Solventi aprotici: reazioni

Solventi aprotici e le loro reazioni molecolari

I solventi aprotici sono una categoria speciale di solventi con una struttura molecolare priva di atomi di idrogeno dissociabili, come l’H⁺. Questi solventi non seguono lo schema di Brønsted-Lowry e danno luogo a un equilibrio di autoionizzazione del tipo AB ⇄ A⁺ + B^–.

Tuttavia, introducendo determinate sostanze nel solvente, è possibile alterare questo equilibrio. Le sostanze che aumentano l’attività della specie carica positivamente, A⁺, sono denominate acidi, mentre quelle che aumentano l’attività della specie carica negativamente, B^–, sono chiamate basi.

In questo articolo, esploreremo le proprietà di alcuni solventi aprotici e le reazioni molecolari che essi presentano.

Biossido di Zolfo

Il biossido di zolfo è un esempio di solvente aprotico. La sua struttura molecolare non planare e la natura polare sono riflesse nella sua costante dielettrica (ε = 15.4). Questo solvente liquido mostra la reazione di ionizzazione:

2 SO₂ ⇄ SO²⁺ + SO₃^2-

Nel biossido di zolfo liquido, le reazioni tra un alogenuro di tionile, SOX₂ (dove X = alogeno), e i solfiti dei metalli alcalini, M₂SO₃ (dove M = metallo alcalino), sono considerate vere e proprie reazioni di neutralizzazione:

Cs₂SO₃ + SOCl₂ ⇄ 2 CsCl + 2 SO₂

Le sostanze in grado di aumentare l’attività dell’ione SO²⁺ o di un composto che lo contiene (SOX₂) possono essere definite acidi, come i pentalogenuri degli elementi del Gruppo 15, capaci di reagire con il biossido di zolfo. D’altra parte, le sostanze che manifestano comportamento basico sono in grado di reagire con cloruro di tionile, come l’ione acetato CH₃COO^– e tiocianato SCN^–.

Alcuni sali possono reagire con il solvente SO₂ causandone la scissione in SO²⁺ e SO₃^2- (reazioni di solvolisi). Si osserva che i sali esistono in forma associata a coppie di ioni.

Un altro comportamento evidenziato è quello anfotero dei solfiti, come il cloruro di alluminio AlCl₃, che è solubile in biossido di zolfo liquido e reagisce con un solfito per dare un composto insolubile, il solfito di alluminio.

Tetrossido di Diazoto

Il tetrossido di diazoto, detto anche ipoazotide, è un altro esempio di solvente aprotico. Esso si trova in equilibrio con la specie monomera biossido di azoto.

N₂O₄ ⇄ 2 NO₂

In fase liquida e gassosa, questo solvente mostra un’equilibrio significativamente influenzato dalla temperatura.

In conclusione, i solventi aprotici e le loro reazioni molecolari presentano un comportamento unico che li rende di particolare interesse nello studio della chimica. La comprensione delle proprietà e delle interazioni di questi solventi è importante per numerosi campi della ricerca scientifica e dell’applicazione pratica.Le proprietà dell’ipoazotide

L’ipoazotide ha una temperatura di fusione di -12.3 °C e bolle a 21.3 °C. Le caratteristiche apolari della molecola e la bassa costante dielettrica (2.42 a 18°C), fanno sì che i composti ionici siano scarsamente solubili nell’ipoazotide, mentre i composti organici sono discretamente solubili. L’ipoazotide dà luogo anche ad un equilibrio di autoionizzazione, simile a quello del biossido di zolfo e dei solventi anfiprotici:

N2O4 ⇄ NO+ + NO3-

Sulla base di questo equilibrio, le sostanze che liberano ioni nitrosile NO+ sono considerate acide e quelle che liberano ioni nitrato NO3- sono considerate basi. In questo senso, gli alogenuri di nitrosile NOX sono acidi, mentre i nitrati sono basi. La reazione che avviene in ipoazotide liquida tra cloruro di nitrosile e nitrato di argento solido è da considerarsi una reazione di neutralizzazione:

NOCl + AgNO3 ⇄ AgCl(s) + N2O4

Molti sali di formula generale MX danno reazioni solvolitiche con ipoazotide secondo il seguente schema:

MX (s) + N2O4 ⇄ MNO3(s) + NOX

Le reazioni acido-base nei solventi biossido di zolfo e ipoazotide possono essere interpretate in termini di trasferimento dello ione ossido O2- da una specie all’altra. Le basi sono le sostanze capaci di cedere uno ione ossido, mentre gli acidi sono le sostanze capaci di accettarlo, e in seguito a tale trasferimento la base e l’acido si trasformano rispettivamente nell’acido e nella base coniugati.

Inoltre, una delle reazioni che avvengono in ipoazotide liquida coinvolge i trialogenuri degli elementi del Gruppo 15 di formula generale AX3 (A = P, As, Sb e Bi; X = F, Cl, Br, I). Questi solventi danno luogo alla reazione di autoionizzazione del tipo generale:

2 AX3 ⇄ AX2+ + AX4-

Le sostanze acide sono quelle capaci di aumentare l’attività della specie positiva AX2+, mentre quelle basiche fanno aumentare l’attività di AX4-. L’acido e la base più forti sono rispettivamente AX2+ e AX4-. Essi reagiscono tra loro secondo la reazione di neutralizzazione:
AX2+ + AX4- ⇄ 2 AX3

Questa reazione acido-base implica il trasferimento di uno ione alogenuro X- dalla specie AX4- alla specie AX2+. La definizione di acidi e basi di questi solventi può essere estesa in questo senso: le basi sono le sostanze capaci di cedere uno ione X- trasformandosi in base coniugata. La reazione di neutralizzazione è rappresentata secondo il seguente schema:
AX4- + AX2+ ⇄ AxX3