Tabla de Contenidos
Protonering er en syre-base-kemisk reaktion, hvor en Brønsted-Lowry-syre donerer en proton eller H + -ion til en Brønsted-Lowry-base. Med andre ord er det den proces, hvorved et atom, ion eller molekyle fanger en H + -ion gennem et par frie elektroner, som det har i sin struktur .
Protonen svarer til den eneste kation, der kan danne brintatomet. Da brintatomet kun består af en proton omgivet af en elektron, når det mister den elektron, er der kun tilbage en nøgen proton, deraf navnet.
Protonationsreaktionen er af stor betydning i kemi. Ud over at repræsentere en type syre-basereaktion i sig selv, er der mange kemiske reaktioner, der forekommer i flere stadier, hvor et eller flere af disse stadier svarer til protonationsprocesser af forskellige arter.
Hvordan opstår protonering?
Dette begreb om protonering er foreneligt med Lewis syre-base teori, da protonen repræsenterer en elektronmangel art (derved fungerer som en Lewis syre), hvorimod arten, der skal protoneres, er en rig Lewis base til elektroner, og at den har en enlige elektronpar, som den kan dele.
Et typisk eksempel på en protoneringsreaktion er reaktionen mellem svovlsyre og vand, præsenteret nedenfor:
Nedenstående figur viser tydeligt, hvordan denne reaktion opstår. Processen involverer angreb af ilt fra vand på en af de to hydrogener i svovlsyre for at blive hydronium-ionen.
De blå pile viser elektronernes bevægelser fra Lewis-basen (vand) til Lewis-syren. Protonationsprocessen som sådan, det vil sige hydrogenionens bevægelse, sker dog i den modsatte retning. Mens vandet er det, der angriber syren med dets elektronpar, der fungerer som en base, kan vi sige, at svovlsyren protonerer vandmolekylet, da syren er den, der afgiver protonen. I dette tilfælde kaldes hydroniumionen den protonerede art.
Karakteristika for protonation
Protonering er normalt en reversibel og bemærkelsesværdig hurtig reaktion (dvs. den når ligevægt på meget kort tid). Derudover har disse reaktioner en tendens til at omdanne substratet til en elektronmangelart, hvilket igen gør dem til gode elektrofiler, der er i stand til at udføre forskellige typer reaktioner.
I denne forstand begynder mange sure katalytiske processer med protonering af en af reaktanterne, hvorefter den protonerede art reagerer lettere for at blive produkter. Et typisk eksempel er den syrekatalyserede dehydrering af alkoholer til dannelse af alkener; Dens reaktionsmekanisme er præsenteret nedenfor:
Protonering vs. hydrogenering
Protonering forveksles ofte med begrebet hydrogenering, men på trods af at et atom, molekyle eller ion i begge tilfælde danner nye bindinger med hydrogen, er de ikke ens. Den største forskel har at gøre med elektrisk ladning.
Under protonering, da basen modtager en proton, som har en positiv ladning på +1, indebærer reaktionen, at basen undergår en ændring i dens samlede elektriske ladning. Faktisk er dens afgift øget med +1.
På den anden side består hydrogeneringsreaktionen af en type additionsreaktion, hvor et molekyle neutralt hydrogen (H 2 ) tilsættes et andet molekyle. Generelt svarer det andet molekyle til en umættet organisk forbindelse, der kan bruge sine pi-bindinger til at binde med brint. Men da et neutralt molekyle føjes til en anden art, involverer hydrogeneringsreaktionen ikke en ændring i den samlede ladning.
For yderligere at komplicere sagerne involverer reaktionsmekanismerne for nogle hydrogeneringsreaktioner mindst et protoneringstrin.
Eksempler på protonationsreaktioner
Autoprotolyse af vand
I denne reaktion er vand både den sure art og den art, der protoneres på samme tid.
Protonering af salpetersyre med svovlsyre.
Selvom begge stoffer er stærke syrer, er svovlsyre stærkere end salpetersyre og er faktisk i stand til at protonere det, hvilket tvinger det til at fungere som en base.
Protonation af en alkohol
Disse protonationsreaktioner er hyppige i de kemiske reaktioner af alkoholer. Generelt kræves der en ret stærk syre for at protonere alkoholer, da disse er meget svage baser.
Protonering af en hydroxidion
Vi kan se neutraliseringsreaktionen mellem en hydroxidion og en proton som en protoneringsreaktion af hydroxidionen til dannelse af vand. Du kan se den elektriske ladning ændre sig fra -1 i tilfælde af hydroxid til neutral i tilfælde af vand.
Protonering af en carbonylforbindelse:
Carbonylforbindelser kan protoneres med en vis lethed takket være dannelsen af resonansstrukturer, der stabiliserer de protonerede arter.
Referencer
Ashenhurst, J. (2020, 16. oktober). Hvordan protonation og deprotonation påvirker reaktivitet . Master organisk kemi. https://www.masterorganicchemistry.com/2012/05/30/acid-base-reactions-whats-the-point/
Carey, F. (2021). Organisk kemi (9. udg .). MCGRAW HILL UDDANNELSE.
Chang, R. (2021). Kemi (11. udgave ). MCGRAW HILL UDDANNELSE.
Hvad betyder PROTONATION? (nd). Definitioner. https://www.definitions.net/definition/PROTONATION
