分子の自動イオン化
化学において、分子の自動イオン化（または自己イオン化）とは、同じ物質の分子間でイオンが生成される化学反応である。純粋な液体が部分的にイオンに解離する場合、自己イオン化すると言われる。[1] ：163 ほとんどの場合、このような反応におけるすべての原子の酸化数は変化しない。このような自動イオン化は、プロトン性（H+
転移）、または非プロトン性。
例
プロトン性溶媒
プロトン性溶媒はしばしば何らかの自動イオン化（この場合は自動プロトン分解）を起こす。
![{\displaystyle {2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {OH} {\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5e80fa1c81a9749d36e363fcfee70e1c5870421c)
- [1] : 217
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {NH} {\vファントム {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vファントム {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/90f5dae7a2c7a78aff33b21572deadd26e3b41c1)
- [1] : 223
![{\displaystyle {2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {HSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e372474dd3fe2e343168f44c872d4ce31b2044dd)
- ここで、2つのHF間のプロトン移動はF −と3番目のHFのホモアソシエーションと組み合わさってHFを形成する。−2[1] : 221
![{\displaystyle {3\,\mathrm {HF} {}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {F} {\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {HF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vファントム {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f587f93874fef1c5fe3dda8b16c5247f94031a06)
非プロトン性溶媒
![{\displaystyle {2\,\mathrm {PF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {PF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}{\vphantom {A}}^{-}{}+{}\mathrm {PF} {\vファントム {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\vファントム {A}}^{+}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5b7a01d6dcadc2c6bbce3a1ecf916362ae096fe5)
- [1] : 217 ここで窒素の酸化数は（+4と+4）から（+3と+5）に変化します。
![{\displaystyle {\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {NO} {\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/260087943b77b55d48fb9bc19c50e1a487e29890)
- [1] : 224
![{\displaystyle {2\,\mathrm {BrF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {BrF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {BrF} {\vファントム {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\vファントム {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/54f2cf5e716a42ce286ded62fac87fc1728b26f0)
これらの溶媒はすべて、窒素またはハロゲンのいずれかの奇数原子番号を持つ。これらの原子は、一価の非ラジカルイオン（少なくとも1つの奇数原子番号を持つ必要がある）の形成を可能にし、これが最も好ましい自動イオン化生成物となる。前述のプロトン性溶媒では、この役割に水素が用いられる。二酸化硫黄や二酸化炭素など、偶数原子番号の原子しか持たない溶媒では、自動イオン化ははるかに不利となる。
錯体化学
自動イオン化は純粋な液体や固体に限らない。金属錯体の溶液もこの性質を示す。例えば、FeX 2 (テルピリジン) (X = Cl または Br) 型の化合物は自動イオン化に対して不安定であり、[Fe(テルピリジン) 2 ] 2+ [FeX 4 ] 2−を形成する。[3]
参照
参考文献
- ^ abcdef Housecroft CE; Sharpe AG (2005).無機化学（第2版）. ピアソン. ISBN 0130-39913-2。
- ^ Finch, A.; Fitch, AN; Gates, PN (1993). 「五塩化リンの準安定相の結晶構造と分子構造」. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (11): 957– 958. doi :10.1039/C39930000957.
- ^ 鎌田 憲治; 鈴木 明; 中井 雄三; 中澤 秀雄, 「テルピリジン誘導体を補助配位子とする鉄錯体によるアルケンの触媒ヒドロシリル化」, Organometallics 2012, 31, 3825-3828. doi :10.1021/om300279t
