In chimica, la disproporzione (o dismutazione) o reazione di disproporzionamento 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.
La reazione opposta, detta comproporzione (o sinproporzione), 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.
Più in generale il termine si può applicare a qualsiasi processo dove due specie chimiche uguali reagiscono formando due specie diverse:
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
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. La disproporzione in questione è:
Esempi
- Il rame(I) è instabile in soluzione acquosa e si dismuta formando rame metallico (Cu0) e ioni rame(II):
- 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−.
![{\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:
![{\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):
![{\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).
![{\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, 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
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.
Altri progetti
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