[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki26\/2021\/11\/30\/dreiatomiger-wasserstoff-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki26\/2021\/11\/30\/dreiatomiger-wasserstoff-wikipedia\/","headline":"Dreiatomiger Wasserstoff \u2013 Wikipedia","name":"Dreiatomiger Wasserstoff \u2013 Wikipedia","description":"before-content-x4 Dreiatomiger Wasserstoff oder h3 ist ein instabiles dreiatomiges Molek\u00fcl, das nur Wasserstoff enth\u00e4lt. 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Da dieses Molek\u00fcl nur drei Wasserstoffatome enth\u00e4lt, ist es das einfachste dreiatomige Molek\u00fcl[1]  und es ist relativ einfach, die quantenmechanische Beschreibung der Teilchen numerisch zu l\u00f6sen.  Da es instabil ist, zerf\u00e4llt das Molek\u00fcl in weniger als einer Millionstel Sekunde.  Seine fl\u00fcchtige Lebensdauer macht es selten, aber dank der Gemeinsamkeit des Trihydrogenkations wird es im Universum ziemlich h\u00e4ufig gebildet und zerst\u00f6rt.  Das Infrarotspektrum von H3 aufgrund von Vibration und Rotation ist dem des Ions sehr \u00e4hnlich, h+3.  Im fr\u00fchen Universum erm\u00f6glichte diese F\u00e4higkeit, Infrarotlicht zu emittieren, das urspr\u00fcngliche Wasserstoff- und Heliumgas abzuk\u00fchlen, um Sterne zu bilden.  Table of ContentsFormation[edit]Beenden[edit]Eigenschaften[edit]Spektrum[edit]Ebenen[edit]Berechnungen[edit]Nat\u00fcrliches Vorkommen[edit]Geschichte[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Externe Links[edit]Formation[edit]Das neutrale Molek\u00fcl kann in einer Niederdruck-Gasentladungsr\u00f6hre gebildet werden.[2]Ein neutraler Strahl von H3 kann aus einem Balken von gebildet werden h+3  Ionen passieren gasf\u00f6rmiges Kalium, das ein Elektron an das Ion abgibt und K . bildet+.[3]  Auch andere gasf\u00f6rmige Alkalimetalle wie C\u00e4sium k\u00f6nnen zur Elektronenabgabe verwendet werden.[4]h+3  Ionen k\u00f6nnen in einem Duoplasmatron hergestellt werden, in dem eine elektrische Entladung durch molekularen Wasserstoff mit niedrigem Druck geleitet wird.  Dies verursacht einige H2 werden h+2.  Dann H2 + h+2 \u2192 h+3  + H. Die Reaktion ist mit einer Energie von 1,7 eV exotherm, die erzeugten Ionen sind also hei\u00df mit viel Schwingungsenergie.  Diese k\u00f6nnen sich bei ausreichend hohem Druck durch Kollisionen mit k\u00fchlerem Gas abk\u00fchlen.  Dies ist von Bedeutung, da stark schwingende Ionen stark schwingende neutrale Molek\u00fcle erzeugen, wenn sie nach dem Franck-Condon-Prinzip neutralisiert werden.[3]  Beenden[edit]h3 kann sich auf folgende Weise aufl\u00f6sen:h3\u27f6h3+ + e\u2212{displaystyle mathrm {H_{3}quad longrightarrow quad H_{3}^{+} + e^{-}} } [5]h3*\u27f6h + h2{displaystyle mathrm {H_{3}^{*}quad longrightarrow quad H + H_{2}} }  h3*\u27f63 h{displaystyle mathrm {H_{3}^{*}quad longrightarrow quad 3 H}}Eigenschaften[edit]Das Molek\u00fcl kann nur in einem angeregten Zustand existieren.  Die verschiedenen angeregten elektronischen Zust\u00e4nde werden durch Symbole f\u00fcr das \u00e4u\u00dfere Elektron nL\u0393 dargestellt, wobei n die Hauptquantenzahl ist, L der elektronische Drehimpuls ist und \u0393 die elektronische Symmetrie ausgew\u00e4hlt aus D3h Gruppe.  Es k\u00f6nnen zus\u00e4tzliche Klammersymbole angebracht werden, die Vibrationen im Kern anzeigen: {s,dl} wobei s die symmetrische Streckung darstellt, d den entarteten Modus und l den Schwingungsdrehimpuls.  