Protonasyon nedir?

Protonasyon, bir Brønsted-Lowry asidinin bir Brønsted-Lowry bazına bir proton veya H ⁺ iyonu bağışladığı asit bazlı bir kimyasal reaksiyondur . Başka bir deyişle, bir atom, iyon veya molekülün yapısında bulunan bir çift serbest elektron aracılığıyla bir H ⁺ iyonu yakalama işlemidir .

Proton, hidrojen atomunu oluşturabilen tek katyona karşılık gelir. Hidrojen atomu yalnızca bir elektronla çevrili bir protondan oluştuğu için, bu elektronu kaybettiğinde geriye sadece çıplak bir proton kalır, dolayısıyla adı da buradan gelir.

Protonasyon reaksiyonu kimyada büyük önem taşımaktadır. Bir tür asit-baz reaksiyonunun kendisini temsil etmenin yanı sıra, bu aşamalardan bir veya daha fazlasının farklı türlerin protonasyon süreçlerine karşılık geldiği, birden çok aşamada meydana gelen birçok kimyasal reaksiyon vardır.

Protonasyon nasıl oluşur?

Bu protonasyon kavramı, Lewis asit-baz teorisi ile uyumludur, çünkü proton elektron eksikliği olan bir türü temsil eder (dolayısıyla bir Lewis asidi gibi davranır), oysa protonlanacak tür elektronlar açısından zengin bir Lewis bazıdır ve bir paylaşabileceği yalnız elektron çifti.

Bir protonasyon reaksiyonunun tipik bir örneği, aşağıda sunulan sülfürik asit ve su arasındaki reaksiyondur:

Aşağıdaki şekil, bu reaksiyonun nasıl gerçekleştiğini açıkça göstermektedir. İşlem, hidronyum iyonu haline gelmek için sudaki oksijenin sülfürik asitteki iki hidrojenden birine saldırmasını içerir.

Mavi oklar, elektronların Lewis bazından (su) Lewis asidine hareketlerini göstermektedir. Bununla birlikte, protonasyon işlemi, yani hidrojen iyonunun hareketi, ters yönde gerçekleşir. Su, elektron çiftiyle aside saldırarak baz görevi görürken, sülfürik asidin su molekülünü protonladığını söyleyebiliriz, çünkü asit protonu veren asittir. Bu durumda, hidronyum iyonu protonlanmış tür olarak adlandırılır.

protonasyonun özellikleri

Protonasyon genellikle tersine çevrilebilir ve oldukça hızlı bir reaksiyondur (yani çok kısa sürede dengeye ulaşır). Ek olarak, bu reaksiyonlar, substratı elektron eksikliği olan bir türe dönüştürme eğilimindedir, bu da onları farklı reaksiyon türlerini gerçekleştirebilen iyi elektrofiller yapar.

Bu anlamda, birçok asit katalitik süreç, reaktanlardan birinin protonlanmasıyla başlar, ardından protonlanmış türler daha kolay reaksiyona girerek ürün haline gelir. Tipik bir örnek, alkenler oluşturmak için alkollerin asit katalizli dehidrasyonudur; Reaksiyon mekanizması aşağıda sunulmuştur:

Protonasyon ve hidrojenasyon

Protonasyon genellikle hidrojenasyon kavramıyla karıştırılır, ancak her iki durumda da bir atom, molekül veya iyonun hidrojenle yeni bağlar oluşturmasına rağmen bunlar aynı değildir. Ana fark, elektrik yükü ile ilgilidir.

Protonasyon sırasında, baz +1 pozitif yükü olan bir proton aldığında, reaksiyon, bazın toplam elektrik yükünde bir değişikliğe uğradığını ima eder. Aslında, şarjı +1 artar.

Öte yandan, hidrojenasyon reaksiyonu, bir başka moleküle bir nötr hidrojen (H ₂ ) molekülünün eklendiği bir tür ekleme reaksiyonundan oluşur . Genel olarak, ikinci molekül, hidrojen ile bağlanmak için pi bağlarını kullanabilen doymamış bir organik bileşiğe karşılık gelir . Bununla birlikte, başka bir türe nötr bir molekül eklendiğinden, hidrojenasyon reaksiyonu genel yükte bir değişiklik içermez.

Konuları daha da karmaşık hale getirmek için, bazı hidrojenasyon reaksiyonlarının reaksiyon mekanizmaları en az bir protonasyon aşaması içerir.

Protonasyon reaksiyonlarına örnekler

Suyun otoprotolizi

Bu reaksiyonda su hem asidik türdür hem de aynı anda protonlanan türdür.

Nitrik asidin sülfürik asitle protonlanması.

Her iki madde de güçlü asitler olmasına rağmen, sülfürik asit nitrik asitten daha güçlüdür ve aslında onu protonlaştırarak onu bir baz gibi davranmaya zorlayabilir.

Bir alkolün protonasyonu

Bu protonasyon reaksiyonları, alkollerin kimyasal reaksiyonlarında sık görülür. Genel olarak, alkolleri protonlamak için oldukça güçlü bir asit gereklidir, çünkü bunlar çok zayıf bazlardır.

Bir hidroksit iyonunun protonasyonu

Bir hidroksit iyonu ile bir proton arasındaki nötrleştirme reaksiyonunu, hidroksit iyonunun su oluşturmak için protonasyon reaksiyonu olarak görebiliriz. Elektrik yükünün hidroksit durumunda -1’den su durumunda nötr’e değiştiğini görebilirsiniz.

Bir karbonil bileşiğinin protonasyonu:

Protonlanmış türleri stabilize eden rezonans yapılarının oluşumu sayesinde karbonil bileşikleri bir miktar kolaylıkla protonlanabilir.

Referanslar

Ashenhurst, J. (2020, 16 Ekim). Protonasyon ve Deprotonasyon Reaktiviteyi Nasıl Etkiler ? Ana Organik Kimya. https://www.masterorganicchemistry.com/2012/05/30/acid-base-reactions-whats-the-point/

Carey, F. (2021). Organik Kimya (9. ^baskı ). MCGRAW HILL EĞİTİMİ.

Chang, R. (2021). Kimya (11. ^baskı ). MCGRAW HILL EĞİTİMİ.

PROTONASYON ne anlama gelmektedir? (son). Tanımlar. https://www.definitions.net/definition/PROTONATION