Rozdiel medzi protickými a aprotickými rozpúšťadlami: Rozpúšťadlá sú dôležitými zložkami mnohých chemických reakcií, pretože pomáhajú pri rozpúšťaní reaktantov a tvorbe produktov. Nie všetky rozpúšťadlá sú však vyrobené rovnako a ich vlastnosti môžu mať podstatný vplyv na výsledok reakcie. Rozpúšťadlá možno klasifikovať podľa toho, či sú protické alebo aprotické. V nasledujúcom článku sa pozrieme na rozdiely a charakteristiky protických a aprotických rozpúšťadiel.
Čo sú protické rozpúšťadlá?
Polárne rozpúšťadlá nazývané protónové rozpúšťadlá majú atómy vodíka viazané na elektronegatívne atómy, ako je fluór, kyslík alebo dusík. Schopnosť týchto rozpúšťadiel generovať vodíkové väzby s inými molekulami ich definuje. Voda, etanol, metanol, kyselina octová a amoniak sú niektoré protické rozpúšťadlá.
Vlastnosti protického rozpúšťadla:
- Protické rozpúšťadlá obsahujú kyslý atóm vodíka, môžu fungovať ako sprostredkovateľ aj ako akceptor vodíkovej väzby.
- Sú účinné pri stabilizácii nabitých druhov, ako sú ióny, pretože majú vysokú dielektrickú konštantu.
- Protické rozpúšťadlá majú často vysokú teplotu varu a sú polárne.
- Sú schopné vodíkovej väzby, čo im umožňuje vytvárať robustné solvatačné obaly okolo katiónov a aniónov.
Čo sú aprotické rozpúšťadlá?
Atóm vodíka nie je v aprotických kvapalinách spojený s elektronegatívnym atómom. Tieto rozpúšťadlá sa vyznačujú svojou neschopnosťou interagovať s inými molekulami prostredníctvom vodíkových väzieb. Acetón, dimetylsulfoxid (DMSO), hexán a chloroform sú príklady aprotických rozpúšťadiel.
Vlastnosti aprotického rozpúšťadla:
- Kvôli nedostatku kyslého atómu vodíka nemôžu aprotické rozpúšťadlá fungovať ako donory vodíkových väzieb.
- Sú menej úspešné pri stabilizácii nabitých druhov ako protické rozpúšťadlá, pretože majú nižšiu dielektrickú konštantu.
- V porovnaní s protickými rozpúšťadlami sú aprotické rozpúšťadlá často menej polárne a majú nižšiu teplotu varu.
- V porovnaní s protickými rozpúšťadlami sú menej náchylné na vytváranie robustných solvatačných obalov okolo iónov.
Tabuľka charakteristík protických a aprotických rozpúšťadiel
| Charakteristika tostring java metóda | Protické rozpúšťadlo | Aprotické rozpúšťadlo |
| Prítomnosť kyslého vodíka | Áno | Nie |
| Schopnosť vodíkovej väzby | Áno | Nie |
| Dielektrická konštanta | vysoká | nízka |
| Polarita | vysoká | nízka |
| Bod varu | vysoká | nízka |
| Rozpúšťanie iónov | silný | slabý |
| Príklady čo je gb | Voda, etanol, metanol, kyselina octová | Acetón, DMSO, acetonitril |
Rozdiel medzi protickým a aprotickým rozpúšťadlom
Nehnuteľnosť | Protické rozpúšťadlo | Aprotické rozpúšťadlo |
| Uchovávanie údajov | Protické rozpúšťadlá sú polárne kvapaliny. Látky s atómami vodíka sa môžu rozpadnúť. | Aprotické rozpúšťadlá sú polárne kvapaliny. Látky bez atómov vodíka môžu byť oddelené. |
| Tvorba vodíkovej väzby | Vodíkové väzby sa môžu vytvárať v protickom rozpúšťadle. | V aprotických kvapalinách sa nemôžu vytvárať vodíkové väzby. |
| Existujúce chemické väzby | O-H väzby a N-H väzby sa vyskytujú v protických rozpúšťadlách. | O-H väzby a N-H väzby v aprotických rozpúšťadlách chýbajú. |
| Preferovaný typ reakcie | Protické rozpúšťadlá uprednostňujú reakcie SN1. | Aprotické rozpúšťadlá uprednostňujú reakcie SN2. |
| Dipólového momentu | Vysoká | Líši sa |
| Kyseliny a zásady a ich interakcie | Schopný poskytovať a absorbovať protóny. | Dokáže absorbovať protóny, ale nemôže darovať. |
| Reaktivita s NaOH | protonát | Žiadna reakcia |
| Rozpustnosť solí | Dobre | Chudobný |
| Rozpustnosť plynov | Chudobný | Dobre |
| Kyslosť | Áno | Nie (okrem kyseliny trifluóroctovej) |
| Zásaditosť | Áno | Líši sa |
| Príklady použitia | Kyselinou katalyzované reakcie, nukleofilné substitúcie, SN1 | Friedel-Craftsove reakcie, Grignardove reakcie, SN2 |
Podobnosti medzi protickým a aprotickým rozpúšťadlom
- Oba typy rozpúšťadiel obsahujú dipólový moment a môžu rozpúšťať polárne molekuly, čo z nich robí polárne rozpúšťadlá.