Noch ein weiterer Begriff kann eingef\u00fcgt werden, um die molekulare Rotation anzuzeigen: (N,G) mit N Drehimpuls abseits der Elektronen, wie auf die Molek\u00fclachse projiziert, und G die bequeme Quantenzahl von Hougen, bestimmt durch G=l+\u03bb-K.  Dies ist oft (1,0), da die Rotationszust\u00e4nde dadurch eingeschr\u00e4nkt werden, dass die konstituierenden Teilchen alle Fermionen sind.  Beispiele f\u00fcr diese Zust\u00e4nde sind:[5]  2sA1‘ 3sA1‘ 2pA2” 3dE’ 3DE” 3dA1‘ 3pE’ 3pA2“. Die 2p2EIN2“-Zustand hat eine Lebensdauer von 700 ns. Wenn das Molek\u00fcl versucht, Energie zu verlieren und in den absto\u00dfenden Grundzustand \u00fcberzugehen, bricht es spontan auf. Der metastabile Zustand mit der niedrigsten Energie, 2sA1‘ hat eine Energie von -3,777 eV unter h+3  und e\u2212 Zustand, aber zerf\u00e4llt in etwa 1 ps.[5]  Der instabile Grundzustand mit der Bezeichnung 2p2E’ zerf\u00e4llt spontan in ein H2 Molek\u00fcl und ein H-Atom.[1]  Rotationslose Zust\u00e4nde haben eine l\u00e4ngere Lebensdauer als rotierende Molek\u00fcle.[1]Der elektronische Zustand f\u00fcr ein Trihydrogenkation mit einem um es delokalisierten Elektron ist ein Rydberg-Zustand.[6]Das \u00e4u\u00dfere Elektron kann auf einen hohen Rydberg-Zustand angehoben werden und kann ionisieren, wenn die Energie 29562,6 cm . erreicht-1 oberhalb der 2pA2“Zustand, in welchem \u200b\u200bFall h+3  Formen.[7]Die Form des Molek\u00fcls wird als gleichseitiges Dreieck vorhergesagt.[1]  Schwingungen k\u00f6nnen im Molek\u00fcl auf zwei Arten auftreten: Erstens kann sich das Molek\u00fcl ausdehnen und zusammenziehen, wobei die gleichseitige Dreiecksform beibehalten wird (Atmung), oder ein Atom kann sich relativ zu den anderen bewegen und das Dreieck verzerren (Biegen).  Die Biegeschwingung hat ein Dipolmoment und koppelt somit an Infrarotstrahlung an.[1]Spektrum[edit]Gerhard Herzberg fand als erster spektroskopische Linien von neutralem H3 als er 1979 75 Jahre alt war. Sp\u00e4ter gab er bekannt, dass diese Beobachtung eine seiner Lieblingsentdeckungen war.[8]  Die Leitungen kamen von einer Kathodenentladungsr\u00f6hre.[8]  Der Grund daf\u00fcr, dass fr\u00fchere Beobachter kein H . sehen konnten3 Spektrallinien, war darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren, dass sie vom Spektrum des viel h\u00e4ufiger vorkommenden H2.  Der wichtige Fortschritt bestand darin, H . abzutrennen3 so konnte es allein beobachtet werden.  Die Trennung nutzt die Massenspektroskopie-Trennung der positiven Ionen, so dass H3 mit Masse 3 kann von H . getrennt werden2 mit Masse 2. Allerdings gibt es noch einige Kontaminationen durch HD, die auch Masse 3 hat.[3]Das Spektrum von H3 ist haupts\u00e4chlich auf \u00dcberg\u00e4nge in den langlebigeren Zustand von 2p . zur\u00fcckzuf\u00fchren2EIN2“. Das Spektrum kann \u00fcber ein zweistufiges Photoionisationsverfahren gemessen werden.[1]\u00dcberg\u00e4nge fallen zu den unteren 2s2EIN1\u201c Zustand werden durch seine sehr kurze Lebensdauer in der sogenannten Pr\u00e4dissoziation beeinflusst.  Die beteiligten Spektrallinien sind verbreitert.[3]  Im Spektrum gibt es Banden aufgrund von Rotation mit PQ- und R-Zweigen.  Der R-Zweig ist in H . sehr schwach3Isotopomer aber stark mit D3 (Trideuterium).