Protonación

En química protonación é a adición dun protón (H⁺) a un átomo, molécula, ou ión, formando o ácido conxugado. Algúns exemplos son:

• a protonación da auga polo ácido sulfúrico:

$\mathrm {H_{2}SO_{4}\ +\ H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{3}O^{+}\ +\ HSO_{4}^{-}}$

(a auga ao protonarse convértese en H₃O⁺; simultaneamente desprotónase o ácido sulfúrico)

• a protonación do isobuteno na formación dun carbocatión:

$\mathrm {(CH_{3})_{2}C}$=$\mathrm {CH_{2}\ +\ HBF_{4}\ \rightleftharpoons \ (CH_{3})_{3}C^{+}\ +\ BF_{4}^{-}}$

(o isobuteno ao protonarse convértese nun carbocatión; simultaneamente desprotónase o ácido fluorobórico)

• a protonación do amoníaco na formación do cloruro amónico a partir de amoníaco e cloruro de hidróxeno:

$\mathrm {NH_{3(g)}\ +\ HCl_{(g)}\ \rightarrow \ NH_{4}Cl_{(s)}}$

(o amoníaco ao protonarse convértese en amonio unido ao cloruro; simultaneamente desprotónase o ácido clorhídrico)

A protonación é unha reacción química fundamental e é un paso necesario en moitos procesos estoquiométricos e catalíticos. Algúns ións e moléculas poden sufrir máis dunha protonación e son denominados polibásicos, o cal ocorre en moitas macromoléculas biolóxicas. A protonación e desprotonación ocorre na maioría das reaccións ácido-base, e son o núcleo esencial da maioría das teorías das reaccións ácido-base. Un ácido de Brønsted-Lowry defínese como unha substancia química que protona outra substancia. Ao protonar unha substancia, a masa e a carga da especie química increméntase nunha unidade. Protonar ou desprotonar unha molécula ou un ión altera moitas propiedades químicas ademais do cambio na carga e a masa: hidrofilidade, potencial de redución, propiedades ópticas, entre outros. A protonación é tamén un paso esencial en certos procedementos analíticos como a espectrometría de masas electrosprai.

Velocidade de protonación e desprotonación

As protonacións son a miúdo rápidas, en parte debido á alta mobilidade dos protóns en moitos solventes. A velocidade de protonación está relacionada coa acidez das especies protonantes, porque a protonación por ácidos febles é máis lenta que a protonación da mesma base por ácidos fortes. As velocidades de protonación e desprotonación poden ser especialmente lentas cando a protonación induce cambios estruturais significativos.

Reversibilidade e catálise

Usualmente, as protonacións son reversibles e a base conxugada non cambia ao ser protonada. Porén, nalgúns casos a protonación induce a isomerización. Os cis-alquenos poden ser convertidos a trans-alquenes usando unha cantidade catalítica de axente protonante. Moitos encimas, como as serinas hidrolases, actúan polos mecanismos que implican protonacións reversibles dos substratos.

Véxase tamén

Outros artigos

• Constante de disociación de ácido
• Desprotonación
• Autoionización molecular