Противоион

В химии противоион », произносится (иногда пишется как « противоион как таковой) — это ион , который сопровождает ионную разновидность , чтобы поддерживать электрическую нейтральность. В поваренной соли (NaCl, также известной как хлорид натрия) ион натрия (положительно заряженный) является противоионом иона хлорида (отрицательно заряженного) и наоборот.

Противоион чаще называют анионом или катионом , в зависимости от того, заряжен он отрицательно или положительно. Таким образом, противоионом аниону будет катион, и наоборот.

В биохимии противоионы обычно имеют расплывчатое определение. В зависимости от заряда белки связаны с множеством более мелких анионов и катионов. В растительных клетках анион малат часто накапливается в вакуоли , снижая водный потенциал и стимулируя расширение клеток. Чтобы сохранить нейтралитет, К ⁺ ионы часто накапливаются в виде противоиона. ионов Проникновение через гидрофобные клеточные стенки опосредовано ионно-транспортными каналами . Нуклеиновые кислоты анионные, соответствующие катионы часто представляют собой протонированные полиамины .

Межфазная химия

Противоионы — это подвижные ионы в ионообменных полимерах и коллоидах . ^[1] Ионообменные смолы представляют собой полимеры с суммарным отрицательным или положительным зарядом. Катионообменные смолы состоят из анионного полимера с противокатионами, обычно Na. ⁺ (натрий). Смола имеет более высокое сродство к сильно заряженным противокатионам, например Ca. ²⁺ (кальций) в случае умягчения воды . Соответственно, анионообменные смолы обычно поставляются в форме хлорида Cl. ⁻, который представляет собой высокомобильный противоанион.

Противоионы используются в катализе фазового переноса . В типичном применении липофильный противокатион, такой как бензалконий, солюбилизирует реагенты в органических растворителях.

Химический раствор

Растворимость солей в органических растворителях зависит как от катиона, так и от аниона. Растворимость катионов в органических растворителях может быть повышена, если анион является липофильным. Аналогичным образом растворимость анионов в органических растворителях повышается за счет липофильных катионов. Наиболее распространенными липофильными катионами являются катионы четвертичного аммония , называемые «четвертичными солями».

Липофильные контранионы
Тетракис(пентафторфенил)борат лития представляет собой литиевую соль высоколипофильного тетраарилборатного аниона, часто называемого слабокоординирующим анионом . ^[2]
Тетрафенилборат менее липофильен, чем перфторированное производное, но широко используется в качестве осаждающего агента.
Гексафторфосфат — обычный слабокоординирующий анион .
Как показано на примере небольшого тетрафторбората противоаниона ( BF ⁻
₄ ), липофильные катионы имеют тенденцию быть симметричными и однозарядными.

Липофильные противокатионы
Хлорид бис(трифенилфосфин)иминия представляет собой хлоридную соль объемистого липофильного катиона фосфония [Ph ₃ PNPph ₃ ] ⁺.
Хлорид тетрафенилфосфония (C ₆ H ₅ ) ₄ PCl, сокращенно Ph ₄ PCl или PPh ₄ Cl — хлорид симметричного катиона фосфония, который часто используется в металлоорганической химии . Соль арсония также хорошо известна.
Бромидная соль тетрабутиламмония , один из наиболее распространенных противокатионов. Известно множество аналогичных «четвертичных солей».
Катионы щелочных металлов, связанные краун-эфирами , являются обычными липофильными противокатионами, как показано на примере [Li(12-краун-4) ₂ ] ⁺.

Многие катионные металлоорганические комплексы выделяются с инертными некоординирующими противоионами. Тетрафторборат ферроцения является одним из таких примеров.

Электрохимия

Для достижения высокой ионной проводимости электрохимические измерения проводятся в присутствии избытка электролита. В воде электролитом часто является простая соль, например хлорид калия . Для измерений в неводных растворах используют соли, состоящие как из липофильных катионов, так и из анионов, например гексафторфосфат тетрабутиламмония . Даже в таких случаях на потенциалы влияет образование ионных пар , эффект, который усиливается в растворителях с низкой диэлектрической проницаемостью . ^[3]

Стабильность противоиона

Во многих случаях противоион просто обеспечивает заряд и липофильность, что позволяет манипулировать его ионом-партнером. Ожидается, что противоион будет химически инертен. Для контранионов инертность выражается в низкой основности по Льюису . Противоионы в идеале прочные и нереакционноспособные. Для четвертичных противокатионов аммония и фосфония инертность связана с их устойчивостью к деградации сильными основаниями и сильными нуклеофилами.

Ссылки

^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Противоионы ». два : 10.1351/goldbook.C01371
^ И. Кроссинг и И. Раабе (2004). «Некоординирующие анионы - факт или вымысел? Обзор вероятных кандидатов». Angewandte Chemie, международное издание . 43 (16): 2066–2090. дои : 10.1002/anie.200300620 . ПМИД 15083452 .
^ Гейгер, В.Е., Барьер, Ф., «Металлоорганическая электрохимия на основе электролитов, содержащих слабокоординирующие фторарилборатные анионы», Acc. хим. Рез. 2010, 43, 1030. дои : 10.1021/ar1000023

[1] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Противоионы ». два : 10.1351/goldbook.C01371

[2] И. Кроссинг и И. Раабе (2004). «Некоординирующие анионы - факт или вымысел? Обзор вероятных кандидатов». Angewandte Chemie, международное издание . 43 (16): 2066–2090. дои : 10.1002/anie.200300620 . ПМИД 15083452 .

[3] Гейгер, В.Е., Барьер, Ф., «Металлоорганическая электрохимия на основе электролитов, содержащих слабокоординирующие фторарилборатные анионы», Acc. хим. Рез. 2010, 43, 1030. дои : 10.1021/ar1000023

[1]

[2]

[3]