Autoprotolýza

Autoprotolýza je chemická reakce, při které mezi dvěma stejnými molekulami rozpouštědla dochází k výměně protonu. Jedna molekula reaguje jako Brønstedova-Lowryho kyselina a druhá jako Brønstedova-Lowryho zásada. Tato reakce probíhá do rovnováhy, a proto je to reakce rovnovážná. Nejznámější je autoprotolýza (autoionizace) vody. Je to chemická reakce, během níž se dvě molekuly vody přemění na hydroxoniový kation H₃O⁺ a hydroxidový anion OH⁻.

Stejně lze popsat i další polární rozpouštědla. Každé rozpouštědlo, které obsahuje vodík schopný disociovat a volné elektronové páry, které jsou schopné jej přijmout, může podstoupit autoprotolýzu.

Při autoprotolýze vody se dvě molekuly vody přemění na hydroxoniový kation H₃O⁺ a hydroxidový anion OH⁻:

${\displaystyle {\ce {2H2O <=> H3O+ + OH-}}}$

Tato rovnice probíhá do rovnováhy popsané rovnovážnou konstantou, která se nazývá iontový součin vody K_w:

K_w = [H₃O⁺][OH⁻],

kde

[H₃O⁺] je molární koncentrace hydroxoniových iontů

[OH⁻] je molární koncentrace hydroxidových iontů

Za standardních podmínek při 25 °C je u čisté vody K_w = 10⁻¹⁴, kdy koncentrace [H₃O⁺] a [OH⁻] jsou stejné a rovnají se10⁻⁷. Čistá voda je tedy neutrální, neboť koncentrace 10⁻⁷ odpovídá hodnotě pH=7. Hodnota K_w je citlivá na teplotu a tlak, zvyšuje se s nárůstem obou těchto veličin. Autoprotolýza vody je důvodem, proč i chemicky čistá voda má alespoň nízkou elektrickou vodivost.

Autoprotolýze podléhají i jiné anorganické i organické sloučeniny, které jsou dostatečně polární a schopné výměny protonu mezi stejnými molekulami.

Například autoprotolýza kapalného amoniaku probíhá podle reakce:

${\displaystyle \mathrm {2\ NH_{3}\ \rightleftharpoons \ NH_{4}^{+}\ +\ NH_{2}^{-}} }$

Iontový součin = 10⁻³²

Autoprotolýza koncentrované kyseliny sírové:

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

Iontový součin = 10⁻⁴

Autoprotolýza fluorovodíku:

${\displaystyle \mathrm {3\ HF\ \rightleftharpoons \ H_{2}F^{+}\ +\ HF_{2}^{-}} }$

Iontový součin = 10^−10,7 (0 °C)

Autoprotolýza kyseliny octové:

${\displaystyle {\ce {2CH3COOH <=> CH3COO- + CH3COOH2+}}}$

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Autoprotolysis na anglické Wikipedii a Autoprotolyse na německé Wikipedii.