Tabla de Contenidos
Терминът „реакция на хидратация“ може да се отнася до един от два различни вида химични процеси в зависимост от контекста, в който се използва. По-специално, той представлява много различни химични реакции в зависимост от това дали говорим за органична химия или неорганична химия.
Реакции на хидратация в органичната химия
Клонът на химията, в който най-често се използва терминът реакция на хидратация, е органичната химия. В този случай реакция на хидратация се разбира като всяка реакция, която включва добавянето на елементите, които изграждат водната молекула, към множествена връзка или към пръстен, подложен на голямо ъглово напрежение (като циклопропилова група или епоксидна група). Реакцията включва разкъсване на връзка, или една от пи връзките в множествената връзка, или една от сигма връзките в случай на стресирани цикли, като по този начин се намалява броят на ненаситеностите в изходното съединение.
При този тип реакция единият от двата атома, които първоначално са били свързани чрез двойна или тройна връзка, е свързан с хидроксилна група (-ОН), докато другият получава водороден атом, като по този начин завършва двата водорода. и кислород, който изгражда водната молекула.
Трябва да се отбележи, че въпреки че общата реакция на хидратация е добавянето на водна молекула към структурата на органичен субстрат, хидроксилната група и допълнителният водороден атом не идват непременно от една и съща водна молекула. От друга страна, в зависимост от вида на използвания субстрат, реакцията на хидратация може да произведе различни видове продукти, което води до няколко различни типа реакции на хидратация. Те са описани по-долу.
Реакция на хидратиране на алкени
Най-простият случай на реакции на хидратация е този на хидратация на алкени, онези ненаситени въглеводороди, които имат двойна връзка въглерод-въглерод. Реакцията на хидратиране на алкените дава алкохол (R-OH) като продукт, който може да бъде първичен, вторичен или третичен в зависимост от това колко е заместена първоначалната двойна връзка.
Тези реакции могат да се извършат по много различни начини и с помощта на голямо разнообразие от различни реагенти или катализатори. Най-простата от всички е реакцията на киселинно катализирана хидратация на алкени, като тази, представена по-долу като пример.
Реакция на алкинна хидратация
Както в случая на хидратация на алкен, хидратацията на алкин е добавянето на –OH група и водороден атом към два въглеродни атома, свързани с тройна връзка. Реакцията включва разкъсване на една от пи връзките на тройната връзка, като по този начин намалява ненаситеностите на молекулата с една.
Първоначалният продукт на хидратация на алкините е енол (комбинацията от алкен и алкохол), в който хидроксилната група е свързана директно към sp2-хибридизиран въглероден атом, който е част от двойна връзка с друг въглероден атом, въглерод . Този тип съединение често претърпява процес на пренареждане, чрез който се превръща в карбонилно съединение. В зависимост от модела на заместване на изходния алкин, това карбонилно съединение може да бъде алдехид (ако е бил краен алкин) или кетон (в противен случай). Следното химично уравнение показва общата реакция на хидратация на алкините.
Последното равновесие на пренареждане между енола и съответния алдехид или кетон е известно като кето-енол тавтомеризъм и почти винаги благоприятства образуването на последния.
Реакция на хидратиране на алдехид и кетон
Алдехидите и кетоните са карбонилни съединения, т.е. те съдържат двойна връзка между въглерод и кислород. Тази двойна връзка може също да претърпи реакция на хидратация, в който случай хидроксилната група се присъединява към въглеродния атом, докато водородът се свързва с карбонилния кислород, превръщайки го в хидроксилна група. Крайният продукт от реакцията е двоен алкохол (или диол) с две хидроксилни групи, прикрепени към един и същ въглерод, който се нарича геминален диол. Общата реакция за хидратиране на алдехиди и кетони е представена по-долу.
В зависимост от това дали R1 и /или R2 са водородни или алкилови групи, става въпрос съответно за хидратиране на алдехид или кетон.
Реакции на хидратация в неорганичната химия
За разлика от органичната химия, в областта на неорганичната химия , реакциите на хидратация са тези процеси, при които безводна сол абсорбира водни молекули, в добре дефинирани стехиометрични пропорции, за да образува хидрат . Това не е намокряне на солта, а по-скоро химическа реакция, при която водните молекули се свързват с катиона на солта (обикновено чрез координатни ковалентни връзки) и стават част от кристалната структура на съединението на солта.
Не всички соли преминават през реакции на хидратация. Например натриевият хлорид (обикновената трапезна сол) не го прави. От друга страна, други соли имат много подчертана тенденция да абсорбират водни молекули от където и да ги намерят, като меден (II) сулфат.
Водните молекули, които са част от кристалната структура, се наричат кристализационни води, а йонните съединения, които съдържат кристализационни води, се наричат хидрати. От друга страна, онези съединения, които могат да образуват хидрати, но не съдържат хидратиращи води, са известни като безводни соли.
След като установихме всички тези термини, можем да дефинираме реакцията на хидратация в неорганичната химия като химическа реакция, чрез която безводна сол реагира с вода, за да образува хидрат. Водите на хидратация са посочени като част от формулата на хидрата чрез поставяне на точка след формулата на безводната сол, последвана от броя на водните молекули за всяка формула на солта и накрая формулата на водата (H2O ) .
Следното е пример за реакция на хидратация, включваща меден (II) сулфат:
Как протича хидратацията на безводни соли?
Процесът на хидратация на безводни соли може да се случи по различни начини. Най-често срещаният начин е водата на кристализационните молекули да стане част от структурата на кристалното твърдо вещество по време на процеса на образуване на кристала от наситен разтвор (тоест по време на процеса на кристализация, откъдето идва и името му).
От друга страна, хидратирането на безводни соли може също да се случи спонтанно, когато споменатите соли са изложени на влажен въздух, в който случай хидратът се образува чрез абсорбиране на водни молекули директно от газовата фаза.
Водните молекули на хидратацията се различават лесно от водните молекули, които намокрят или овлажняват твърдото вещество след отделянето му от основния разтвор чрез филтруване или друга техника на разделяне, тъй като те не се изпаряват лесно. Всъщност кристалите могат да се сушат за дълги периоди при умерени температури, без да се дехидратира солта. Това се дължи на факта, че хидратиращите молекули са силно свързани и уловени в кристалната структура на твърдото вещество (те са част от споменатата структура) и е необходима минимална енергия, за да се прекъсне това взаимодействие.
Препратки
Кери, Ф. (2021). Органична химия (9-то издание ). MCGRAW HILL ОБРАЗОВАНИЕ.
Фернандес, Г. (nd-a). Алдехиди и кетони . Органична химия – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/aldehidos-y-cetonas.html
Фернандес, Г. (sf-b). Алкинова хидратация . Органична химия – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/alquinos/372-hidratacion-de-alquinos.html
Гутиерес, Дж. (2010). КАРБОНИЛНИ СЪЕДИНЕНИЯ: АЛДЕХИДИ И КЕТОНИ I. Университет Ла Лагуна. https://jgutluis.webs.ull.es/clase29.pdf
Родриго, М. (nd). безводна сол . Scribd. https://es.scribd.com/document/476198150/anhydrous-salt
