Protonering

Protonering is die toevoeging van 'n proton, oftewel die kern van 'n waterstofatoom (H⁺) tot 'n atoom, molekuul, of ioon, wat daardeur die gekonjugeerde suur vorm. 'n Paar voorbeelde sluit in

• die protonering van water deur swaelsuur:

  H₂SO₄ + H₂O ⇌ H₃O⁺ + HSO−4

• die protonering van isobuteen om 'n karbokatioon te vorm:

  (CH₃)₂C=CH₂ + HBF₄ ⇌ (CH₃)₃C⁺ + BF−4

• die protonering van ammoniak om die ioniese verbinding ammoniumchloried uit ammoniak en waterstofchloried te vorm:

  NH_3(g) + HCl_(g) → NH₄Cl_(s)

Protonering is 'n fundamentele chemiese reaksie en is 'n stap in baie stoigiometriese en katalitiese prosesse. Sommige ione en molekules kan meer as eenkeer geprotoneer word, en staan dus as "polibasies" bekend, soos die geval is by baie biologiese makromolekules. Protonering en deprotonering (verwydering van 'n proton) kom in die meeste suur-basis reaksies voor; dit is trouens die kern van meeste suur-basis-reaksie teorieë. 'n Brønsted–Lowry suur word gedefinieer as'n chemiese stof wat 'n ander stof protoneer. Wanneer 'n substraat geprotoneer word, verhoog sy massa en sy lading elk met een eenheid, wat dit 'n noodsaaklike stap maak in sekere analitiese prosedures soos byvoorbeeld elektrosproei massaspektrometrie. Protonering of deprotonering van 'n molekuul of ioon kan baie ander chemiese eienskappe verander, nie net die lading en massa nie, byvoorbeeld hydrofiele karakter, reduksiepotensiaal en optiese eienskappe kan almal verander.

Snelheid van protonering en deprotonering

Protoneringsreaksies is dikwels vinnige, gedeeltelik as gevolg van die hoë mobiliteit van protone in baie oplosmiddels. Die snelheid van protonering hou verband met die sterkte van die protonerende suur: protonering deur swak sure is stadiger as protonering van die dieselfde basis deur sterk sure. Die snelheid van protonering en deprotonering kan stadig wees wanneer protonering beduidende strukturele veranderinge veroorsaak.

Omkeerbaarheid en katalise

Normaalweg is protonering omkeerbaar, en die gekonjugeerde basis is onveranderd deur die protonering. In sommige gevalle veroorsaak protonering egter isomerisasie. cis-Alkene kan byvoorbeeld met behulp van 'n katalitiese hoeveelheid van 'n protoneringsreagent omgeskakel word na trans-alkene. Die meganismes van baie ensieme, byvoorbeeld die serien hydrolases, behels omkeerbare protonering van substrate.