在化学中,乙鎓离子或质子化乙烷,又稱乙烷正離子,是一种非常活潑的正离子,化学式為。它可以視作一个乙烷分子()和一个额外的质子(氢原子核),而这个质子使其具有+1电荷。
乙鎓离子是最简单的碳鎓离子之一(仅次于甲鎓離子)。1960年,S. Wexler和N. Jesse首次发现它是一种稀薄的气体。它很容易分解成乙烯鎓离子和氢分子。
生产
乙鎓离子首次在稀薄的甲烷或乙烷气体里的放电所产生的离子中,通过红外光谱检测到。
乙鎓离子也可以通过在低压(约2 mmHg)下用电子束照射含有痕量乙烷的甲烷生产。电子束首先产生甲鎓离子和甲烯𬭩离子。甲鎓离子迅速将质子转移到乙烷:
: + → +
在稍低的压力下将、或注入到乙烷时也可以观察到这个反应。
稳定性和反应
在大约1 mmHg和30 °C下,乙鎓离子非常缓慢地解离成乙烯和,跨越约10 kcal/mol的能垒。分解反應在92 ℃下快得多。据称这個反應几乎是无热的,但由於有熵的增加,它有8 kcal/mol的自由能。
结构
根据推测,乙鎓离子像它的“不饱和”亲戚乙烯鎓离子和乙炔鎓离子一样,(至少暂时)有一个质子同时与两个碳原子结合,而电荷在它们之间均匀分布,就如其他非经典离子一样。在“经典”结构中,电荷和额外的氢仅与其中一个原子结合,即甲基化的甲鎓离子。
早期计算已经预测这两种形式的能量应该比解离状态 + 的低4至12 kcal/mol,而它们应该被一个带有微正电荷的能垒隔开。Yeh等人(1989)进行的气态红外光谱表明两种形式都是稳定的。
參考文獻
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