Автопротоліз

А́втопрото́ліз — зворотний процес взаємодії двох молекул амфотерного протонного розчинника, в якому одна з молекул передає протон (виступає кислотою Бренстеда), а друга приймає його (виступає основою). Для протонних розчинників автопротоліз є випадком автоіонізації.

Загальний опис

Внаслідок реакції між двома молекулами розчинника (HSolv) утворюються позитивно і негативно заряджені частинки і встановлюється рівновага:

HSolv + HSolv ${\displaystyle \rightleftarrows }$ H₂Solv⁺ + Solv^-

Найпоширенішим прикладом автопротолізу є взаємодія молекул води:

H₂O + H₂O ${\displaystyle \rightleftarrows }$ H₃O⁺ + OH^-

У реакції автопротолізу беруть участь рідкі розчинники, що мають у своєму складі кислотний атом Гідрогену та неподілену електронну пару для прийому протона H⁺, зокрема неорганічні кислоти (наприклад, флуоридна, сульфатна), рідкий аміак, велика кількість органічних сполук:

HF + HF ${\displaystyle \rightleftarrows }$ H₂F⁺ + F^-

H₂SO₄ + H₂SO₄ ${\displaystyle \rightleftarrows }$ H₃SO₄⁺ + HSO₄^-

NH₃ + NH₃ ${\displaystyle \rightleftarrows }$ NH₄⁺ + NH₂^-

CH₃OH + CH₃OH ${\displaystyle \rightleftarrows }$ CH₃OH₂⁺ + CH₃O^-

CH₃CN + CH₃CN ${\displaystyle \rightleftarrows }$ CH₃CNH⁺ + CH₂CN^-

Катіон, що утворюється в ході такої взаємодії, має назву ліоній, а аніон — ліат.

Константа автопротолізу

Значення pK^a для деяких розчинників^[1][2]

Сульфатна кислота	3,33
Мурашина кислота	6,2
Фтороводень	12,5[3]
Вода	14,00
Оцтова кислота	14,45
Метанол	17,20
Етанол	18,88
Аміак	32,5[4]

Чисельно процес автопротолізу описується константою рівноваги (інша назва іонний добуток):

${\displaystyle \mathrm {K_{HSolv}^{a}={\frac {[H_{2}Solv^{+}][Solv^{-}]}{[HSolv]^{2}}}} }$

У чистому розчиннику та сильнорозведених розчинах [HSolv] = 1, тому рівняння, наприклад, для води прийме вигляд

${\displaystyle \mathrm {K_{H_{2}O}^{a}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]} }$

Оскільки рівноважні концентрації та активності іонів у розчинах є надто малими, на практиці частіше послуговуються від'ємними логарифмами значень:

${\displaystyle \mathrm {pK_{HSolv}^{a}=-lgK_{HSolv}^{a}=pH+pSolv} }$

Див. також

• Іонний добуток води
• Теорії кислот і основ
• Протоліз