Ce este protonația?

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


Protonația este o reacție chimică acido-bazică în care un acid Brønsted-Lowry donează un proton sau ion H + unei baze Brønsted-Lowry. Cu alte cuvinte, este procesul prin care un atom, un ion sau o moleculă captează un ion H + printr-o pereche de electroni liberi pe care îi are în structura sa .

Protonul corespunde singurului cation care poate forma atomul de hidrogen. Întrucât atomul de hidrogen este format doar dintr-un proton înconjurat de un electron, atunci când pierde acel electron, tot ce rămâne este un proton gol, de unde și numele.

Reacția de protonare este de mare importanță în chimie. Pe lângă faptul că reprezintă un tip de reacție acido-bazică în sine, există multe reacții chimice care au loc în mai multe etape în care una sau mai multe dintre aceste etape corespund proceselor de protonare ale diferitelor specii.

Cum are loc protonația?

Acest concept de protonare este compatibil cu teoria acido-bază Lewis, deoarece protonul reprezintă o specie cu deficit de electroni (acționând astfel ca un acid Lewis), în timp ce specia care urmează să fie protonată este o bază Lewis bogată în electroni și că are o pereche singură de electroni pe care o poate împărți.

Un exemplu tipic de reacție de protonare este reacția dintre acid sulfuric și apă, prezentată mai jos:

Ce este protonația?

Figura de mai jos arată clar cum are loc această reacție. Procesul implică atacul oxigenului din apă asupra unuia dintre cei doi hidrogeni din acidul sulfuric pentru a deveni ionul de hidroniu.

Ce este protonația?

Săgețile albastre arată mișcările electronilor de la baza Lewis (apa) la acidul Lewis. Cu toate acestea, procesul de protonare ca atare, adică mișcarea ionului de hidrogen, are loc în direcția opusă. În timp ce apa este cea care atacă acidul cu perechea sa de electroni, acționând ca bază, am putea spune că acidul sulfuric protonează molecula de apă, deoarece acidul este cel care renunță la proton. În acest caz, ionul de hidroniu se numește specia protonată.

Caracteristicile protonației

Protonația este de obicei o reacție reversibilă și remarcabil de rapidă (adică ajunge la echilibru într-un timp foarte scurt). În plus, aceste reacții tind să transforme substratul într-o specie cu deficit de electroni, ceea ce îi face, la rândul său, buni electrofili, capabili să desfășoare diferite tipuri de reacții.

În acest sens, multe procese catalitice acide încep cu protonarea unuia dintre reactanți, după care specia protonată reacționează mai ușor pentru a deveni produse. Un exemplu tipic este deshidratarea catalizată de acid a alcoolilor pentru a forma alchene; Mecanismul său de reacție este prezentat mai jos:

Ce este protonația?

Protonare vs hidrogenare

Protonația este adesea confundată cu conceptul de hidrogenare, totuși, în ciuda faptului că în ambele cazuri un atom, moleculă sau ion formează noi legături cu hidrogenul, acestea nu sunt la fel. Principala diferență are de-a face cu sarcina electrică.

În timpul protonării, deoarece baza primește un proton care are o sarcină pozitivă de +1, reacția implică faptul că baza suferă o modificare a sarcinii sale electrice totale. De fapt, încărcarea sa este mărită cu +1.

Pe de altă parte, reacția de hidrogenare constă într-un tip de reacție de adiție în care o moleculă de hidrogen neutru (H2 ) este adăugată la o altă moleculă. În general, a doua moleculă corespunde unui compus organic nesaturat care își poate folosi legăturile pi pentru a se lega de hidrogen. Cu toate acestea, deoarece o moleculă neutră este adăugată la o altă specie, atunci reacția de hidrogenare nu implică o schimbare a încărcăturii totale.

Pentru a complica și mai mult lucrurile, mecanismele de reacție ale unor reacții de hidrogenare implică cel puțin o etapă de protonare.

Exemple de reacții de protonare

Autoprotoliza apei

Ce este protonația?

În această reacție, apa este atât specia acidă, cât și specia care este protonată în același timp.

Protonarea acidului azotic de către acidul sulfuric.

Ce este protonația?

Deși ambele substanțe sunt acizi tari, acidul sulfuric este mai puternic decât acidul azotic și este de fapt capabil să-l protoneze, forțându-l să acționeze ca o bază.

Protonarea unui alcool

Ce este protonația?

Aceste reacții de protonare sunt frecvente în reacțiile chimice ale alcoolilor. În general, este necesar un acid destul de puternic pentru a protona alcooli, deoarece acestea sunt baze foarte slabe.

Protonarea unui ion hidroxid

Ce este protonația?

Putem vedea reacția de neutralizare dintre un ion hidroxid și un proton ca o reacție de protonare a ionului hidroxid pentru a forma apă. Puteți vedea schimbarea sarcinii electrice de la -1 în cazul hidroxidului, la neutru în cazul apei.

Protonarea unui compus carbonil:

Ce este protonația?

Compușii carbonilici pot fi protonați cu o oarecare ușurință datorită formării structurilor de rezonanță care stabilizează speciile protonate.

Referințe

Ashenhurst, J. (2020, 16 octombrie). Cum afectează protonarea și deprotonarea reactivitatea . Master Chimie Organică. https://www.masterorganicchemistry.com/2012/05/30/acid-base-reactions-whats-the-point/

Carey, F. (2021). Chimie organică ( ed . a 9-a). MCGRAW HILL EDUCAȚIE.

Chang, R. (2021). Chimie ( ed . a 11-a). MCGRAW HILL EDUCAȚIE.

Ce înseamnă PROTONARE? (nd). Definiții. https://www.definitions.net/definition/PROTONATION

-Publicitate-

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

Artículos relacionados