Dissosiasjon (kjemi)

I kjemi forstås dissosiasjon (fra det latinske dissociare "å skille") som den stimulerte eller automatiske prosessen med å dele en kjemisk forbindelse i to eller flere molekyler , atomer eller ioner . Graden av dissosiasjon eller dissosiasjonskonstanten brukes som et mål på dissosiasjonen . Graden av dissosiasjon indikerer forholdet mellom de dissosierte partiklene og den formelle startkonsentrasjonen av den useparerte kjemiske forbindelsen. Den dissosiasjon energi er den energisom er nødvendig for å bryte en kjemisk binding .

Dissosiasjon av gasser og termisk dissosiasjon

De første metodene for å bestemme molær masse var basert på damptetthetsmålinger. Imidlertid var det sporadiske avvik, noe som førte til teoretiske konklusjoner om at molekyler i gassfasen må dissosieres.

Begrepet dissosiasjon ble laget i 1857 av Henri Étienne Sainte-Claire Deville . Ved bestemmelse av damptettheten til uorganiske og organiske forbindelser fant Cannizzaro, Kopp og Kekulé avvik i molmassene i gassfasen. Gasstettheten var ofte lavere enn forventet. Sainte-Claire Deville var i stand til å bestemme en lavere tetthet av fosforpentaklorid i gassfasen, samtidig som han observerte en grønnaktig farge og konkluderte ut fra dette at fosforpentaklorid må ha brutt seg ned i klor og fosfortriklorid. Ved oppvarming av ammoniumklorid i et tynt rør, var Pebal og Skraup i stand til å demonstrere med lakmus at ammoniumkloridet dissosierer seg i gassfasen til ammoniakk og saltsyre gjennom de forskjellige gasshastighetene (glassrør med innsnevring for å måle effusjonen, se Thomas Graham (kjemiker) ).

Termiske dissosiasjoner er vanligvis mye langsommere enn elektrolytiske dissosiasjoner. Et eksempel på termisk dissosiasjon er gitt av dinitrogen tetroxide , som er til stede i form av fargeløse krystaller ved -10 ° C. Ved oppvarming dissosierer molekylet seg i det intenst brunrøde nitrogendioksydet :

.

Denne reaksjonen er reversibel. Ved avkjøling blir prøven misfarget igjen på grunn av rekombinasjonen for å danne dinitrogentetroksid. Dissosiasjoner forekommer spesielt med makromolekyler ved relativt lave temperaturer.

Ved oppvarming av peroksider eller azoforbindelser, hvis bindinger dissosieres termisk ved rundt 150 ° C, dannes radikaler. Radikaler kan bestemmes med elektron-spinnresonansspektroskopi ( ESR-spektroskopi ).

Fotokjemisk dissosiasjon

Hvis molekyler blir dissosiert etter at de har gått over i en elektronisk eksitert tilstand på grunn av absorpsjon av lys, snakker man om fotokjemisk dissosiasjon eller også om fotolyse eller fotodissosiasjon. Fotolyse er et viktig aspekt av atmosfærisk kjemi og er av forberedende og industriell betydning.

Elektrolytisk dissosiasjon

Elektrolytisk dissosiasjon er reversibel nedbrytning av en kjemisk forbindelse i anioner og kationer i et løsningsmiddel (f.eks. Salter i vann). Ionene blir deretter omgitt ( solvatisert ) av løsningsmiddel og dermed fritt bevegelige, noe som resulterer i elektrisk ledningsevne . Slike løsninger kalles elektrolytter .

I de såkalte virkelige eller permanente elektrolyttene er ionene allerede til stede i det faste stoffet (→ ionegitter ). Når det gjelder fast bordsalt, er Na + og Cl - ioner allerede tilstede i gitteret . Når saltet er oppløst i vann, dannes det nå fritt bevegelige ioner i vannet. Når salter dissosieres i ioner, blir den svært høye gitterenergien i krystallet brukt opp av hydratiseringsenergi under oppløsningsprosessen.

I de såkalte potensielle elektrolyttene er det ingen ionebindinger i de rene stoffene. Som et rent stoff er de ikke ledere . Ved innføring av disse rene stoffer (AB) i et løsningsmiddel, blir dannelsen av ioner utføres ved en kjemisk reaksjon mellom oppløst stoff og oppløsningsmiddel: . En forutsetning for en slik reaksjon er en polær binding mellom del A og B av forbindelsen (AB) og et polært løsningsmiddel. For eksempel, hvis ren eddiksyre tilsettes vann, dannes kationer og anioner

Hvis gassen hydrogenklorid (HCl) blir introdusert i vann, dannes en elektrolytisk løsning, som kalles saltsyre :

.

Hvis gassen ammoniakk (NH 3 ) føres inn i vann, dannes kationer og anioner :

Likevektsreaksjonene i disse eksemplene kalles også protolyse . Denne oppførselen fører til syrenes karakter av syrene (f.eks. Eddiksyre ) og til basiskarakteren til basene (f.eks. Ammoniakk ). Den elektriske ledningsevnen til disse løsningene er det eksperimentelle beviset på dannelsen av fritt bevegelige anioner og kationer.

Dissosiasjon i organisk kjemi

Kunnskap om dissosiasjon er også av stor betydning i organisk kjemi.

Mange organiske reaksjoner er bare mulig hvis karboksylsyrer og hydroksylgrupper er til stede som anioner slik at materialomdannelser slik som alkyleringer kan utføres. Hammet studerte dissosiasjonen av organiske baser og karboksylsyrer i vann og forskjellige løsningsmidler. De første undersøkelsene av dannelsen av organometalliske forbindelser ble utført av Conant og Wheland. I 1965 satte Cram deretter opp en surhetsskala (MSAD-skala) for forskjellige hydrokarbonmolekyler; EM Arnett bestemte dissosiasjonskonstantene for estere, amider, tioler, aminer og fenoler i 1963. På grunnlag av disse surhetsskalaene kan organiske kjemikere lettere estimere hvilken base som er nødvendig for en stoffkonvertering.

Se også

Individuelle bevis

  1. Ther Walther Nernst: Teoretisk kjemi fra synspunktet til Avogadros styre og termodynamikk , 5. utgave, utgitt av Ferdinand Enke 1907, s. 346-347.
  2. ↑ Sur la dissociation ou la decomposition spontanee des corps sons l'influence de la chaleur, Compt. gjengi. 45 , 857 (1857).
  3. ↑ Liebigs Ann. 128, 199 (1862).
  4. ↑ Exners repert. d. Phys. 21 , 501 (1884).
  5. ^ LP Hammet: Physikalische Organic Chemie, Verlag Chemie 1973, kap. 9.
  6. ↑ LP Hammett, AJ Deyrup, J. Am. Chem. Soc. 54, 272 (1932).
  7. ↑ JB Conant, GW Wheland, J. Am. Chem. Soc. 54, 1212 (1932).
  8. ↑ K. Ziegler og H. Wollschitt, Ann. 479, 123 (1930).