Молекулярная автоионизация

В химии молекулярная автоионизация (или самоионизация ) — это химическая реакция между молекулами одного и того же вещества с образованием ионов . Если чистая жидкость частично диссоциирует на ионы, говорят, что она самоионизируется. ^[1]^{: 163} В большинстве случаев степень окисления всех атомов в такой реакции остается неизменной. Такая автоионизация может быть протонной ( H+перенос), или непротонный .

Примеры

Протонные растворители

Протонные растворители часто подвергаются некоторой автоионизации (в данном случае автопротолизу ):

${\ce {2 H2O <=> H3O+ + OH-}}$
- Самоионизация воды изучена особенно хорошо из-за ее влияния на кислотно-щелочную химию водных растворов .

${\ce {2 NH3 <=> NH4+ + NH2-}}$ ^[1]^{: 217}

${\ce {2 H2SO4 <=> H3SO4+ + HSO4-}}$ ^[1]^{: 223}

${\ce {3 HF <=> H2F+ + HF2-}}$
- Здесь перенос протона между двумя HF сочетается с гомоассоциацией F ⁻ и третьего HF с образованием HF−2^[1]^{: 221}

Структура твердого пентахлорида фосфора , иллюстрирующая его автоионизацию в PCl+4и ПКл−6. ^[2]

Непротонные растворители

${\ce {2 PF5 <=> PF6- + PF4+}}$

${\ce {N2O4 <=> NO+ + NO3-}}$
- ^[1]^{: 217} Здесь степени окисления азота изменяются от (+4 и +4) до (+3 и +5).

${\ce {2 BrF3 <=> BrF2+ + BrF4-}}$ ^[1]^{: 224}

Все эти растворители содержат атомы с нечетными атомными числами, либо азота, либо галогена. Такие атомы позволяют образовывать однозарядные нерадикальные ионы (которые должны иметь по крайней мере один атом с нечетным атомным числом), которые являются наиболее благоприятными продуктами автоионизации. Протонные растворители, упомянутые ранее, используют водород для этой роли. Автоионизация была бы гораздо менее благоприятной в таких растворителях, как диоксид серы или диоксид углерода, которые имеют только атомы с четным атомным числом.

Координационная химия

Автоионизация не ограничивается чистыми жидкостями или твердыми телами. Растворы комплексов металлов проявляют это свойство. Например, соединения типа FeX ₂ ( терпиридин ) (где X = Cl или Br) нестабильны по отношению к автоионизации, образуя [Fe(терпиридин) ₂ ] ²⁺ [FeX ₄ ] ²⁻ . ^[3]

Смотрите также

Ссылки

^ abcdef Housecroft CE; Sharpe AG (2005). Неорганическая химия (2-е изд.). Pearson. ISBN 0130-39913-2.
^ Финч, А.; Фитч, А.Н.; Гейтс, П.Н. (1993). «Кристаллическая и молекулярная структура метастабильной модификации пентахлорида фосфора». Журнал химического общества, Chemical Communications (11): 957–958. doi :10.1039/C39930000957.
^ Камата, К.; Сузуки, А.; Накаи, Й.; Наказава, Х., «Каталитическое гидросилилирование алкенов комплексами железа, содержащими производные терпиридина в качестве вспомогательных лигандов», Organometallics 2012, 31, 3825-3828. doi :10.1021/om300279t