יינון עצמי של מים

יינון עצמי של מים

יינון עצמי של מים הוא תגובת יינון במים טהורים או בתמיסה מימית, שבה מולקולת מים, ${\ce {H2O}}$, מתפרקת (מאבדת את הגרעין של אחד מאטומי המימן שלה) והופכת ליון הידרוקסיד, ${\ce {OH-}}$. גרעין המימן,${\ce {H+}}$, גורם לפרוטונציה של מולקולת מים נוספת ליצירת הקטיון הידרוניום, ${\ce {H3O+}}$. זוהי דוגמה לאוטופרוטוליזה, ומדגימה את האופי האמפוטרי של מים.

היסטוריה

היינון העצמי של מים הוצע לראשונה בשנת 1884 על ידי סוונטה ארניוס כחלק מהתיאוריה של פירוק יוני, שאותה הציע כדי להסביר את המוליכות של אלקטרוליטים כולל מים. ארניוס כתב את היינון העצמי בתור ${\ce {H2O <=> H+ + OH-}}$. באותו זמן, עדיין לא היה ידוע דבר על מבנה אטומי או חלקיקים תת-אטומיים, ולכן לא הייתה לו סיבה לשקול היווצרות של יון ${\ce {H+}}$ מאטום מימן באלקטרוליזה כסביר פחות מאשר, נניח, היווצרות של יון ${\ce {Na+}}$ מאטום נתרן.

בשנת 1923 הציעו יוהנאס ניקולאוס ברונסטד ומרטין לאורי כי יינון עצמי של מים כולל למעשה שתי מולקולות מים: ${\ce {H2O + H2O <=> H3O+ + OH-}}$. בשלב זה האלקטרון והגרעין התגלו ורתרפורד הראה שגרעין קטן מאוד מאטום. זה יכלול יון פשוט ${\ce {H+}}$ שיתאים לפרוטון עם אפס אלקטרונים. ברונסטד ולאורי הציעו שיון זה אינו קיים חופשי בתמיסה, אלא תמיד מתחבר למולקולת מים (או ממס אחר) כדי ליצור את יון ההידרוניום ${\ce {H3O+}}$ (או ממס אחר שעובר פרוטונציה).

עדויות ספקטרוסקופיות מאוחרות יותר הראו כי פרוטונים רבים למעשה ממוימים על ידי יותר ממולקולת מים אחת. הסימון התיאורי ביותר עבור היון הממוים הוא ${\ce {H+ (aq)}}$, כאשר aq (עבור "מימי") מציין מספר בלתי מוגדר או משתנה של מולקולות מים. עם זאת, הסימונים ${\ce {H+}}$ ו-${\ce {H3O+}}$ עדיין נמצאים בשימוש נרחב גם בגלל חשיבותם ההיסטורית.

לקריאה נוספת

• קתרין דניסטון, ג'וזף טופינג, קים וודראם, רוברט קארט, "עולם הכימיה", הוצאת האוניברסיטה הפתוחה, 2017