Razlika med protičnimi in aprotičnimi topili: Topila so pomembne sestavine številnih kemičnih reakcij, ker pomagajo pri raztapljanju reaktantov in ustvarjanju produktov. Vendar niso vsa topila izdelana enako in njihove lastnosti lahko bistveno vplivajo na rezultat reakcije. Topila lahko razvrstimo glede na to, ali so protična ali aprotična. V naslednjem članku si bomo ogledali razlike in značilnosti protičnih in aprotičnih topil.
Kaj so protična topila?
Polarna topila, imenovana protonska topila, imajo atome vodika, vezane na elektronegativne atome, kot so fluor, kisik ali dušik. Zmogljivost teh topil za ustvarjanje vodikove vezi z drugimi molekulami jih definira. Voda, etanol, metanol, ocetna kislina in amoniak so nekatera protična topila.
Značilnosti Protic topila:
- Protonska topila vsebujejo kisli vodikov atom, lahko delujejo kot dajalec in akceptor vodikove vezi.
- Učinkoviti so pri stabilizaciji nabitih vrst, kot so ioni, ker imajo visoko dielektrično konstanto.
- Protonska topila imajo pogosto visoko vrelišče in so polarna.
- Sposobni so tvoriti vodikove vezi, kar jim omogoča ustvarjanje robustnih solvacijskih lupin okoli kationov in anionov.
Kaj so aprotična topila?
Atom vodika ni povezan z elektronegativnim atomom v aprotičnih tekočinah. Ta topila se razlikujejo po tem, da ne morejo komunicirati z drugimi molekulami preko vodikovih vezi. Aceton, dimetil sulfoksid (DMSO), heksan in kloroform so primeri aprotičnih topil.
Značilnosti aprotičnega topila:
- Zaradi pomanjkanja kislega vodikovega atoma aprotična topila ne morejo delovati kot donorji vodikove vezi.
- So manj uspešni pri stabilizaciji nabitih zvrsti kot protična topila, ker imajo nižjo dielektrično konstanto.
- V primerjavi s protičnimi topili so aprotična topila pogosto manj polarna in imajo nižje vrelišče.
- V primerjavi s protičnimi topili so manj nagnjeni k tvorbi robustnih solvacijskih lupin okoli ionov.
Tabela značilnosti protičnih in aprotičnih topil
| Značilnosti | Protično topilo | Aprotično topilo |
| Prisotnost kislega vodika | ja | št |
| Sposobnost vodikove vezi | ja | št |
| Dielektrična konstanta | visoka | nizka |
| Polarnost | visoka | nizka |
| Vrelišče | visoka | nizka |
| Raztapljanje ionov kako prebrati datoteko json | močan | šibka |
| Primeri | Voda, etanol, metanol, ocetna kislina | Aceton, DMSO, acetonitril |
Razlika med protičnim in aprotičnim topilom
Lastnina | Protično topilo | Aprotično topilo |
| Hramba podatkov | Protonska topila so polarne tekočine. Snovi z vodikovimi atomi lahko razpadejo. | Aprotična topila so polarne tekočine. Snovi brez vodikovih atomov je mogoče ločiti. |
| Tvorba vodikove vezi | V protičnem topilu se lahko tvorijo vodikove vezi. | V aprotičnih tekočinah se vodikove vezi ne morejo tvoriti. |
| Obstoječe kemične vezi | O-H vezi in N-H vezi so bogate s protičnimi topili. | O-H vezi in N-H vezi niso prisotne v aprotičnih topilih. |
| Prednostna vrsta reakcije | Protonska topila dajejo prednost reakcijam SN1. | Aprotična topila dajejo prednost reakcijam SN2. |
| Dipolni moment | visoko | Različno |
| Kisline in baze ter njihove interakcije | Sposoben zagotoviti in absorbirati protone. | Lahko absorbira protone, ne more pa jih donirati. |
| Reaktivnost z NaOH | Protonat | Brez reakcije |
| Topnost soli | Dobro | Ubogi |
| Topnost plinov | Ubogi | Dobro |
| Kislost | ja | Ne (razen za trifluoroocetno kislino) |
| Bazičnost | ja | Različno |
| Primeri uporabe | Kislinsko katalizirane reakcije, nukleofilne substitucije, SN1 | Friedel-Craftsove reakcije, Grignardove reakcije, SN2 |
Podobnosti med protičnim in aprotičnim topilom
- Obe vrsti topil vsebujeta dipolni moment in lahko raztopita polarne molekule, zaradi česar postaneta polarni topili.
- Organske molekule, kot so alkoholi, etri in ketoni, je mogoče raztopiti z uporabo protičnih in aprotičnih topil.
- Ker delujejo kot medij za reakcijo, lahko protična in aprotična topila spremenijo hitrost kemične reakcije.
- Obe vrsti topil lahko vplivata na stabilnost in reaktivnost kemičnih vrst, kot so ioni in radikali.
- Protonska in aprotična topila lahko delujejo kot reaktanti in katalizatorji v kemičnih procesih.
- Obe vrsti topil lahko ekstrahirata ali očistita določene kemikalije ali molekule iz mešanice.
Zaključek
Skratka, protična topila so polarna in vsebujejo kisli vodikov atom, medtem ko aprotična topila nimajo kislega vodikovega atoma in so manj polarna. Aprotična topila so manj uspešna kot protična topila pri stabilizaciji nabitih zvrsti in ustvarjanju robustnih solvacijskih lupin okoli ionov. Določena kemična reakcija ali postopek, ki se izvaja, ter lastnosti reaktantov in produktov vplivajo na izbiro topila.
Pogosta vprašanja o protičnem in aprotičnem topilu
Q1. Ali je mogoče kombinirati protična in aprotična topila?
Protonska in aprotična topila lahko kombiniramo, da tvorimo topilo z vmesnimi lastnostmi.
Q2. Ali lahko aprotično topilo sodeluje v kislinsko-bazičnih procesih?
Da, ker vsebujejo kisle atome vodika, ki lahko dajo proton, protična topila lahko sodelujejo v kislinsko-bazičnih procesih.
Q3. Kako temperatura vpliva na topnost v protičnih in aprotičnih topilih?
Zvišanje temperature topljenca lahko na splošno poveča njegovo topnost v obeh vrstah topil, vendar lahko obstajajo izjeme, odvisno od posameznega topljenca in vključenega topila.
Q4. Katere so priljubljene aplikacije za aprotična topila?
Aprotična topila se pogosto uporabljajo v procesih organske kemije, kot so nukleofilne substitucije, Grignardove reakcije in Friedel-Craftsove reakcije. Poleg tega jih je mogoče uporabiti kot topila v litij-ionskih baterijah in drugih elektrokemičnih aplikacijah.
V5. Kakšno vlogo ima vodikova vez v protičnih topilih?
Obstoj vodikove vezi v protičnih topilih ima lahko velik vpliv na kemične procese, ker vpliva na reaktivnost in stabilnost določenih kemičnih vrst.