Różnica między rozpuszczalnikami protonowymi i aprotonowymi: Rozpuszczalniki są ważnymi składnikami wielu reakcji chemicznych, ponieważ pomagają w rozpuszczaniu reagentów i tworzeniu produktów. Jednak nie wszystkie rozpuszczalniki są wykonane w ten sam sposób, a ich właściwości mogą mieć istotny wpływ na wynik reakcji. Rozpuszczalniki można klasyfikować w zależności od tego, czy są protonowe, czy aprotonowe. W następnym artykule przyjrzymy się różnicom i właściwościom rozpuszczalników protonowych i aprotonowych.
Co to są rozpuszczalniki protonowe?
Rozpuszczalniki polarne zwane rozpuszczalnikami protonowymi mają atomy wodoru związane z atomami elektroujemnymi, takimi jak fluor, tlen lub azot. Zdolność tych rozpuszczalników do generowania wiązania wodorowe z innymi cząsteczkami je definiuje. Woda, etanol, metanol, kwas octowy i amoniak to kilka rozpuszczalników protonowych.
Charakterystyka rozpuszczalnika Protic:
- Rozpuszczalniki protonowe zawierają kwasowy atom wodoru, mogą pełnić zarówno funkcję dawcy wiązania wodorowego, jak i akceptora.
- Skutecznie stabilizują naładowane cząsteczki, takie jak jony, ponieważ mają wysoką stałą dielektryczną.
- Rozpuszczalniki protonowe często mają wysoką temperaturę wrzenia i są polarne.
- Są zdolne do tworzenia wiązań wodorowych, co pozwala im tworzyć wytrzymałe powłoki solwatacyjne wokół kationów i anionów.
Co to są rozpuszczalniki aprotonowe?
W cieczach aprotonowych atom wodoru nie jest połączony z atomem elektroujemnym. Rozpuszczalniki te wyróżniają się niezdolnością do interakcji z innymi cząsteczkami poprzez wiązania wodorowe. Aceton, sulfotlenek dimetylu (DMSO), heksan i chloroform to przykłady rozpuszczalników aprotonowych.
Charakterystyka rozpuszczalnika aprotycznego:
- Ze względu na brak kwaśnego atomu wodoru, rozpuszczalniki aprotonowe nie mogą działać jako donory wiązań wodorowych.
- Są mniej skuteczne w stabilizowaniu naładowanych form niż rozpuszczalniki protonowe, ponieważ mają niższą stałą dielektryczną.
- W porównaniu do rozpuszczalników protonowych, rozpuszczalniki aprotonowe są często mniej polarne i mają niższą temperaturę wrzenia.
- W porównaniu z rozpuszczalnikami protonowymi są one mniej podatne na tworzenie solidnych powłok solwatacyjnych wokół jonów.
Tabela charakterystyk rozpuszczalników protonowych i aprotonowych
| Charakterystyka | Rozpuszczalnik protyczny | Rozpuszczalnik aprotonowy |
| Obecność kwaśnego wodoru | Tak | NIE |
| Zdolność do tworzenia wiązań wodorowych | Tak | NIE normalizacja rdbms |
| Stała dielektryczna | wysoki | Niski |
| Biegunowość | wysoki | Niski |
| Temperatura wrzenia | wysoki | Niski |
| Solwatacja jonów | mocny | słaby |
| Przykłady mapy javy | Woda, etanol, metanol, kwas octowy | Aceton, DMSO, acetonitryl |
Różnica między rozpuszczalnikiem protonowym i aprotonowym
Nieruchomość | Rozpuszczalnik protyczny | Rozpuszczalnik aprotonowy |
| Przechowywanie danych | Rozpuszczalniki protonowe są cieczami polarnymi. Substancje zawierające atomy wodoru mogą się rozpaść. | Rozpuszczalniki aprotonowe są cieczami polarnymi. Substancje pozbawione atomów wodoru można rozdzielić. |
| Tworzenie wiązań wodorowych | Wiązania wodorowe mogą tworzyć się w rozpuszczalniku protonowym. | Wiązania wodorowe nie mogą tworzyć się w cieczach aprotonowych. |
| Istniejące wiązania chemiczne | Wiązania OH i wiązania N-H obfitują w rozpuszczalniki protonowe. | Wiązania OH i wiązania N-H są nieobecne w rozpuszczalnikach aprotonowych. |
| Preferowany typ reakcji | Rozpuszczalniki protonowe preferują reakcje SN1. | Rozpuszczalniki aprotonowe preferują reakcje SN2. |
| Moment dipolowy | Wysoki | Różnie |
| Kwasy i zasady oraz ich interakcje | Potrafi dostarczać i absorbować protony. | Może absorbować protony, ale nie może ich oddawać. |
| Reaktywność z NaOH | Protonować | Brak reakcji |
| Rozpuszczalność soli | Dobry | Słaby |
| Rozpuszczalność gazów | Słaby | Dobry |
| Kwasowość | Tak | Nie (z wyjątkiem kwasu trifluorooctowego) |
| Zasadowość | Tak | Różnie |
| Przykłady użycia | Reakcje katalizowane kwasem, podstawienia nukleofilowe, SN1 | Reakcje Friedela-Craftsa, reakcje Grignarda, SN2 |
Podobieństwa między rozpuszczalnikiem protonowym i aprotonowym
- Obydwa typy rozpuszczalników zawierają moment dipolowy i mogą rozpuszczać cząsteczki polarne, czyniąc je rozpuszczalnikami polarnymi.
