דיספרופורציונציה

דיספרופורציונציה (Disproportionation) היא תגובת חמצון-חיזור בה יסוד אחד משמש הן כמחמצן והן כמחזר כך שמתקבלים 2 תוצרים אחד בדרגת חמצון גבוהה יותר (תוצר חמצון) והשני בדרגת חמצון נמוכה יותר (תוצר חיזור).

תגובת הדיספרופורציונציה הראשונה שתוארה במפורט על ידי הכימאי הפיני יוהאן גדולין בשנת 1788 הייתה של מלחי חומצה טרטרית של בדיל:

$2Sn^{2+}\longrightarrow Sn+Sn^{4+}$

דוגמה לתגובת דיספרופוציונציה היא פירוק באור של קלומל Hg₂Cl₂:

$Hg_{2}Cl_{2}\longrightarrow Hg+HgCl_{2}$

דרגת החמצון של הכספית במולקולת הקלומל במגיבים 1+, בתגובה נשבר הקשר כספית-כספית ביון המורכב Hg₂⁺² ומתקבלת כספית מתכתית (דרגת חמצון 0) שהיא תוצר חיזור והחומר היוני HgCl₂ בו דרגת החמצון של הכספית 2+ והוא תוצר החמצון של התגובה.

תגובות דיספרופורציונציה

• כלור גזי מגיב עם מים בתגובת שיווי משקל מתקבל תוצר בו הכלור בדרגת חמצון 1- ותוצר בו אטום הכלור בדרגת חמצון 1+:

$Cl_{2}+2H_{2}O\rightleftarrows HOCl+H_{3}O^{+}+Cl^{-}$

בסביבה בסיסית מתקבל תוצר בו דרגת החמצון של הכלור 5+:

$3Cl_{2}+6OH^{-}\longrightarrow 5Cl^{-}+ClO_{3}^{-}+3H_{2}O$

• תרכובות פלואור של ברום ויוד נוטות לעבור תגובות דיספרופציונציה. למשל תגובת ברום פלואריד (BrF) לקבלת ברום שלוש פלואורי (BrF3):

$3BrF\longrightarrow Br_{2}+BrF_{3}$

ותגובת יוד פלואורי (IF) לקבלת יוד חמש פלואורי:(IF5) $5IF\longrightarrow 2I_{2}+IF_{5}$

• תגובת קניצרו (Cannizzaro reaction) בה הופך אלדהיד לחומצה קרבוקסילית ולאלכוהול. תגובת קניצרו של בנזאלדהיד:

תגובת קניצרו של בנזאלדהיד

• פרוק מי חמצן (תגובה הנעשית בקטליזה של אשלגן יודי או באנזים קטלאז):

$2H_{2}O_{2}\longrightarrow 2H_{2}+2O_{2}$

• תגובת בודואר (Boudouard reaction) המשמשת בין היתר לייצור ננו צינוריות פחמן:

$2CO\rightleftarrows C+CO_{2}$

• תגובת חנקן דו-חמצני עם מים:

$2NO_{2}+H_{2}O\longrightarrow HNO_{3}+HNO_{2}$

ביוכימיה

בעוד שבתהליך הנשימה התאית האירובית אלקטרונים מועברים מהסובסטרט (למשל גלוקוז) למקבל אלקטרונים (חמצן) הרי שבתהליכי תסיסה אנאירוביים חלק מהסובסטרט עצמו צריך לשמש כמחמצן וחלק כמחזר כך שחלק מהאטומים יחוזרו וחלק יחומצנו ותישמר דרגת החמצון הממוצעת של האטומים. תסיסה היא לכן מקרה פרטי של דיספרופורציונציה.

• אצל חיידקים אנאירוביים 2 מולקולות חומצה פירובית הופכות לחומצה לקטית וחומצת חומץ
• חיידקים יוצרי מתאן מפיקים אנרגיה בתגובת הדיספורציונציה של חומצה אצטית:

$CH_{3}COOH\longrightarrow CH_{4}+CO_{2}$

• אצל חיידקים המנצלים גפרית כמקור אנרגיה זוהתה תגובת הדיספרפורציונציה:

$4S+6H_{2}O\longrightarrow SO_{4}^{2-}+3H_{2}S+2H_{3}O^{+}$

התגובה ההפוכה

התגובה ההפוכה לדיספרופורציונציה נקראת קומפרופורציונציה (comproportionation) היא מתרחשת כאשר אטום מופיע בשני מצבי חמצון שונים במגיבים ובמצב חמצון אחד (בין שניהם) בתוצרים. כך למשל בתגובה זו: $IO_{3}^{-}+5I^{-}+6H_{3}O^{+}\longrightarrow 3I_{2}+9H_{2}O$

או בתגובת החמצון-חיזור של גפרית המתרחשת בהתפרצות געשית: $2H_{2}S_{(g)}+SO_{2(g)}\longrightarrow 3S_{(s)}+2H_{2}O_{(g)}$

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא דיספרופורציונציה בוויקישיתוף