Диспропорционирование

редактировать

В химии, диспропорционирование, иногда называемое дисмутацией, является окислительно-восстановительной реакцией, в котором одно соединение с промежуточной степенью окисления превращается в два соединения, одно из более высоких и одно из более низких степеней окисления. В более общем смысле этот термин может применяться к любой реакции десимметризации следующего типа: 2 A → A '+ A ", независимо от того, является ли это окислительно-восстановительным процессом или каким-либо другим типом процесса.

Содержание

1 Примеры
- 1.1 Обратная реакция
2 История
3 Дополнительные примеры
4 Биохимия
5 См. Также
6 Ссылки

Примеры

Хлорид ртути (I) диспропорционирует при УФ -облучение:

Hg2Cl2→ Hg + HgCl 2

Фосфорная кислота диспропорционируется при нагревании с образованием фосфорной кислоты и фосфина :

4 H. 3PO. 3→ 3 H 3PO4+ PH 3

Как упоминалось выше, реакции десимметризации иногда называют диспропорционированием, о чем свидетельствует термическое разложение бикарбоната:

2 HCO. 3→ CO. 3+ H 2CO3

Степени окисления остаются постоянными в этой кислотно-основной реакции. Этот процесс также называется автоионизацией.

Другой вариант диспропорционирования - радикальное диспропорционирование, в котором два радикала образуют алкан и алкен.

Обратная реакция n

Обратное диспропорционирование, например, когда соединение в промежуточной степени окисления образуется из предшественников более низкого и высокого степеней окисления, называется компропорционированием, также известным как синпропорционирование.

История

Первая реакция диспропорционирования, которая должна быть подробно изучена, была:

2 Sn → Sn + Sn

Она была исследована с использованием тартратов Йохан Гадолин в 1788 году. В шведской версии своей статьи он назвал это «söndring».

Дополнительные примеры

Газообразный хлор реагирует с разбавленным гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия, хлората натрия и воды. Ионное уравнение этой реакции выглядит следующим образом:

3 Cl 2 + 6 OH → 5 Cl + ClO 3 + 3 H 2O

Реагент газообразный хлор находится в степень окисления 0. В продуктах хлор в ионе Cl имеет степень окисления -1, будучи уменьшенной, тогда как степень окисления хлора в ионе ClO 3 составляет +5, что указывает на то, что он был окислен..

Разложение многочисленных межгалогенных соединений включает диспропорционирование. Фторид брома подвергается реакции диспропорционирования с образованием трифторида брома и брома :

3 BrF → BrF 3 + Br 2

Дисмутация от супероксида свободного радикала до пероксида водорода и кислорода, катализируемого в живых системах ферментом супероксиддисмутазой :

2 O 2 + 2 H → H 2O2+ O 2

Степень окисления кислорода составляет -1/2 в супероксидном свободнорадикальном анионе, -1 в пероксиде водорода и 0 в кислороде..

В реакции Канниццаро , альдегид превращается в спирт и карбоновую кислоту. В связанной реакции Тищенко продукт органической окислительно-восстановительной реакции представляет собой соответствующий сложный эфир. В перегруппировке Корнблюма – ДеЛамара пероксид превращается в кетон и спирт.
Диспропорционирование пероксида водорода в воду и кислород, катализируемый либо йодидом калия, либо ферментом каталазой :

2 H 2O2→ 2 H 2 O + O 2

В реакции Будуара, оксид углерода диспропорционирует до углерода и диоксида углерода. Реакция, например, используется в способе получения углеродных нанотрубок, диспропорционатов монооксида углерода высокого давления при катализе на поверхности частицы железа:

2 CO → C + CO 2

Азот имеет степень окисления +4 в диоксиде азота, но когда это соединение вступает в реакцию с водой, оно образует как азотную кислоту, так и азотистую кислоту, где азот имеет степени окисления +5 и +3 соответственно:

2 NO 2 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2

Дитионит подвергается кислотному гидролизу до тиосульфата и бисульфита :

2 S. 2O. 4+ H. 2O → S. 2O. 3+ 2 HSO. 3

Дитионит также подвергается щелочному гидролизу в сульфит и сульфид :

3 Na. 2S. 2O. 4+ 6 NaOH → 5 Na. 2SO. 3+ Na. 2S + 3 H. 2O

Дитионат получают на в больших масштабах путем окисления охлажденного водного раствора диоксида серы с помощью диоксида марганца :

2 MnO. 2+ 3 SO. 2→ MnS. 2O. 6+ MnSO. 4

Биохимия

В 1937 году Ганс Адольф Кребс, открывший цикл лимонной кислоты, носящий его имя, подтвердил анаэробную дисмутацию пировиноградной кислоты в молочную кислоту, уксусную кислоту и CO2 некоторыми бактериями в соответствии с к глобальной реакции:

2 пировиноградная кислота + H 2 O → молочная кислота + уксусная кислота + CO 2

Дисмутация пировиноградной кислоты в других малых органических молекулах (этанол + CO 2, или лактат и ацетат, в зависимости от условий окружающей среды) также является важным этапом в реакциях ферментации. Реакции ферментации также можно рассматривать как диспропорционирование или дисмутацию биохимические реакции. Действительно, донор и акцептор электронов в окислительно-восстановительных реакциях, обеспечивающих химическую энергию в этих сложных биохимических системах, являются одними и теми же органическими молекулами. одновременно действуя как восстановитель или окислитель.

Другим примером реакции биохимической дисмутации является диспропорционирование ацетальдегида в этанол и уксусную кислоту.

Во время дыхания электроны переносятся от субстрата (донора электронов ) к акцептору электронов в ферментационной части молекулы субстрата сам принимает электроны. Следовательно, ферментация представляет собой тип диспропорционирования и не включает в себя общее изменение степени окисления субстрата. Большинство ферментативных субстратов представляют собой органические молекулы. Однако редкий тип ферментации может также включать диспропорционирование неорганических соединений серы в некоторых сульфатредуцирующих бактериях.