水素分子イオン

水素分子イオン（すいそぶんしイオン、英: Hydrogen molecular ion）は、H₂⁺で表される最も単純な分子イオンである。正電荷を持つ2つの陽子と負電荷を持つ1つの電子から構成され、中性水素分子のイオン化によって形成される。1つの電子しか持たないことから電子相関がなく、シュレディンガー方程式が比較的直接的に解けるため、理論的に興味を持たれてきた。エネルギー固有値の解析解は、ランベルトのW関数の一般化である^[1]。そのため、固定核の場合は、数式処理システムを用いた実験数学手法で完全に解析することができる。そのため、多くの量子化学の教科書に例として掲載されている。

H₂⁺の最初の量子力学的取扱は、デンマークの物理学者Øyvind Burrauによって、エルヴィン・シュレーディンガーが波動方程式を発表した翌年の1927年に発表された^[2]。前期量子論を用いた初期の研究は、1922年に(カレル・ニーセン)^[3]とヴォルフガング・パウリ^[4]、1925年にハロルド・ユーリー^[5]によって発表された。1928年にはライナス・ポーリングがBurrauの研究とヴァルター・ハイトラー、フリッツ・ロンドンによる水素分子の研究をまとめた総説を発表した^[6]。

H₂⁺の結合は、結合次数が0.5の一電子共有結合として記述される^[7]。

このイオンは、分子雲の中でも見られ、星間物質の化学においても重要である。

出典

^ Scott, T. C.; Aubert-Frécon, M.; Grotendorst, J. (2006). “New Approach for the Electronic Energies of the Hydrogen Molecular Ion”. Chem. Phys. 324 (2–3): 323–338. arXiv:physics/0607081. doi:10.1016/j.chemphys.2005.10.031.
^ Burrau Ø (1927). “Berechnung des Energiewertes des Wasserstoffmolekel-Ions (H2+) im Normalzustand.” (German). Danske Vidensk. Selskab. Math.-fys. Meddel. M 7:14: 1–18.
Burrau Ø (1927). “The calculation of the Energy value of Hydrogen molecule ions (H₂⁺) in their normal position” (German) (PDF). Naturwissenschaften 15 (1): 16–7. doi:10.1007/BF01504875.
^ Karel F. Niessen Zur Quantentheorie des Wasserstoffmolekülions, doctoral dissertation, University of Utrecht, Utrecht: I. Van Druten (1922) as cited in Mehra, Volume 5, Part 2, 2001, p. 932.
^ Pauli W (1922). “Über das Modell des Wasserstoffmolekülions”. Ann. D. Phys. 373 (11): 177–240. doi:10.1002/andp.19223731101. Extended doctoral dissertation; received 4 March 1922, published in issue No. 11 of 3 August 1922.
^ Urey HC (October 1925). “The Structure of the Hydrogen Molecule Ion”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 11 (10): 618–21. doi:10.1073/pnas.11.10.618. PMC 1086173. PMID (16587051).
^ Pauling, L. (1928). “The Application of the Quantum Mechanics to the Structure of the Hydrogen Molecule and Hydrogen Molecule-Ion and to Related Problems”. Chemical Reviews 5 (2): 173–213. doi:10.1021/cr60018a003.
^ Clark R. Landis; Frank Weinhold (2005). Valency and bonding: a natural bond orbital donor-acceptor perspective. Cambridge, UK: Cambridge University Press. pp. 96–100. ISBN (0-521-83128-8)

[1] Scott, T. C.; Aubert-Frécon, M.; Grotendorst, J. (2006). “New Approach for the Electronic Energies of the Hydrogen Molecular Ion”. Chem. Phys. 324 (2–3): 323–338. arXiv:physics/0607081. doi:10.1016/j.chemphys.2005.10.031.

[2] Burrau Ø (1927). “Berechnung des Energiewertes des Wasserstoffmolekel-Ions (H2+) im Normalzustand.” (German). Danske Vidensk. Selskab. Math.-fys. Meddel. M 7:14: 1–18.
Burrau Ø (1927). “The calculation of the Energy value of Hydrogen molecule ions (H₂⁺) in their normal position” (German) (PDF). Naturwissenschaften 15 (1): 16–7. doi:10.1007/BF01504875.

[3] Karel F. Niessen Zur Quantentheorie des Wasserstoffmolekülions, doctoral dissertation, University of Utrecht, Utrecht: I. Van Druten (1922) as cited in Mehra, Volume 5, Part 2, 2001, p. 932.

[4] Pauli W (1922). “Über das Modell des Wasserstoffmolekülions”. Ann. D. Phys. 373 (11): 177–240. doi:10.1002/andp.19223731101. Extended doctoral dissertation; received 4 March 1922, published in issue No. 11 of 3 August 1922.

[5] Urey HC (October 1925). “The Structure of the Hydrogen Molecule Ion”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 11 (10): 618–21. doi:10.1073/pnas.11.10.618. PMC 1086173. PMID (16587051).

[6] Pauling, L. (1928). “The Application of the Quantum Mechanics to the Structure of the Hydrogen Molecule and Hydrogen Molecule-Ion and to Related Problems”. Chemical Reviews 5 (2): 173–213. doi:10.1021/cr60018a003.

[7] Clark R. Landis; Frank Weinhold (2005). Valency and bonding: a natural bond orbital donor-acceptor perspective. Cambridge, UK: Cambridge University Press. pp. 96–100. ISBN (0-521-83128-8)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

ウィキペディア	ランダム
毎日	カテゴリ