- Organické molekuly, ako sú alkoholy, étery a ketóny, môžu byť rozpustené s použitím protických aj aprotických rozpúšťadiel.
- Tým, že protické aj aprotické rozpúšťadlá pôsobia ako médium pre reakciu, môžu meniť rýchlosť chemickej reakcie.
- Oba typy rozpúšťadiel môžu ovplyvniť stabilitu a reaktivitu chemických látok, ako sú ióny a radikály.
- Protické a aprotické rozpúšťadlá môžu v chemických procesoch fungovať ako reaktanty aj katalyzátory.
- Oba typy rozpúšťadiel sú schopné extrahovať alebo čistiť určité chemikálie alebo molekuly zo zmesi.
Záver
Záverom možno povedať, že protické rozpúšťadlá sú polárne a obsahujú kyslý atóm vodíka, zatiaľ čo aprotické rozpúšťadlá nemajú kyslý atóm vodíka a sú menej polárne. Aprotické rozpúšťadlá sú menej úspešné ako protické rozpúšťadlá pri stabilizácii nabitých druhov a vytváraní robustných solvatačných obalov okolo iónov. Konkrétna chemická reakcia alebo proces, ktorý sa vykonáva, ako aj charakteristiky reaktantov a produktov ovplyvňujú výber rozpúšťadla.
Často kladené otázky o protických a aprotických rozpúšťadlách
Q1. Môžu sa kombinovať protické a aprotické rozpúšťadlá?
Protické a aprotické rozpúšťadlá sa môžu kombinovať za vzniku rozpúšťadla so strednými charakteristikami.
Q2. Môže sa aprotické rozpúšťadlo zúčastniť acidobázických procesov?
Áno, pretože obsahujú kyslé atómy vodíka, ktoré môžu poskytnúť protón, protické rozpúšťadlá sa môžu zúčastniť acidobázických procesov.
Q3. Ako teplota ovplyvňuje rozpustnosť v protických a aprotických rozpúšťadlách?
Zvýšenie teploty rozpustenej látky môže vo všeobecnosti zvýšiť jej rozpustnosť v oboch typoch rozpúšťadiel, avšak môžu existovať výnimky v závislosti od jednotlivej rozpustenej látky a použitého rozpúšťadla.
Q4. Aké sú obľúbené aplikácie aprotických rozpúšťadiel?
Aprotické rozpúšťadlá sa často používajú v procesoch organickej chémie, ako sú nukleofilné substitúcie, Grignardove reakcie a Friedel-Craftsove reakcie. Okrem toho môžu byť použité ako rozpúšťadlá v lítium-iónových batériách a iných elektrochemických aplikáciách.
Q5. Akú úlohu zohráva vodíková väzba v protických rozpúšťadlách?
Existencia vodíkových väzieb v protických rozpúšťadlách môže mať podstatný vplyv na chemické procesy, pretože ovplyvňuje reaktivitu a stabilitu špecifických chemických látok.