[3]unterer Zustandoberer elektronischer ZustandAtemvibrationBiegeschwingungDrehimpulsG=\u03bb+l2-KWellenzahl cm-1[1]Wellenl\u00e4nge \u00c5Frequenz THzEnergie eV2p2EIN2”3s2EIN1‘00166955990500.52.0693d2EIN”00172975781518.62.14463d2EIN1‘00177425636531,92.19973p2E’11185215399555.22.29633p2EIN2”01[194515141.1583.12.41163d2E’01195425117585.852.42293s2EIN1‘10199075023.39596.82.468183p2E’03199945001.58599.482.478983d2E”10204654886.4613.5242.53732s2EIN1‘3p2E’140847100422,21.7463p2EIN2”Band1785756005352.23p2EIN2“Q-Zweigalles \u00fcberlagertBand1778756225332.205Der symmetrische Dehnungsvibrationsmodus hat eine Wellenzahl von 3213,1 cm-1 f\u00fcr die 3er2EIN1‘ Ebene und 3168 cm-1 f\u00fcr 3d2E” und 3254 cm-1 f\u00fcr 2p2EIN2“.[1]  Die Biegeschwingungsfrequenzen sind auch denen f\u00fcr h+3.[1]Ebenen[edit]elektronischer ZustandHinweisWellenzahl cm-1[1]Frequenz THzEnergie eVLeben k. A3d2EIN1‘18511554,952.295112.93d2E”18409551.892.282411,93d2E’18037540.732.23639,43p2EIN2”17789533.302.205541,3 4,13s2EIN1‘17600527.6382.182158,13p2E’13961418.541.730922,62p2EIN2”l\u00e4ngstes leben99329.760,12311697002p2EIN2”Pr\u00e4dissoziation00021,82p2E’Dissoziation\u221216674-499,87\u22122.06730Das zugeh\u00f6rige h+3  Ion ist das am h\u00e4ufigsten vorkommende Molek\u00fclion im interstellaren Raum.  Es wird angenommen, dass es eine entscheidende Rolle bei der Abk\u00fchlung der fr\u00fchen Sterne in der Geschichte des Universums gespielt hat, da es leicht Photonen absorbieren und emittieren kann.[9]  Eine der wichtigsten chemischen Reaktionen im interstellaren Raum ist h+3  + e\u2212\u2192 h3 und dann \u2192 h2 +H.[6]Berechnungen[edit]Da das Molek\u00fcl relativ einfach ist, haben Forscher versucht, die Eigenschaften des Molek\u00fcls ab-initio aus der Quantentheorie zu berechnen.  Es wurden die Hartree-Fock-Gleichungen verwendet.[10]Nat\u00fcrliches Vorkommen[edit]Bei der Neutralisation von . wird dreiatomiger Wasserstoff gebildet h+3.  Dieses Ion wird in Gegenwart anderer Gase als He oder H . neutralisiert2, da es ein Elektron abstrahieren kann.  Also H3 wird in der Aurora in der Ionosph\u00e4re von Jupiter und Saturn gebildet.[11]Geschichte[edit]  Starks Modell des dreiatomigen Wasserstoffs von 1913JJ Thomson beobachtete h+3  beim Experimentieren mit positiven Strahlen.  Er glaubte, dass es sich um eine ionisierte Form von H . handelte3 von etwa 1911. Er glaubte, dass H3 war ein stabiles Molek\u00fcl und schrieb und lehrte dar\u00fcber.  Er erkl\u00e4rte, dass es am einfachsten sei, Kaliumhydroxid mit Kathodenstrahlen anzuvisieren.[8]  1913 schlug Johannes Stark vor, dass drei Wasserstoffkerne und Elektronen eine stabile Ringform bilden k\u00f6nnten.  1919 schlug Niels Bohr eine Struktur mit drei Kernen in einer geraden Linie vor, bei der drei Elektronen kreisf\u00f6rmig um den Zentralkern kreisen.  Er glaubte das h+3  w\u00e4re instabil, aber das reagiert h\u22122  mit H+ k\u00f6nnte neutrales H . ergeben3.  Stanley Allens Struktur hatte die Form eines Sechsecks mit abwechselnden Elektronen und Kernen.[8]1916 zeigte Arthur Dempster, dass H3 Gas war instabil, best\u00e4tigte aber gleichzeitig auch die Existenz des Kations.  1917 entdeckten Gerald Wendt und William Duane, dass das Volumen von Wasserstoffgas, das Alphateilchen ausgesetzt war, schrumpfte und dachten, dass zweiatomiger Wasserstoff in dreiatomigen umgewandelt wird.[8]  Danach dachten die Forscher, dass aktiver Wasserstoff die dreiatomige Form sein k\u00f6nnte.[8]Joseph L\u00e9vine ging sogar so weit zu postulieren, dass Tiefdrucksysteme auf der Erde durch dreiatomigen Wasserstoff hoch in der Atmosph\u00e4re entstanden sind.[8]1920 nannten Wendt und Landauer den Stoff “Hyzone” in Analogie zu Ozon und seiner zus\u00e4tzlichen Reaktivit\u00e4t gegen\u00fcber normalem Wasserstoff.