Pourquoi la l'ion polyatomique H4O2+ n'est pas ?

[invite92876ef2]

Il est tout à fait possible que cet ion existe chimiquement, car, d'après la loi de l'octet et du duet :

- H forme 1 liaison covalente.
- O forme 2 à 4 liaisons covalentes.

Donc on aurait, selon la formule développée :

H H
\ /
O
/ \
H H

Des charges partielles apparaissent, évidemment.
H3O+ existe et sa formule semi-développée est la suivante :

H H
\ /
O
|
H'

Or : un proton H+ pourrait bel et bien venir tout comme H+'

Donc : Chimiquement, un dernier proton H+ pourrait venir compléter l'ion et en former un autre à deux charges positives en excès : l'ion H4O2+

Problème : Pourquoi H4O2+ n'existe pas ?
-----

[inviteec3fafed]

- O forme 2 à 4 liaisons covalentes.

t'es sur que l'oxygène peut avoir 4 liaisons ? t'as un exemple à nous montrer ?

[invite60c4c827]

H4O2+ n'existe pas car l'oxygene est tres electronegatif (en=3,5) alors pour qu'il soit charge positivement et de maniere stable on peut courir...
Les intermediaires oxonium en chimie orga sont marqués sur tes mecanismes mais c'est tres furtif l'oxygene est le deuxieme dieu de la classification periodique : personne ne lui resiste : il tire les electrons...
Alors penser à un oxygene chargé 2 fois positivement (en charges partielles bien sur) ça n'arrive jamais sauf dans le cas de la molecule F2O (fluorure d'oxygene).
Quant à l'ion hydronium H3O+ il n'est pas stable en tant que tel, ils se mettent à plusieurs pour former le complexe H9O4+, et là c'est jouable car la charge + est diluée et la forme globale est formée par le formidabe pouvoir polarisant de l'hydrogene...
Donc tout comme avec H+, H30+ n'est qu'une approche simplifiée de la réalité qui est tout de même carrement moins aberrante que H+.
Sinon je pense que l'on peut expliquer cela sous d'autres angles de vue encore....

[invite92876ef2]

t'es sur que l'oxygène peut avoir 4 liaisons ? t'as un exemple à nous montrer ?

Tu as raison je devais justifier ceci selon mon point de vue. Cependant, le doublet non-liant de l'élément O "se transformeraient" en liaison covalente (d'où l'ion oxonium H3O+).

en=3,5

l'électronégativité de tout espèce a une unité ?

Quant à l'ion hydronium H3O+ il n'est pas stable en tant que tel, ils se mettent à plusieurs pour former le complexe H9O4+

Voilà qui est intéressant. H3O+ n'existe donc pas, mais est l'écriture simplifiée de l'unique ion : H9O4+...

et là c'est jouable car la charge + est diluée et la forme globale est formée par le formidabe pouvoir polarisant de l'hydrogene...

La charge + diluée, et dans la molécule d'eau que devient-elle ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8241b23e]

Or : un proton H+ pourrait bel et bien venir tout comme H+'

Il est difficile d'imaginer una tome positif atiré par une molécul positive et former ainsi une liaison...

[invite92876ef2]

Il est difficile d'imaginer una tome positif atiré par une molécul positive et former ainsi une liaison...

Pourquoi, même si, selon dunushgum, H3O+ est l'écriture simplifiée par H9O4+, parle-t-on de :

H2O + H+ => H3O+ ?

[inviteec3fafed]

Je te félicite dunushgum pour ton explication clair. J'ai failli me lancer dans une explication du genre mais ça n'aurai pas été aussi bien dit.
Sinon,

l'électronégativité de tout espèce a une unité ?

oui on attribue à chaque élément "un degré d'électronégativité". Le fluor est le plus électronégatif des élements et on lui donne la "note" arbitraire de 4. L'oxygène arrive en second avec 3,5...

La charge + diluée, et dans la molécule d'eau que devient-elle ?

On peut parler de solvatation de H+ par les molécules d'eau ce qui explique le H9O4+. Je sais pas ce que les autres en pense mais je dirai que même H9O4+ est une simplification de la réalité. On peut considérer que le H+ en trop n'est pas un H+ en particulier mais qu'ils le sont tous plus ou moins. Il ne faut pas oublier que l'on parle d'une échelle où ces formes ne sont pas immobiles mais sont en permanent équilibre, échange... M'enfin il faut bien simplifier à un moment pour décrire les mécanismes, alors on dit H+ ou alors H3O+ histoire de se rappeler qu'H+ tout seul est une erreur.
a+

[inviteec3fafed]

oups j'ai eut un contre temps dans mon message, je suis un peu à la bourre. Savez vous comment on voit si il y a croisement sans perdre son message (vous ouvrez 2 fenetres??).

[invitef7eb4129]

Salut,

Savez vous comment on voit si il y a croisement sans perdre son message (vous ouvrez 2 fenetres??).

Il me semble que si tu previsualises ton message juste avant d'envoyer, le déroulement de la discussion situé en dessous est actualisé et te permet donc de vérifier si des messages ont été postés entre temps.

