Idrogenonio
# Idrogenonio

Il catione idrogenonio, $H_3^+,$ è uno degli ioni più abbondanti nell'universo. Sebbene sia meno stabile dei suoi costituenti, $H_2$ e $H^+,$ continua ad esistere grazie alla scarsissima densità di materia negli spazi interstellari, e non può dunque trasferire parte della sua energia ad un altro atomo o molecola. Se si decomponesse spontaneamente, violerebbe il principio di conservazione del momento angolare.

$H_3^+$ ha la forma di un triangolo equilatero. I suoi due elettroni sono divisi fra i tre protoni. La forma degli orbitali è simile a quella scoperta dal modello di Walsh nel ciclopropano.

Le righe di emissione di $H_3^+$ sono state identificate nell'atmosfera di Giove e in numerose nebulose.

## Formazione

La formazione di $H_3^+$ avviene tramite la seguente reazione:

       $H_2^+$ + $H_2$ → $H_3^+$ + H

La concentrazione di $H_2^+$ è il fattore che limita questa reazione. $H_3^+$ può infatti formarsi soltanto negli spazi interstellari quando un raggio cosmico o una radiazione abbastanza energetica ionizza la molecola di idrogeno $H_2.$

       $H_2$ + raggio cosmico → $H_2^+$ + $e^-$ + raggio cosmico

Il raggio cosmico, come si vede nella reazione, ha talmente tanta energia che quella ceduta per ionizzare la molecola di idrogeno è sostanzialmente trascurabile. Nelle nubi interstellari, i raggi cosmici si lasciano dietro una traccia di $H_2^+$ e, di conseguenza, di $H_3^+.$

## Reazioni e distruzione

Esistono parecchie reazioni di distruzione dello ione $H_3^+;$ in sostanza reagisce praticamente con qualsiasi altra molecola con cui entri in collisione. Il composto più abbondante in assoluto nello spazio è $H_2,$ tuttavia la reazione che coinvolge i due composti è soltanto uno scambio di protoni:

       $H_3^+$ + $H_2$ → $H_2$ + $H_3^+$

Questa reazione è importante soprattutto per i suoi effetti sul rapporto orto/para di $H_3^+,$ o per il rapporto tra l'idrogenonio con momento angolare di spin 3/2 e quello con momento 1/2. Un'altra reazione importante è quella con la seconda molecola più abbondante, CO.

       $H_3^+$ + CO → $HCO^+$ + $H_2$

$HCO^+$ è un composto importante per la chimica interstellare. Il suo forte momento di dipolo e la sua abbondanza lo rendono facilmente rintracciabile dalla radioastronomia. $H_3^+$ può anche reagire con l'ossigeno atomico secondo:

       $H_3^+$ + O → $OH^+$ + $H_2$

Questo è l'inizio di quella che si pensa possa essere la reazione principale di formazione di acqua dall'ossigeno degli spazi interstellari, e dunque ciò che ha dato origine all'acqua presente sulla Terra.

$H_3^+$ può essere distrutto anche da un processo chiamato ricombinazione dissociativa. Tale reazione decorre in modi differenti, portando anche a prodotti diversi. Quello che avviene nel 75% dei casi è la formazione di tre atomi di idrogeno, mentre nel restante 25% delle volte si producono $H_2$ e H.

