ион-молекулярные комплексы
ИОН-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
ассоциаты, состоящие из иона и присоединенных к нему одной или неск. нейтральных молекул. Существуют в виде индивидуальных частиц в газовой фазе (в низкотемпературной плазме). Примеры: М(H2O)n+, наз. также кластерными ионами (М — Li, Na, К, Rb, Cs, Ag и др., n = 1–6), Hal(H2O)n−(Hal-F, Cl, Br, I, n = 1–5), SO3− .SO2, O2+ .O2, O2+ .N2, NO+.CO, CH3+ .H2, многочисл. продукты присоединения протона к разл. молекулам. Ассоциаты из ионов и молекул часто встречаются в растворах и кристаллич. фазах, но в них они находятся в связанном состоянии и наз. гидратными или сольватными комплексами, фрагментами координац. соед. и др. (см. аквакомплексы, аммины, гидратация, координационные соединения, сольватация). И.-м. к. образуются в газе при тройных соударениях иона А+ или А−, молекулы В и частицы С, уносящей выделяющуюся при образовании И.-м. к. энергию: А+ + В + С : АВ+ + С. Исследуют И.-м. к. в осн. методами масс-спектрометрии. Для многих И.-м. к. определены параметры — ΔH0, ΔS0, ΔG° образования из ионов и нейтральных молекул; константы скорости образования; константы скорости обменных ион-молекулярных процессов, подвижности в газовой фазе и др. Энергия образования ряда М(H2O)n+ и др. с высокой точностью рассчитана методами квантовой химии, результаты расчета близки к эксперим. данным. Энтальпии при последоват. присоединении шести молекул H2O к иону Na+ в газовой фазе равны соотв. —100, —83, -66, -58, —51, −45 кДж/моль; такой же порядок величины имеют энтальпии взаимод. др. ионов с молекулами. Образование И.-м. к. играет большую роль во многих прир. процессах, в технике и научных исследованиях. Так, в происходящих в атмосфере процессах конденсации водяного пара, приводящих к возникновению облаков и атм. осадкам (дождю, снегу), ионы интенсивно взаимод. с молекулами, образуя И.-м. к. — центры конденсации. То же происходит в камере Вильсона, где наблюдают следы частиц высокой энергии. Согласно одной из гипотез (И. П. Стаханова), шаровая молния состоит из И.-м. к. [по др. гипотезе (Б. М. Смирнова) основу шаровой молнии составляет ажурный кластер из слипшихся частиц пыли]. Благодаря возникновению И.-м. к. происходит множество процессов в верх. слоях атмосферы. Так, в стратосфере на высоте 36 км масс-спектрометрически зарегистрированы И.-м. к. NO3− .(HNO3)2, HSO4− .H2SO4, HSO4− .HNO3 и др.; отрицательно заряженные И.-м. к. являются ядрами конденсации азот- и серосодержащих аэрозолей — осн. аэрозолей в приповерхностных слоях атмосферы Земли. И.-м. к. образуются при истечении газов из сопел и при работе газовых лазеров, в частности лазеров на оксиде углерода. Термодинамич. свойства комплексов М(H2O)n− и Hal(H2O)n−в газовой фазе близки к свойствам ионов в водном растворе, окруженных первичной гидратной оболочкой при том же координац. числе п. Поэтому данные об указанных И.-м. к. используют в расчетах термодинамич. свойств растворенных ионов.
Лит.: Смирнов Б. М., Комплексные ионы, М., 1983; Стаханов И. П., О физической природе шаровой молнии, 2 изд., М., 1985; Смирнов Б. М., "Природа", 1987, № 2, с. 15–26.
С .И. Дракин
