы, Аммины, Гидратация, Координационные соединения, Сольватация).
Ион-молекулярные комплексы образуются в газе при тройных соударениях иона А+ или А-, молекулы В и частицы С, уносящей выделяющуюся при образовании ион-молекулярных комплексов энергию: А+ + В + С : АВ+ + С. Исследуют ион-молекулярные комплексы в осн. методами масс-спектрометрии. Для многих ион-молекулярных комплексов определены параметры - DH0, DS0, DG° образования из ионов и нейтральных молекул; константы скорости образования; константы скорости обменных ион-молекулярных процессов, подвижности в газовой фазе и др. Энергия образования ряда М(Н2О)n+ и др. с высокой точностью рассчитана методами квантовой химии, результаты расчета близки к эксперим. данным. Энтальпии при последоват. присоединении шести молекул Н2О к иону Na+ в газовой фазе равны соотв. —100, —83, -66, -58, —51, —45 кДж/моль; такой же порядок величины имеют энтальпии взаимод. др. ионов с молекулами. Образование ион-молекулярных комплексов играет большую роль во многих прир. процессах, в технике и научных исследованиях. Так, в происходящих в атмосфере процессах конденсации водяного пара, приводящих к возникновению облаков и атм. осадкам (дождю, снегу), ионы интенсивно взаимод. с молекулами, образуя ион-молекулярные комплексы - центры конденсации. То же происходит в камере Вильсона, где наблюдают следы частиц высокой энергии. Согласно одной из гипотез (И. П. Стаханова), шаровая молния состоит из ион-молекулярных комплексов [по др. гипотезе (Б. М. Смирнова) основу шаровой молнии составляет ажурный кластер из слипшихся частиц пыли]. Благодаря возникновению ион-молекулярных комплексов происходит множество процессов в верх. слоях атмосферы. Так, в стратосфере на высоте 36 км масс-спектрометрически зарегистрированы ион-молекулярные комплексы NO3- .(HNO3)2, HSO4- .H2SO4, HSO4- .HNO3 и др.; отрицательно заряженные ион-молекулярные комплексы являются ядрами конденсации азот- и серосодержащих аэрозолей - осн. аэрозолей в приповерхностных слоях атмосферы Земли. Ион-молекулярные комплексы образуются при истечении газов из сопел и при работе газовых лазеров, в частности лазеров на оксиде углерода. Термодинамич. св-ва комплексов М(Н2О)n- и Наl(Н2О)n-в газовой фазе близки к св-вам ионов в водном р-ре, окруженных первичной гидратной оболочкой при том же координац. числе п. Поэтому данные об указанных ион-молекулярных комплексах используют в расчетах термодинамич. св-в растворенных ионов. Лит.: Смирнов Б. М., Комплексные ионы, М., 1983; Стаханов И. П., О физической природе шаровой молнии, 2 изд., М., 1985; Смирнов Б. М., "Природа", 1987, № 2, с. 15-26. С .И. Дракин.

Ещё по теме
Ионы — понятие, свойства и роль в природе и организме
Комплексные соединения — механизмы образования и устойчивость
Молекулы — строение, свойства и роль в науке
Ионная связь — природа и особенности
Орбитали в квантовой химии — типы и роль в химических реакциях