Mikä on protonointi?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Protonaatio on kemiallinen happo-emäsreaktio, jossa Brønsted-Lowryn happo luovuttaa protonin tai H + -ionin Brønsted-Lowry-emäkselle. Toisin sanoen se on prosessi, jolla atomi, ioni tai molekyyli vangitsee H + -ionin rakenteessa olevan vapaan elektroniparin kautta .

Protoni vastaa ainoaa kationia, joka voi muodostaa vetyatomin. Koska vetyatomi koostuu vain protonista, jota ympäröi elektroni, kun se menettää tämän elektronin, jäljelle jää vain paljas protoni, tästä johtuu sen nimi.

Protonaatioreaktiolla on suuri merkitys kemiassa. Sen lisäksi, että ne edustavat happo-emäs-reaktiota, on monia kemiallisia reaktioita, jotka tapahtuvat useissa vaiheissa, joissa yksi tai useampi näistä vaiheista vastaa eri lajien protonaatioprosesseja.

Miten protonoituminen tapahtuu?

Tämä protonoinnin käsite on yhteensopiva Lewisin happo-emäs-teorian kanssa, koska protoni edustaa elektronivajaista lajia (toimien siten Lewis-happona), kun taas protonoitava laji on rikas Lewis-emäs. elektroneiksi ja että sillä on Yksittäinen elektronipari, jonka se voi jakaa.

Tyypillinen esimerkki protonointireaktiosta on rikkihapon ja veden välinen reaktio, joka esitetään alla:

Mikä on protonointi?

Alla oleva kuva osoittaa selvästi, kuinka tämä reaktio tapahtuu. Prosessi käsittää vedestä tulevan hapen hyökkäyksen toiseen rikkihapon kahdesta vedystä, jolloin siitä tulee hydronium-ioni.

Mikä on protonointi?

Siniset nuolet osoittavat elektronien liikkeet Lewisin emäksestä (vedestä) Lewisin happoon. Protonaatioprosessi sinänsä eli vetyionin liike tapahtuu kuitenkin vastakkaiseen suuntaan. Vaikka vesi on se, joka hyökkää happoa vastaan ​​elektroniparillaan toimien emäksenä, voimme sanoa, että rikkihappo protonoi vesimolekyylin, koska happo on se, joka luovuttaa protonin. Tässä tapauksessa hydronium-ionia kutsutaan protonoiduksi lajiksi.

Protonoinnin ominaisuudet

Protonaatio on yleensä palautuva ja huomattavan nopea reaktio (eli saavuttaa tasapainon hyvin lyhyessä ajassa). Lisäksi näillä reaktioilla on taipumus muuttaa substraatti elektronivajaiseksi lajiksi, mikä puolestaan ​​tekee niistä hyviä elektrofiilejä, jotka kykenevät suorittamaan erilaisia ​​reaktioita.

Tässä mielessä monet happokatalyyttiset prosessit alkavat yhden lähtöaineen protonoinnilla, minkä jälkeen protonoituneet lajit reagoivat helpommin tuotteiksi. Tyypillinen esimerkki on alkoholien happokatalysoitu dehydratointi alkeenien muodostamiseksi; Sen reaktiomekanismi on esitetty alla:

Mikä on protonointi?

Protonaatio vs. hydraus

Protonaatio sekoitetaan usein hydrauksen käsitteeseen, mutta huolimatta siitä, että molemmissa tapauksissa atomi, molekyyli tai ioni muodostaa uusia sidoksia vedyn kanssa, ne eivät ole samat. Suurin ero liittyy sähkövaraukseen.

Protonoinnin aikana, kun emäs vastaanottaa protonin, jonka positiivinen varaus on +1, reaktio tarkoittaa, että emäksen kokonaissähkövaraus muuttuu. Itse asiassa sen lataus kasvaa +1.

Toisaalta hydrausreaktio koostuu eräänlaisesta additioreaktiosta, jossa neutraalin vedyn (H2) molekyyli lisätään toiseen molekyyliin. Yleensä toinen molekyyli vastaa tyydyttymätöntä orgaanista yhdistettä, joka voi käyttää pi-sidoksiaan sitoutumiseen vedyn kanssa. Kuitenkin, koska neutraali molekyyli lisätään toiseen lajiin, hydrausreaktioon ei liity muutosta kokonaisvarauksessa.

Asioiden monimutkaisemiseksi joidenkin hydrausreaktioiden reaktiomekanismit sisältävät ainakin yhden protonointivaiheen.

Esimerkkejä protonaatioreaktioista

Veden autoprotolyysi

Mikä on protonointi?

Tässä reaktiossa vesi on samanaikaisesti sekä hapan laji että protonoituva laji.

Typpihapon protonointi rikkihapolla.

Mikä on protonointi?

Vaikka molemmat aineet ovat vahvoja happoja, rikkihappo on vahvempaa kuin typpihappo ja pystyy itse asiassa protonoimaan sen pakottaen sen toimimaan emäksenä.

Alkoholin protonointi

Mikä on protonointi?

Nämä protonaatioreaktiot ovat yleisiä alkoholien kemiallisissa reaktioissa. Yleensä alkoholien protonointiin tarvitaan melko vahva happo, koska nämä ovat erittäin heikkoja emäksiä.

Hydroksidi-ionin protonointi

Mikä on protonointi?

Voimme nähdä hydroksidi-ionin ja protonin välisen neutralointireaktion hydroksidi-ionin protonointireaktiona veden muodostamiseksi. Näet sähkövarauksen muuttuvan -1:stä hydroksidin tapauksessa neutraaliin veden tapauksessa.

Karbonyyliyhdisteen protonointi:

Mikä on protonointi?

Karbonyyliyhdisteet voidaan protonoida melko helposti, koska muodostuu resonanssirakenteita, jotka stabiloivat protonoituja lajeja.

Viitteet

Ashenhurst, J. (2020, 16. lokakuuta). Kuinka protonoituminen ja deprotonaatio vaikuttavat reaktiivisuuteen . Mestari orgaanista kemiaa. https://www.masterorganicchemistry.com/2012/05/30/acid-base-reactions-whats-the-point/

Carey, F. (2021). Organic Chemistry (9. painos ). MCGRAW HILLIN KOULUTUS.

Chang, R. (2021). Kemia (11. painos ). MCGRAW HILLIN KOULUTUS.

Mitä PROTONATIO tarkoittaa? (nd). Määritelmät. https://www.definitions.net/definition/PROTONATION

-Mainos-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Liekin väritesti