[invite92876ef2]

oui on attribue à chaque élément "un degré d'électronégativité"

Ca aussi c'est intéressant, je ne le savais pas.

On peut parler de solvatation de H+ par les molécules d'eau ce qui explique le H9O4+

Oui, c'est évident !!!...

M'enfin il faut bien simplifier à un moment pour décrire les mécanismes, alors on dit H+ ou alors H3O+ histoire de se rappeler qu'H+ tout seul est une erreur.

Mais H3O+ est aussi une erreur puisque H9O4+ et H3O+ n'ont aucune proportionnalité par rapport à H et à O.

[invited5346723]

J'ai une question si H+ et H3O+ n'existent pas mais seulement H9O4+ :
Voilà : j'avais lu que certaines piles à combustible (PEMFC) utilisaient un électrolyte conducteur de protons (donc de H+) et pas de H9O4+.
De plus l'anode ne reçoit, à ce qu'il me semble, que du dihydrogène, donc la formation de n'importe quel ion autre que H+ me paraît plutôt compliquée dans ce contexte...
Alors du coup : le proton qui se balade tout seul : il existe ou il n'existe pas ?

[invite60c4c827]

Le proton touT seul a une taille extremement petite vu qu'un atome c'est un petit noyau beaucoup de vide et le nuage electronique est eloigne du noyau.
Ainsi si tu enleves un electron à un hydrogene tu obtiens un proton tout tout tout petit avec une charge elementaire enorme pour sa taille : 1,6.10¨EXP-19 coulombs.
Il s'ensuit que cette paricule est tres tres tres polarisante : son champ electrique est dantesque : il va attirer tout ce qui bouge avec des electrons à sa surface...( cf le modele de l'interaction coulombienne : le champ est inversement proporionnel au rayon de la particule au carré ou qq chose comme ça )...
Alors question comment une particule comme ça peut rester libre en solution aqueuse ???
REP : c'est impossible le proton bouge un peu partout certes mais il n'est jamais vraiment libre il se recombine immediatement des qu'il se retrouve tout seul...
J'espere que mon explication est convaincante...

PS : je precise que je parle des protons en solutions : c'est une vue de l'esprit afin de modeliser plus facilement les echanges, mais la realite est toute autre et beaucoup plus complexe...

[invited5346723]

OK c'est peut-être ça le truc parce que les piles PEMFC utilisent une membrane polymère solide qui est peut-être (sans doute), moins prête à réagir. Donc c'est à voir vu qu'on n'est pas en solution aqueuse...

[invite60c4c827]

ceci dit ta pile peut tres bien créer un flux de protons : j'ai dit que ça n'existait pas en soi mais on peut tres bien concevoir un flux de protons de molecules en molecules : ce qui confirme ce que j'ai dit plus haut c'est à dire que le proton cherche à se stabiliser tout de suite des qu'il est formé à ton anode en allant se coller à la premiere molecule qu'il croise, mais si c'est instable il part et il recommence....mais je le repete c'est instantané...
Essaye juste de calculer le champ electrique developpé par un proton...pour voir
Quant à H3O+ il existe mais il n'est pas tres stable donc il tend à se stabiliser sous la forme du complexe H9O4+ en general...

[invite60c4c827]

OK c'est peut-être ça le truc parce que les piles PEMFC utilisent une membrane polymère solide qui est peut-être (sans doute), moins prête à réagir. Donc c'est à voir vu qu'on n'est pas en solution aqueuse...

Peut être ??
Ceci dit tu pourrais peut etre en dire plus sur ce genre de pile : je connais pas...

Bonne nuit ...

[invitef7eb4129]

Salut,
ces polymères sont constitués de longues chaines ou se trouvent, plus ou moins régulièrement répartis, des sites "capteurs" de protons comme SO₃ ^- ou COO^- les protons peuvent donc "sauter" d'un site à un autre.
La conduction s'effectue de proche en proche, il n'y a pas de circulation de protons H⁺ isolés

[invite92876ef2]

c'est impossible le proton bouge un peu partout certes mais il n'est jamais vraiment libre il se recombine immediatement des qu'il se retrouve tout seul...

Il se recombine en H3O+, donc en H9O4+ ? Et ensuite ça se répète ?

[invited5346723]

Ok, donc si j'ai bien suivi : H+ peut exister mais seulement de manière très fugitive, et pour ma fameuse PEMFC, il saute (j'aime bien l'image) frénétiquement d'un site à l'autre pour aller se recombiner sur la cathode avec les électrons et O2.
Donc en gros, le H+ "isolé" peut exister mais seulement sur une durée très courte (le temps du saut).

[moco]

Löe ion H4O^2+ existe, mais dans des conditions très spéciales. Il faut trouver un donneur de protons assez convaincant pour fixer ce proton sur H3O+, donc sur une espéce qui est déjà chargée plus. Or il n'y a qu'un seul acide capable de faire ce prodige, c'est ce qu'on appelle le superacide, qui est une solution de SbF5 dans HF. Si dans ce mélange tu verse une goutte d'eau, il se forme le ion H4O2+, qui a la même forme que CH4 ou NH4^+.