Різниця між протонними та апротонними розчинниками
Різниця між протонними та апротонними розчинниками: Розчинники є важливими компонентами багатьох хімічних реакцій, оскільки вони сприяють розчиненню реагентів і утворенню продуктів. Однак не всі розчинники виробляються однаково, і їхні характеристики можуть суттєво впливати на результат реакції. Розчинники можна класифікувати залежно від того, є вони протонними чи апротонними. У наступній статті ми розглянемо відмінності та характеристики протонних і апротонних розчинників.
Що таке протонні розчинники?
Полярні розчинники, які називаються протонними, містять атоми водню, пов’язані з електронегативними атомами, такими як фтор, кисень або азот. Здатність цих розчинників виробляти водневі зв'язки з іншими молекулами визначає їх. Вода, етанол, метанол, оцтова кислота та аміак є кількома протонними розчинниками.
Характеристики протонного розчинника:
- Протонні розчинники містять кислий атом водню, вони можуть функціонувати як постачальник і акцептор водневого зв’язку.
- Вони ефективні для стабілізації заряджених частинок, таких як іони, оскільки вони мають високу діелектричну проникність.
- Протонні розчинники часто мають високу температуру кипіння і є полярними.
- Вони здатні утворювати водневі зв’язки, що дозволяє їм створювати міцні сольватні оболонки навколо катіонів та аніонів.
Що таке апротонні розчинники?
В апротонних рідинах атом Гідрогену не з’єднується з електронегативним атомом. Ці розчинники відрізняються нездатністю взаємодіяти з іншими молекулами через водневі зв’язки. Прикладами апротонних розчинників є ацетон, диметилсульфоксид (ДМСО), гексан і хлороформ.
Характеристики апротонного розчинника:
- Через відсутність кислого атома водню апротонні розчинники не можуть функціонувати як донори водневих зв’язків.
- Вони менш успішні в стабілізації заряджених частинок, ніж протонні розчинники, оскільки вони мають нижчу діелектричну проникність.
- У порівнянні з протонними розчинниками апротонні розчинники часто менш полярні та мають нижчу температуру кипіння.
- Порівняно з протонними розчинниками, вони менш схильні до утворення міцних сольватних оболонок навколо іонів.
Таблиця характеристик протонних і апротонних розчинників
| характеристики | Протонний розчинник | Апротонний розчинник |
| Наявність кислого водню | так | Немає |
| Здатність до водневого зв'язку | так | Немає |
| Діелектрична проникність | висока | низький |
| Полярність | висока | низький |
| Точка кипіння | висока | низький |
| Сольватація іонів | сильний | слабкий |
| Приклади | Вода, етанол, метанол, оцтова кислота | Ацетон, ДМСО, ацетонітрил |
Різниця між протонним і апротонним розчинником
Власність | Протонний розчинник | Апротонний розчинник |
| Зберігання даних | Протонні розчинники є полярними рідинами. Речовини з атомами водню можуть розпадатися. | Апротонні розчинники є полярними рідинами. Речовини, позбавлені атомів водню, можна розділити. |
| Утворення водневого зв’язку | У протонному розчиннику здатні утворюватися водневі зв’язки. | У апротонних рідинах не можуть утворюватися водневі зв’язки. |
| Існуючі хімічні зв'язки | Зв'язки O-H і зв'язки N-H багаті протонними розчинниками. | Зв'язки O-H і зв'язки N-H відсутні в апротонних розчинниках. |
| Бажаний тип реакції | Протонні розчинники віддають перевагу реакціям SN1. | Апротонні розчинники віддають перевагу реакціям SN2. |
| Дипольний момент | Високий | Варіюється |
| Кислоти і основи та їх взаємодія | Здатний забезпечувати і поглинати протони. | Може поглинати протони, але не може віддавати. |
| Реакційна здатність з NaOH | Протонувати | Жодної реакції |
| Розчинність солей | добре | Бідний |
| Розчинність газів | Бідний | добре |
| Кислотність | Так | Ні (крім трифтороцтової кислоти) |
| Основність | Так | Варіюється |
| Приклади використання | Кислотно-каталізовані реакції, нуклеофільні заміщення, SN1 | Реакції Фріделя-Крафтса, реакції Гріньяра, SN2 |
Подібність між протонним і апротонним розчинниками
- Обидва типи розчинників містять дипольний момент і можуть розчиняти полярні молекули, роблячи їх полярними розчинниками.
- Органічні молекули, такі як спирти, прості ефіри та кетони, можна розчиняти за допомогою як протонних, так і апротонних розчинників.
- Діючи як середовище для реакції, як протонні, так і апротонні розчинники можуть змінювати швидкість хімічної реакції.
- Обидва типи розчинників можуть впливати на стабільність і реакційну здатність хімічних речовин, таких як іони та радикали.
- Протонні та апротонні розчинники можуть виконувати функції реагентів і каталізаторів у хімічних процесах.
- Обидва типи розчинників здатні витягувати або очищати певні хімічні речовини або молекули із суміші.
Висновок
Підсумовуючи, протонні розчинники є полярними і містять кислий атом водню, тоді як апротонні розчинники не мають кислого атома водню і є менш полярними. Апротонні розчинники менш успішні, ніж протонні розчинники, у стабілізації заряджених частинок і створенні міцних сольватних оболонок навколо іонів. Конкретна хімічна реакція або процес, що здійснюється, а також характеристики реагентів і продуктів впливають на вибір розчинника.
Поширені запитання про протонні та апротонні розчинники
Q1. Чи можна комбінувати протонні та апротонні розчинники?
Протонні та апротонні розчинники можна комбінувати для утворення розчинника з проміжними характеристиками.
Q2. Чи може апротонний розчинник брати участь у кислотно-основних процесах?
Так, оскільки вони містять кислі атоми водню, які можуть давати протон, протонні розчинники можуть брати участь у кислотно-основних процесах.
Q3. Як температура впливає на розчинність у протонних і апротонних розчинниках?
Підвищення температури розчиненої речовини може загалом збільшити її розчинність в обох типах розчинників, однак можуть бути винятки залежно від окремої розчиненої речовини та розчинника.
Q4. Які популярні застосування апротонних розчинників?
Апротонні розчинники часто використовуються в процесах органічної хімії, таких як нуклеофільні заміщення, реакції Гріньяра та реакції Фріделя-Крафтса. Крім того, їх можна використовувати як розчинники в літій-іонних батареях та інших електрохімічних додатках.
Q5. Яку роль відіграє водневий зв’язок у протонних розчинниках?
Існування водневих зв’язків у протонних розчинниках може мати істотний вплив на хімічні процеси, оскільки це впливає на реакційну здатність і стабільність конкретних хімічних сполук.
