Disproportionaatio

Disproportionaatio on kemiallisen hapetus-pelkistysreaktion erikoislaji, jossa saman alkuaineen ennestään samalla hapetusasteella olleista atomeista osa hapettuu, osa pelkistyy.

Esimerkkejä

Disproportionaatio esiintyy muun muassa joidenkin siirtymämetallien ioneilla, kun saman alkuaine voi esiintyä yhdisteissään eri hapetus­asteilla. Esimerkiksi kupari voi yhdisteissään esiintyä joko Cu⁺ tai Cu²⁺ -ioneina, mutta näistä vain Cu²⁺ -ionit ovat pysyviä vesi­liuoksissa. Jos jotakin Cu⁺-ioneja sisältävää suolaa liuotetaan veteen, osa ioneista hapettuu Cu²⁺ -ioneiksi ja osa pelkistyy metalliseksi kupariksi:

• 2 Cu⁺ ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ Cu²⁺ + Cu^[1]

Tämä reaktio tapahtuu, koska reaktion Cu⁺ + e^- ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ Cu(s) elektrodipotentiaali on +0,52 V mutta reaktion Cu² + e- ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ Cu⁺ vain +0,159 V, joten Cu⁺ on voimakkaampi hapetin kuin Cu²⁺.^[1]

Tällainen reaktio tapahtuu muun muassa, kun kupari(I)oksidia (Cu_O) lisätään rikkihappoliuokseen. Kokonais­reaktio on tällöin

• Cu₂O ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ Cu(s) + CuO

tai ionireaktioksi kirjoitettuna

• Cu₂O (S) + 2H⁺ ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ Cu(s) + Cu²⁺ + H₂O.

Disproportionaatio voi esiintyä myös ko­va­lentti­silla yhdisteillä. Esimerkiksi dityppitetraoksidissa (N₂O₄) typpi on hapetus­asteella +IV, mutta tämän yhdisteen liuetessa veteen syntyy sekä typpihappoa, jossa typen hapetu­saste on +V, että typpihapoketta, jossa sen hapetu­saste on +III:

• N₂O₄ + 2 H₂O ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ HNO₂ + HNO₃^[2]

Vetyperoksidi (H₂O₂) on epävakaa yhdiste, joka hajoaa herkästi dis­pro­portinoi­tu­malla vedeksi ja vapaaksi hapeksi:

2 H₂O2 ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ 2 H₂O + O₂.^[3]

Myös orgaanisessa kemiassa esiintyy dis­pro­portio­naatio­reaktioita. Esimerkiksi Cannizzaro-reaktiossa väkevä kaliumhydroksidi voi saada bentsaldehydin dis­pro­portinoi­tu­maan niin, että osa siitä hapettuu bentsoe­hapoksi, osa pelkistyy bentsyylialkoholiksi:

• 2 C₆H₅COH ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ C₆H₅COOH + C₆H₅CH₂OH^[4]

Lähteet

1. Antti Kivinen, Osmo Mäkitie: Kemia, s. 261. Otava, 1988. ISBN 951-1-10136-6
2. Kivinen, Mäkitie, s. 351
3. Kivinen, Mäkitie, s. 366
4. Pentti Mälkönen: Orgaaninen kemia, s. 110. Otava, 1979. ISBN 951-1-05378-7