[12]  Fr\u00fcher glaubte Gottfried Wilhelm Osann, eine dem Ozon analoge Form von Wasserstoff entdeckt zu haben, die er “Ozonwasserstoff” nannte.  Es wurde durch Elektrolyse von verd\u00fcnnter Schwefels\u00e4ure hergestellt.  Damals wusste niemand, dass Ozon dreiatomig ist, also k\u00fcndigte er keinen dreiatomigen Wasserstoff an.[13]  Sp\u00e4ter stellte sich heraus, dass es sich um eine Mischung mit Schwefeldioxid und nicht um eine neue Form von Wasserstoff handelte.[12]In den 1930er Jahren wurde festgestellt, dass aktiver Wasserstoff Wasserstoff mit Schwefelwasserstoff-Kontamination ist, und die Wissenschaftler h\u00f6rten auf, an dreiatomigen Wasserstoff zu glauben.[8]  Quantenmechanische Rechnungen zeigten, dass neutrales H3 war instabil, aber das ist ionisiert h+3  existieren k\u00f6nnte.[8]    Als das Konzept der Isotope aufkam, dachten Leute wie Bohr, es k\u00f6nnte einen Eka-Wasserstoff mit Atomgewicht 3 geben. Diese Idee wurde sp\u00e4ter mit der Existenz von Tritium bewiesen, aber das war nicht die Erkl\u00e4rung, warum das Molekulargewicht 3 beobachtet wurde bei Massenspektrometern.[8]  JJ Thomson glaubte sp\u00e4ter, dass das von ihm beobachtete Molek\u00fcl mit einem Molekulargewicht von 3 Wasserstoffdeuterid war.[13]  Im Orion wurden Nebellinien beobachtet, die dem Nebel zugeschrieben wurden, der das neue Element Eka-Wasserstoff gewesen sein k\u00f6nnte, insbesondere wenn sein Atomgewicht mit nahe 3 berechnet wurde. Sp\u00e4ter stellte sich heraus, dass es sich um ionisierten Stickstoff und Sauerstoff handelte.[8]Gerhard Herzberg war der erste, der das Spektrum von neutralem H . tats\u00e4chlich beobachtete3, und dieses dreiatomige Molek\u00fcl war das erste, bei dem ein Rydberg-Spektrum gemessen wurde, bei dem sein eigener Grundzustand instabil war.[1]Siehe auch[edit]FM Devienne, einer der ersten, der die Energieeigenschaften von dreiatomigem Wasserstoff untersucht hatVerweise[edit]^ ein B C D e F g h ich J k Lembo, LJ;  H. Helm;  DL Huestis (1989).  \u201eMessung der Schwingungsfrequenzen des H3-Molek\u00fcls mit zweistufiger Photoionisation\u201c. Die Zeitschrift f\u00fcr Chemische Physik. 90 (10): 5299. Bibcode:1989JChPh..90.5299L.  mach:10.1063\/1.456434.  ISSN 0021-9606.^ Binder, JL;  Filby, EA;  Grubb, AC (1930).  \u201eTriatomarer Wasserstoff\u201c. Natur. 126 (3166): 11\u201312.  Bibcode:1930Natur.126…11B.  mach:10.1038\/126011c0.  S2CID 4142737.^ ein B C D e Figger, H.;  W. Ketterle;  H. Walther (1989).  \u201eSpektroskopie des dreiatomigen Wasserstoffs\u201c. Zeitschrift f\u00fcr Physik D. 13 (2): 129\u2013137.  Bibcode:1989ZPhyD..13..129F.  mach:10.1007\/bf01398582.  ISSN 0178-7683.  S2CID 124478004.^ Laperle, Christopher M;  Jennifer E. Mann;  Todd G. Clements;  Robert E. Continetti (2005). “Experimentelle Untersuchung der Dreik\u00f6rper-Pr\u00e4dissoziationsdynamik der tiefliegenden Rydberg-Zust\u00e4nde von H3 und D3”. Journal of Physics: Konferenzreihe. 4 (1): 111\u2013117.  Bibcode:2005JPhCS…4..111L.  mach:10.1088\/1742-6596\/4\/1\/015.  ISSN 1742-6588.^ ein B C Helm H. et al.:von gebundenen Zust\u00e4nden zu Kontinuumszust\u00e4nden in neutralem dreiatomigen Wasserstoff.  in: Dissoziative Rekombination, Hrsg.  S. 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ISSN 0008-8994.Externe Links[edit]     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki26\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki26\/2021\/11\/30\/dreiatomiger-wasserstoff-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Dreiatomiger Wasserstoff \u2013 Wikipedia"}}]}]