Protolýza

Technology

12 hours ago

Author

Protolýza (protolytická reakce) je výměna jednoho protonu (iont H+) mezi dvěma částicemi při chemické reakci. Tento děj probíhá mezi kyselinou a zásadou. Podle teorie, kterou vypracoval chemik Johannes Nicolaus Brønsted je kyselina částice, která může odštěpovat proton a naopak zásada je schopna proton vázat. Sloučenina nazývaná kyselina tedy působí jako dárce protonu, zásada (často voda) působí jako akceptor protonu. Mezi reakčními látkami dojde k chemické rovnováze, která je vyjádřena iontovým součinem.

Při výměně protonu mezi totožnými částicemi dochází k autoprotolýze. Nejznámější je autoprotolýza (autoionizace) vody. +more Je to chemická reakce, během níž se dvě molekuly vody přemění na hydroxoniový kation H3O+ a hydroxidový anion OH−:.

: 2 H2O (aq) ⇌ H3O+ (aq) + OH− (aq)

Tento stav je popsán iontovým součinem vody, tedy veličinou vystihující rovnovážný stav vody. Stejně lze popsat i další polární rozpouštědla, ve kterých probíhá autoprotolýza.

Protolytické reakce

Příkladem protolytické reakce je zavádění chlorovodíku (HCl) do vody, kdy dojde ke vzniku kyseliny chlorovodíkové.

\mathrm{HCl\ +\ H_2O\ \rightleftharpoons\ H_3O^+\ +\ Cl^-}

V této rovnovážné reakci jsou molekula HCl a iont H3O+ protonoví dárci (kyseliny), H2O a Cl− působí jako protonové akceptory (zásady).

Dalším příkladem je čistá kyselina octová (H3C-COOH) rozpuštěná ve vodě. \mathrm{H_3C{-}COOH\ +\ H_2O\ \rightleftharpoons\ H_3C{-}COO^-\ +\ H_3O^+}

https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fb03385d004b0dad29fc6ae38f716e64384f2248

V této rovnovážné reakci jsou molekula H3C-COOH a iont H3O+ protonoví dárci (kyseliny), H3C-COO− a H2O působí jako protonové akceptory (zásady).

Stejně lze popsat rozpouštění kyseliny sírové ve vodě. Protože kyselina sírová obsahuje dva protony, dojde k reakci se dvěma molekulami vody:

\mathrm{H_2SO_4\ +\ 2\ H_2O\ \rightleftharpoons\ H_3O^+\ +\ H_2O\ +\ HSO_4^-\rightleftharpoons\ 2\ H_3O^+\ +\ SO_4^{2-}}

V této rovnovážné reakci jsou molekula H2SO4 a ionty H3O+ protonoví dárci (kyseliny), SO42− a H2O působí jako protonové akceptory (zásady).

Při zavádění plynného amoniaku NH3 do vody se vytvoří ionty amonné NH4+ a ionty hydroxidové OH−.

\mathrm{NH_3\ +\ H_2O\;\rightleftharpoons\ NH_4^+\ +\ OH^-}

Dárci protonu jsou NH4+ a H2O (kyseliny), zatímco NH3 a OH− jsou protonové akceptory (zásady).

Autoprotolytické reakce

Při výměně protonu mezi totožnými částicemi dochází k autoprotolýze. Příkladem je čistá voda, která může reagovat jako kyselina i jako zásada, neboť podléhá autoprotolýze podle rovnice:

\mathrm{2\ H_2O\ \rightleftharpoons\ H_3O^+\ +\ OH^-}

V této rovnovážné reakci jsou ionty H3O+ protonoví dárci (kyseliny), hydroxidové ionty OH− působí jako protonové akceptory (zásady). Autoprotolýza vody je důvodem, proč i chemicky čistá voda má alespoň nízkou elektrickou vodivost. +more Autoprotolýza vody je rovnovážná reakce, která je určena iontovým produktem vody a hodnotou pH. Při 25 °C má voda hodnotu pH = 7.

Autoprotolýze podléhají i jiné sloučeniny, například:

\mathrm{2\ NH_3\ \rightleftharpoons\ NH_4^+\ +\ NH_2^-}

\mathrm{2\ H_2SO_4\ \rightleftharpoons\ H_3SO_4^+\ +\ HSO_4^-}

\mathrm{3\ HF\ \rightleftharpoons\ H_2F^+\ +\ HF_2^-}