Protonácia

Protonácia je chemický proces, v ktorom sa vodíkový katión (teda protón, H+, respektíve hydrón) naviaže na atóm, molekulu alebo ión, čím vzniká jej konjugovaná kyselina. Opačný proces, kedy sa z Brønsted–Lowryho kyseliny odštiepi vodíkový katión (protón), je deprotonácia. Medzi príklady patria: 

 protonácia molekuly vody kyselinou sírovou:
 H2SO4 + H2O ⇌  H3O+ + -
 protonácia izobuténu za vzniku karbokatiónu:
 (CH3)2C=CH2 + HBF4 ⇌ (CH3)3C+ + 
 protonácia amoniaku za vzniku chloridu amónneho, ktorý vzniká reakciou amoniaku a chlorovodíku:
 NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s)

Význam 
Protonácia je základná chemická reakcia a je to dôležitý krok v mnohých stechiometrických a katalytických procesoch. Niektoré ióny a molekuly môžu byť protonované niekoľkokrát, vtedy sa označujú ako polybazické, čo platí hlavne pre mnohé makromolekuly (ale i pre mnohé malé molekuly). 

Protonácia a deprotonácia (pridanie a odstránenie vodíkového katiónu) je základom acidobázických reakcií a tieto procesy tvoria jadro teórie týchto reakcií. Brønsted–Lowryho kyselina je definovaná ako chemická látka, ktorá je schopná odštiepiť protón (vodíkový katión). Po protonácii substrátu sa jeho hmotnosť a náboj zväčšia obe o jedna, čo je esenciálny krok v niektorých analytických metódach, napríklad elektrosprejová hmotnostná spektrometria.

Protonácia a deprotonácia molekuly či iónu môže zmeniť jeho chemické vlastnosti, nielen jeho náboj a hmotnosť, ale napríklad aj ich reaktivitu, hydrofilicitu, optické vlastnosti, rozpustnosť a redukčný potenciál. Zmena farby molekuly sa využíva v prípade acidobázických indikátorov.

Rýchlosť 
Protonácia je zvyčajne veľmi rýchla, čiastočne kvôli vysokej mobilite (pohyblivosti) protónov v mnohých rozpúšťadlách. Rýchlosť protonácie je závislá na kyslosti protónujúcej látky (kyseliny) – slabé kyseliny protónujú danú látku pomalšie než silné kyseliny. Rýchlosť protonácie a deprotonácie môže byť obzvlášť pomalá, ak tieto procesy vedú k významnej zmene štruktúry.

Reverzibilita a katalýza 
Protonácia je zvyčajne reverzibilná a štruktúra i väzbovosť konjugovanej bázy sú zvyčajne zachované. V niektorých prípadoch však protonácia vedie k izomerizácii, napríklad cis-alkény sa môžu zmeniť na trans-alkény v prítomnosti katalytického množstva protonačného činidla. Mnohé enzýmy, napríklad serínové hydrolázy, využívajú mechanizmus, ktorý zahŕňa reverzibilnú protonáciu substrátu.

Referencie

Pozri aj 
 Deprotonácia
 Disociačná konštanta kyselín
 Molekulárna autoionizácia

Zdroj 

Chemické reakcie
Reakčné mechanizmy