- Cząsteczki organiczne, takie jak alkohole, etery i ketony, można rozpuścić, stosując zarówno rozpuszczalniki protonowe, jak i aprotonowe.
- Działając jako środowisko reakcji, zarówno rozpuszczalniki protonowe, jak i aprotonowe mogą zmieniać szybkość reakcji chemicznej.
- Obydwa typy rozpuszczalników mogą wpływać na stabilność i reaktywność związków chemicznych, takich jak jony i rodniki.
- Rozpuszczalniki protonowe i aprotonowe mogą działać zarówno jako reagenty, jak i katalizatory w procesach chemicznych.
- Obydwa typy rozpuszczalników są w stanie ekstrahować lub oczyszczać określone substancje chemiczne lub cząsteczki z mieszaniny.
Wniosek
Podsumowując, rozpuszczalniki protonowe są polarne i zawierają kwaśny atom wodoru, podczas gdy rozpuszczalniki aprotonowe nie mają kwaśnego atomu wodoru i są mniej polarne. Rozpuszczalniki aprotonowe są mniej skuteczne niż rozpuszczalniki protonowe w stabilizowaniu naładowanych form i tworzeniu solidnych powłok solwatacyjnych wokół jonów. Na wybór rozpuszczalnika wpływa konkretna przeprowadzana reakcja chemiczna lub proces, a także właściwości reagentów i produktów.
Często zadawane pytania dotyczące rozpuszczalników protonowych i aprotonowych
Pytanie 1. Czy można łączyć rozpuszczalniki protonowe i aprotonowe?
Rozpuszczalniki protonowe i aprotonowe można łączyć, tworząc rozpuszczalnik o pośrednich właściwościach.
Pytanie 2. Rozpuszczalnik aprotonowy może brać udział w procesach kwasowo-zasadowych?
Tak, ponieważ zawierają kwaśne atomy wodoru, które mogą dać proton, rozpuszczalniki protonowe mogą brać udział w procesach kwasowo-zasadowych.
Pytanie 3. Jak temperatura wpływa na rozpuszczalność w rozpuszczalnikach protonowych i aprotonowych?
Zwiększanie temperatury substancji rozpuszczonej może ogólnie zwiększyć jej rozpuszczalność w obu typach rozpuszczalników, jednak mogą istnieć wyjątki w zależności od konkretnej substancji rozpuszczonej i użytego rozpuszczalnika.
Pytanie 4. Jakie są popularne zastosowania rozpuszczalników aprotonowych?
Rozpuszczalniki aprotonowe są często stosowane w procesach chemii organicznej, takich jak podstawienia nukleofilowe, reakcje Grignarda i reakcje Friedela-Craftsa. Ponadto można je stosować jako rozpuszczalniki w akumulatorach litowo-jonowych i innych zastosowaniach elektrochemicznych.
Pytanie 5. Jaką rolę odgrywają wiązania wodorowe w rozpuszczalnikach protycznych?
Istnienie wiązań wodorowych w rozpuszczalnikach protonowych może mieć istotny wpływ na procesy chemiczne, ponieważ wpływa na reaktywność i stabilność określonych związków chemicznych.