Dismutazione (chimica)
In chimica, la disproporzione[1] (o dismutazione) o reazione di disproporzionamento[2] è un particolare tipo di reazione di ossidoriduzione, nella quale un elemento E di un dato reagente in parte si ossida e in parte si riduce nei prodotti della reazione di ossidoriduzione stessa.[3]
La reazione opposta, detta comproporzione (o sinproporzione[1]),[4] si ha quando, a partire da reagenti in cui un elemento E è presente in due stati di ossidazione, uno maggiore e uno minore, si forma un prodotto in cui E è in uno stato di ossidazione intermedio tra i due.[5]
Più in generale il termine si può applicare a qualsiasi processo dove due specie chimiche uguali reagiscono formando due specie diverse:[6]
Questa definizione più generale non si applica solo a reazioni di ossidoriduzione, ma anche ad reazioni di autoionizzazione come ad esempio l'autoionizzazione dell'acqua.
Storia
[modifica | modifica wikitesto]Il primo a descrivere e studiare in dettaglio una reazione di dismutazione fu il chimico finlandese Johan Gadolin. In un articolo pubblicato nel 1788 studiò la procedura impiegata per stagnare recipienti di rame usando tartrati, e riconobbe l'esistenza di diversi stati di ossidazione di un metallo.[7][8] La disproporzione in questione è:
Esempi
[modifica | modifica wikitesto]- Il rame(I) è instabile in soluzione acquosa e si dismuta formando rame metallico (Cu0) e ioni rame(II):[3]
- Il cloro gassoso in soluzione alcalina si disproporziona formando ioni cloruro (Cl−) e ioni ipoclorito (ClO−): (Cl0) → (Cl−I) + (Cl+I); la reazione è complicata dal fatto che lo ione ClO− tende a sua volta a subire ulteriore disproporzione a Cl− e ClO3−.[9]
![{\displaystyle {\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {OH} {\vphantom {A}}^{-}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}^{-}{}+{}\mathrm {ClO} {\vphantom {A}}^{-}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/69d771e174ccbe5c7d59136d226c527c8b4dedc3)
![{\displaystyle {3\,\mathrm {ClO} {\vphantom {A}}^{-}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}^{-}{}+{}\mathrm {ClO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/866306a11c298b99fe489fb0d5f4aa58c75f9270)
- Le soluzioni concentrate di acqua ossigenata (perossido di idrogeno, O−I) si decompongono rapidamente in presenza di alcali o altri catalizzatori in acqua (O−II) e ossigeno molecolare (O0), che si sviluppa dalla soluzione come bollicine, provocando una disproporzione dell'ossigeno:[3]
![{\displaystyle {2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a6b31753a4221cf700e7a0f6f056ce5f00fe66ff)
- Quando il diossido di azoto (NIV) si scioglie in acqua l'azoto si disproporziona, con formazione di acido nitroso (NIII) e acido nitrico (NV). L'acido nitroso si dismuta a sua volta formando monossido di azoto (NII) e acido nitrico (NV):[3]
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/29e4e27d91f1d98323d55463852cc82e78f9ae1e)
![{\displaystyle {3\,\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {NO} {}+{}\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1fb8cb2f9f858012d8c5e40b90c9ed9a6689537d)
- La reazione di Cannizzaro è un esempio di disproporzione nel campo della chimica organica. In presenza di basi forti e concentrate, nelle aldeidi prive di atomi di idrogeno in posizione α rispetto al carbonile dell'aldeide RCHO (CI), avviene una disproporzione del carbonio. Il prodotto di ossidazione è un acido carbossilico (CIII), e il prodotto di riduzione è un alcool (C−1).[10]
![{\displaystyle {2\,\mathrm {R} {-}\mathrm {CHO} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {R} {-}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {R} {-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {OH} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/76fb2374c7ce5f1bf6528531db4c7771646215c3)
Nel caso particolare dell'aldeide formica H2CO, la reazione è analoga e produce acido formico e alcol metilico,[11] ma cambiano gli stati di ossidazione: (C0) → (CII) + (C−II).
- Un esempio particolare in chimica organica è quello delle dismutazioni radicaliche. In reazioni di questo tipo, lo stato di ossidazione dell'atomo di carbonio centrale nel radicale a sinistra cresce e lo stato di ossidazione dell'atomo di carbonio centrale del radicale a destra diminuisce. Formalmente parlando, un atomo di H viene trasferito dal radicale di sinistra al radicale di destra.
Dismutazioni biologiche
[modifica | modifica wikitesto]In biochimica si chiamano talvolta dismutazioni biologiche alcune reazioni che hanno luogo nel metabolismo cellulare, per esempio la fermentazione, in assenza di ossigeno, di lattato e acetato dal piruvato per opera di due enzimi, la latticodeidrogenasi e la piruvicodeidrogenasi e la formazione di 3-fosfoglicerato nei cloroplasti durante la reazione fotosintetica di fissazione dell'anidride carbonica, reazione anch'essa catalizzata da un particolare enzima.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- 1 2 Reazioni redox, su PCC Group Product Portal, 5 ottobre 2023. URL consultato il 15 agosto 2026.
- ↑ Ricerca per disproporzione - Treccani, su Treccani. URL consultato il 15 agosto 2026.
- 1 2 3 4 Housecroft e Sharpe 2018
- ↑ Reazioni chimiche, su docenti.unina.it, p. 84. URL consultato il 15 agosto 2026.
- ↑ Duward Shriver, Mark Weller e Tina Overton, Inorganic Chemistry, 6ª ed., W. H. Freeman and Company, 2014, p. 168, ISBN 978–1–4292–9906–0.
- ↑ IUPAC 2019
- ↑ Gadolin 1788
- ↑ Pyykkö e Orama 1988
- ↑ Greenwood e Earnshaw 1997
- ↑ John McMurry, Organic chemistry, 8ª ed., Brooks/Cole, Cengage Learning, 2012, p. 750, ISBN 978-0-8400-5444-9.
- ↑ Peter Sykes, A guidebook to mechanism in organic chemistry, sesta, Longman, 1986, pp. 216-217, ISBN 978-0-582-44695-3.
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- J. Gadolin, Om Kopparens förmåga at fälla Tenn utur dess Uplösning i Vinstens-syra, in K. Sv. Vet. Acad. Handl., 1788, pp. 186-197.
- (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
- (EN) C. E. Housecroft e A. G. Sharpe, Inorganic chemistry, 5ª ed., Harlow (England), Pearson Education Limited, 2018, ISBN 978-1-292-13414-7.
- IUPAC, disproportionation, su IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 3rd ed, International Union of Pure and Applied Chemistry, 2019. URL consultato il 2 aprile 2024.
- (EN) P. Pyykkö e O. Orama, Johan Gadolin's 1788 paper mentioning the several oxidation states of tin and their disproportionation reaction, in New J. Chem., vol. 12, n. 11-12, 1988, pp. 881-883.
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