أيون الهيدروجين

يتكون أيون الهيدروجين hydrogen ion عندما تفقد ذرة الهيدروجين أو تكتسب إلكتروناً. يمكن لأيون الهيدروجين ذو الشحنة الموجبة (أو الپروتون) أن يرتبط بسهولة مع الجزيئات الأخرى ومن ثم لا يمكن رؤيتها معزلاً إلى في الحالة الغازية أو في الفراغ الشبه خالي من الجزيئات. نظراً لارتفاع كثافة شحنته والتي تصل إلى حوالي 2×10¹⁰ ضعف أيون الصوديوم، لا يوجد أيون الهيدروجين المجرد حراً في المحاليل حيث أنه يتهدرج يتحلل بسهولة، أي سرعان ما يرتبط بجزيئات أخرى. أوصى الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية IUPAC بمصطلح عام لأيونات الهيدروجين ونظائره بالاعتماد على شحنة الأيون.

تبعاً لشحنة الأيون، يمكن تصنيف أيونات الهيدروجين إلى فئتين مختلفتين: الأيونات موجبة الشحنة والأيونات سالبة الشحنة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 الكاتيون (موجب الشحنة)

أيون الهيدروجين مشتبكا بأيون ماء.

زونديل الكاتيون

يتكون الكاتيون عندما يفقد الهيدروجين إلكترونا واحدا

- أيون الهيدروجين: له شحنة أولية موجبة واحدة (⁺H)

- الپروتون: ⁺¹H هو أيون الهيدروجين، ويحمل شحنة أولية واحدة موجبة، يستخدم هذا التعبير مرادفا لأيون الهيدروجين.

- ديترون: ²H⁺, D، وهو أيون الهيدروجين الثقيل (نظير) حيث تتكون نواته ليس من بروتونا واحدا فقط وإنما يتكون من 1 بروتون و1 نيوترون لهاذا يسمى الهيدروجين الثقيل، ويرمز إليه بالرمز D، وهو يحمل شحنة أولية واحدة موجبة مثل أيون الهيدروجين.

- تريتون: ³H⁺, T
، وهو أيون الهيدروجين الفوق ثقيل حيث تتكون نواته ليس من بروتونا واحدا فقط وإنما يتكون من 1 بروتون و2 نيوترون، لهاذا يسمى الهيدروجين فوق الثقيل، ويرمز إليه بالرمز T. ويحمل التريتيوم شحنة أولية واحدة مثل أيون الهيدروجين.

بالإضافة إلى أيون الهيدروجين المنفرد يوجد "أيون أوكسونيوم" وهو ينتج من اشتباك أيون الهيدروجين بأيون ماء (يسمى أحيانا هيدرات الهيدروجين):

- أيون أوكسونيوم أو أيون الهيدرونيوم: H₃O⁺

- كاتيون Zundel (زوندل): _H5O2⁺

- كاتيون Eigen (إيگين): H₉O₄⁺

يلعب الزوندل والإيگين دوراً هاماً بناء على آلية گروتاس في الاتصال مع الأحماض، ويعود أيون الهيدروجين على الهيدرون

يهمنا في الكيمياء بصفة أساسية أيون الهيدروجين وأحيانا أيون الأوكسونيوم، حيث يندر وجود النظائر الأخرى.

 الأنيون (سالب الشحنة)

الأنيونات الهيدروجينية تتشكل عندم تكتسب ذرة الهيدروجين الكترونا إضافيا. يحدث ذلك عندما يتفاعل (يشتبك) الهيدروجين بعنصر أكثر سلبية كهربية من الهيدروجين فينزاح جزء من شحنة الجزيء إلى الهيدروجين، وتسمى تلك المركبات هيدريد، مثل هيدريد الزركونيوم الذي يستخدم في المفاعلات النووية.

- هيدريد: يشير إلى نظائر الهيدروجين سالبة الشحنة ^-H

- ديوتريد: ²H, ⁻D⁻

- ترتيد: ³H,⁻ T⁻

توجد أنيونات الهيدروجين في النجوم والشمس، وتلعب دورا هاما في فيزياء الكم، وتهم الفيزياء أكثر ما تهم الكيمياء.

 الاستخدامات

يقود الأدينوسين ثلاثي الفوسفات سينثاز أيونات الهيدروجين في عملية التمثيل الضوئي. يحدث هذا عندما تحصل أيونات الهيدروجين على دفعة عبر الغشاء مما يؤدي لخلق تركيز عالي داخل غشاء الثيلاكويد وتركيز منخفض في السيتوپلازم. ومع ذلك، وبسبب الضغط الأسموزي، يُجبر أيون الهيدروجين على الخروج من الغشاء بواسطة الأدينوسين ثلاثي الفوسفات. مستخدمة طاقتها الحركية في الهروب، ستقوم الپروتونات بتدوير الأدينوسين ثلاثي الفوسفات سينثاز الذي يخلق بدوره الأديونسين ثلاثي الفوسفات. يحدث هذا أثناء عملية التنفس الخلوي على الرغم من أن الغشاء المتركز سيكون بديلاً للغشاء الداخلي للمتقدرة.

يقاس تركيز الهيدروجين بالأس الهيدروجيني، الذي يكون مسئولاً أيضاً عن الطبيعة الحمضية أو القاعدية للمركب. تنفصل جزيئات الماء لتشكل m H⁺ وأيونات الهيدروجين. تعرف هذه العملية باسم التأين الذاتي للماء.

 انظر أيضاً

• حمض
• الپرتنة (إضافة الپروتون)
• أيون متعدد الذرات
• كاتيون ثلاثي الهيدروجين