proton là gì?

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


Proton hóa là một phản ứng hóa học axit-bazơ trong đó axit Brønsted-Lowry tặng một proton hoặc ion H + cho bazơ Brønsted-Lowry. Nói cách khác, đó là quá trình một nguyên tử, ion hoặc phân tử thu giữ ion H + thông qua một cặp electron tự do mà nó có trong cấu trúc của nó .

Proton tương ứng với cation duy nhất có thể tạo thành nguyên tử hydro. Vì nguyên tử hydro chỉ được tạo thành từ một proton được bao quanh bởi một electron, nên khi nó mất đi electron đó, tất cả những gì còn lại là một proton trần trụi, do đó có tên gọi như vậy.

Phản ứng proton hóa có tầm quan trọng lớn trong hóa học. Ngoài việc đại diện cho một loại phản ứng axit-bazơ, có nhiều phản ứng hóa học xảy ra trong nhiều giai đoạn, trong đó một hoặc nhiều giai đoạn này tương ứng với các quá trình proton của các loại khác nhau.

Làm thế nào để proton xảy ra?

Khái niệm về sự proton hóa này tương thích với thuyết axit-bazơ Lewis, vì proton đại diện cho một loại thiếu điện tử (do đó hoạt động như một axit Lewis), trong khi loại được proton hóa là một bazơ Lewis giàu. cặp electron đơn độc mà nó có thể chia sẻ.

Một ví dụ điển hình của phản ứng tạo proton là phản ứng giữa axit sunfuric và nước, được trình bày dưới đây:

proton là gì?

Hình dưới đây cho thấy rõ phản ứng này xảy ra như thế nào. Quá trình này bao gồm sự tấn công của oxy từ nước vào một trong hai hydro trong axit sunfuric để trở thành ion hydronium.

proton là gì?

Các mũi tên màu xanh lam cho thấy sự chuyển động của các electron từ bazơ Lewis (nước) sang axit Lewis. Tuy nhiên, quá trình proton hóa, nghĩa là chuyển động của ion hydro, xảy ra theo hướng ngược lại. Trong khi nước là chất tấn công axit bằng cặp electron của nó, hoạt động như một bazơ, thì chúng ta có thể nói rằng axit sunfuric tạo proton cho phân tử nước, vì axit là chất nhường proton. Trong trường hợp này, ion hydronium được gọi là loại bị proton hóa.

Đặc điểm của proton

Protonation thường là một phản ứng thuận nghịch và nhanh đáng kể (tức là nó đạt đến trạng thái cân bằng trong một thời gian rất ngắn). Ngoài ra, những phản ứng này có xu hướng chuyển đổi chất nền thành một loại thiếu điện tử, do đó làm cho chúng trở thành chất điện di tốt, có khả năng thực hiện các loại phản ứng khác nhau.

Theo nghĩa này, nhiều quá trình xúc tác axit bắt đầu bằng sự proton hóa một trong các chất phản ứng, sau đó các chất được proton hóa phản ứng dễ dàng hơn để trở thành sản phẩm. Một ví dụ điển hình là sự khử nước của rượu có xúc tác axit để tạo thành anken; Cơ chế phản ứng của nó được trình bày dưới đây:

proton là gì?

Protonation so với hydro hóa

Tuy nhiên, proton thường bị nhầm lẫn với khái niệm hydro hóa, mặc dù thực tế là trong cả hai trường hợp, một nguyên tử, phân tử hoặc ion hình thành liên kết mới với hydro, nhưng chúng không giống nhau. Sự khác biệt chính liên quan đến điện tích.

Trong quá trình proton hóa, vì bazơ nhận một proton có điện tích dương +1, nên phản ứng ngụ ý rằng bazơ trải qua một sự thay đổi trong tổng điện tích của nó. Trên thực tế, điện tích của nó được tăng thêm +1.

Mặt khác, phản ứng hydro hóa bao gồm một loại phản ứng cộng trong đó một phân tử hydro trung tính (H 2 ) được thêm vào một phân tử khác. Nói chung, phân tử thứ hai tương ứng với một hợp chất hữu cơ không bão hòa có thể sử dụng các liên kết pi của nó để liên kết với hydro. Tuy nhiên, vì một phân tử trung tính đang được thêm vào một loại khác, nên phản ứng hydro hóa không liên quan đến sự thay đổi điện tích tổng thể.

Để làm phức tạp thêm vấn đề, cơ chế phản ứng của một số phản ứng hydro hóa liên quan đến ít nhất một bước proton.

Ví dụ về phản ứng tạo proton

Tự phân giải nước

proton là gì?

Trong phản ứng này, nước vừa là chất có tính axit vừa là chất bị proton hóa cùng một lúc.

Proton hóa axit nitric bằng axit sunfuric.

proton là gì?

Mặc dù cả hai chất đều là axit mạnh, nhưng axit sunfuric mạnh hơn axit nitric và thực sự có khả năng proton hóa nó, buộc nó hoạt động như một bazơ.

Proton hóa rượu

proton là gì?

Những phản ứng proton hóa này thường xảy ra trong các phản ứng hóa học của rượu. Nói chung, cần có một axit khá mạnh để proton hóa rượu, vì đây là những bazơ rất yếu.

Proton hóa ion hydroxit

proton là gì?

Chúng ta có thể xem phản ứng trung hòa giữa ion hydroxit và proton là phản ứng proton của ion hydroxit để tạo thành nước. Bạn có thể thấy điện tích thay đổi từ -1 trong trường hợp hydroxit, thành trung tính trong trường hợp nước.

Proton hóa hợp chất carbonyl:

proton là gì?

Các hợp chất carbonyl có thể được proton hóa một cách dễ dàng nhờ sự hình thành các cấu trúc cộng hưởng làm ổn định các loài bị proton hóa.

Người giới thiệu

Ashenhurst, J. (2020, ngày 16 tháng 10). Làm thế nào Protonation và Deprotonation ảnh hưởng đến phản ứng . Thạc sĩ Hóa hữu cơ. https://www.masterorganicchemist.com/2012/05/30/acid-base-reactions-whats-the-point/

Carey, F. (2021). Hóa học hữu cơ ( tái bản lần thứ 9 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.

Chang, R. (2021). Hóa học ( tái bản lần thứ 11 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.

PROTONATION nghĩa là gì? (nd). Các định nghĩa. https://www.definitions.net/definition/PROTONATION

-Quảng cáo-

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

Artículos relacionados