Autoprotolisi

L'autoprotolisi è una particolare reazione nella quale viene trasferito un protone^[1] fra due molecole identiche, una delle quali si comporta come un acido di Brønsted e l'altra come una base di Brønsted.^[2] Se una molecola non contiene idrogeno, non può essere soggetta ad autoprotolisi, ma averlo può non essere sufficiente. Una condizione sufficiente è che la molecola sia protica.^[3]^[4]

Un esempio tipico di autoprotolisi è costituito dalla reazione di autoionizzazione dell'acqua:^[5]

2H_{2}O_{(l)}\leftrightharpoons H_{3}O_{(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}

,

la cui costante di equilibrio ha la forma:

K={\frac {a_{H_{3}O^{+}}a_{OH^{-}}}{a_{H_{2}O}^{2}}}=1.8{\cdot }10^{-16}

.

Considerando costante l'attività dell'acqua (55.5 M), si ottiene:

K_{w}=a_{H_{3}O^{+}}a_{OH^{-}}=1.0{\cdot }10^{-14}

.

Equilibri di autoprotolisi analoghe esistono anche in altri liquidi, come nell'ammoniaca liquida:^[5]

2NH_{3}\leftrightharpoons NH_{4}^{+}+NH_{2}^{-}

,

la cui costante di equilibrio ha la forma:

K={\frac {a_{NH_{4}^{+}}a_{NH_{2}^{-}}}{a_{NH_{3}}^{2}}}=10^{-27}

.

Altri esempi di equilibri di autoprotolisi sono l'acido fluoridrico, l'acido nitrico, l'acido fosforico, l'acido solforico, l'acido perclorico, ma anche l'acido formico e gli acidi carbossilici in genere, e altri.^[6]^[7]

Note

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^ Dire "trasferimento di protone" è un uso invalso in gergo chimico, ma non sempre preciso, come in questo caso: qui si intende trasferimento di un ¹H⁺ (protone), o di un ²H⁺ (deuterone, D⁺), o anche di un ³H⁺ (tritone(?), T⁺).
^ (EN) autoprotolysis, su goldbook.iupac.org, IUPAC Gold Book. URL consultato il 21 gennaio 2013.
^ (EN) John R. Rumble (a cura di), Laboratory Solvent Solvents and Other Liquid Reagents, in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 102ª ed., CRC Press/Taylor & Francis, 2021.
^ Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry, Wiley-VCH, 2010, ISBN 978-3-527-30673-2.
^ ^a ^b Silvestroni, p. 422.
^ N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth - Heinemann, 1997, pp. 48-51, ISBN 0-7506-3365-4.
^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, 2ª ed., Piccin, 1999, pp. 377-381, ISBN 88-299-1470-3.