Tabla de Contenidos
Udtrykket “hydratiseringsreaktion” kan referere til en af to forskellige typer kemiske processer afhængigt af den sammenhæng, hvori den anvendes. Det repræsenterer især meget forskellige kemiske reaktioner alt efter, om man taler om organisk kemi eller uorganisk kemi.
Hydreringsreaktioner i organisk kemi
Den gren af kemien, hvor udtrykket hydratiseringsreaktion bruges mest, er i organisk kemi. I dette tilfælde forstås en hydratiseringsreaktion som enhver reaktion, der involverer tilsætning af de grundstoffer, der udgør vandmolekylet, til en multipelbinding eller til en ring, der er udsat for stor vinkelbelastning (såsom en cyclopropylgruppe eller en epoxidgruppe) . Reaktionen involverer brydning af en binding, enten en af pi-bindingerne i multipelbindingen eller en af sigma-bindingerne i tilfælde af stressede cyklusser, hvilket reducerer antallet af umættetheder i moderforbindelsen.
I denne type reaktion er det ene af de to atomer, der oprindeligt var forbundet ved hjælp af en dobbelt- eller tredobbeltbinding, bundet til en hydroxylgruppe (-OH), mens det andet modtager et hydrogenatom og dermed fuldender de to hydrogenatomer. og ilt, der udgør vandmolekylet.
Det skal bemærkes, at selvom nettoreaktionen af hydratisering er tilføjelsen af et vandmolekyle til strukturen af et organisk substrat, kommer hydroxylgruppen og det yderligere hydrogenatom ikke nødvendigvis fra det samme vandmolekyle. På den anden side kan hydreringsreaktionen, afhængigt af typen af substrat, der er involveret, producere forskellige typer produkter, hvilket giver anledning til flere forskellige typer hydratiseringsreaktioner. Disse er beskrevet nedenfor.
Alkenhydreringsreaktion
Det enkleste tilfælde af hydratiseringsreaktioner er hydratiseringen af alkener, de umættede carbonhydrider, der har en carbon-carbon-dobbeltbinding. Hydratiseringsreaktionen af alkener giver en alkohol (R-OH) som produkt, der kan være primær, sekundær eller tertiær afhængig af, hvor substitueret den oprindelige dobbeltbinding var.
Disse reaktioner kan udføres på mange forskellige måder og under anvendelse af en lang række forskellige reagenser eller katalysatorer. Den enkleste af alt er den syrekatalyserede hydratiseringsreaktion af alkener, såsom den, der præsenteres nedenfor som eksempel.
Alkynhydreringsreaktion
Som i tilfældet med alkenhydrering er alkynhydrering tilføjelsen af en -OH-gruppe og et hydrogenatom til to carbonatomer forbundet med en tredobbeltbinding. Reaktionen involverer brydning af en af pi-bindingerne i tredobbeltbindingen, hvorved molekylets umættethed reduceres med én.
Det oprindelige produkt af hydratisering af alkyner er en enol (kombinationen af en alken og en alkohol), hvori hydroxylgruppen er bundet direkte til et sp2-hybridiseret carbonatom, der er en del af en dobbeltbinding med et andet carbonatom carbon . Denne type forbindelse gennemgår ofte en omlejringsproces, hvorigennem den bliver til en carbonylforbindelse. Afhængigt af substitutionsmønsteret for moderalkynen kan denne carbonylforbindelse være et aldehyd (hvis det var en terminal alkyn) eller en keton (på anden måde). Følgende kemiske ligning viser den generelle hydreringsreaktion af alkyner.
Sidstnævnte omlejringsligevægt mellem enolen og det respektive aldehyd eller keton er kendt som keto-enol-tautomerisme og favoriserer næsten altid dannelsen af sidstnævnte.
Aldehyd- og ketonhydreringsreaktion
Aldehyder og ketoner er carbonylforbindelser, det vil sige, at de indeholder en dobbeltbinding mellem kulstof og oxygen. Denne dobbeltbinding kan også gennemgå en hydratiseringsreaktion, i hvilket tilfælde hydroxylgruppen tilføjes til carbonatomet, mens hydrogen binder til carbonyloxygenet og omdanner den til en hydroxylgruppe. Det endelige produkt af reaktionen er en dobbelt alkohol (eller diol) med to hydroxylgrupper knyttet til det samme kulstof, som kaldes geminal diol. Den generelle reaktion for hydratisering af aldehyder og ketoner er præsenteret nedenfor.
Afhængigt af om R1 og /eller R2 er hydrogener eller alkylgrupper, er det henholdsvis et spørgsmål om hydratisering af et aldehyd eller af en keton.
Hydreringsreaktioner i uorganisk kemi
I modsætning til organisk kemi, inden for uorganisk kemi , er hydratiseringsreaktioner de processer, hvor et vandfrit salt absorberer vandmolekyler i veldefinerede støkiometriske proportioner for at danne et hydrat . Dette er ikke saltet, der bliver vådt, men snarere en kemisk reaktion, hvor vandmolekyler binder sig til saltets kation (normalt gennem koordinerede kovalente bindinger) og bliver en del af saltets krystalstruktur.
Ikke alle salte gennemgår hydreringsreaktioner. For eksempel gør natriumchlorid (almindeligt bordsalt) ikke. På den anden side har andre salte en meget markant tendens til at absorbere vandmolekyler, hvor de kan finde dem, såsom kobber(II)sulfat.
De vandmolekyler, der er en del af den krystallinske struktur, kaldes krystallisationsvand, og de ioniske forbindelser, der indeholder krystallisationsvand, kaldes hydrater. På den anden side er de forbindelser, der kan danne hydrater, men som ikke indeholder hydreringsvand, kendt som vandfri salte.
Efter at have etableret alle disse udtryk, kan vi derefter definere en hydratiseringsreaktion i uorganisk kemi som den kemiske reaktion, hvorved et vandfrit salt reagerer med vand for at danne et hydrat. Hydratiseringsvandene er angivet som en del af hydratformlen ved at placere en prik efter den vandfri saltformel, efterfulgt af antallet af vandmolekyler for hver saltformel og til sidst vandformlen (H2O ) .
Følgende er et eksempel på en hydratiseringsreaktion, der involverer kobber(II)sulfat:
Hvordan sker hydrering af vandfri salte?
Hydratiseringsprocessen af vandfri salte kan forekomme på forskellige måder. Den mest almindelige måde er, at vandet fra krystallisationsmolekyler bliver en del af strukturen af det krystallinske faste stof under processen med dannelse af krystallen fra en mættet opløsning (det vil sige under krystallisationsprocessen, deraf navnet).
På den anden side kan hydreringen af vandfri salte også ske spontant, når de nævnte salte udsættes for fugtig luft, i hvilket tilfælde hydratet dannes ved at absorbere vandmolekyler direkte fra gasfasen.
Vandmolekylerne for hydratisering er let at skelne fra de vandmolekyler, der fugter eller fugter det faste stof efter at have adskilt det fra moderopløsningen ved filtrering eller en anden separationsteknik, idet disse ikke let fordamper. Faktisk kan krystaller tørres i lange perioder ved moderate temperaturer uden at dehydrere saltet. Dette skyldes det faktum, at hydratiseringsmolekylerne er stærkt forbundet og fanget i den krystallinske struktur af det faste stof (de er en del af nævnte struktur), og der kræves et minimum af energi for at bryde denne interaktion.
Referencer
Carey, F. (2021). Organisk kemi (9. udg .). MCGRAW HILL UDDANNELSE.
Fernández, G. (nd-a). Aldehyder og ketoner . Organisk kemi – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/aldehidos-y-cetonas.html
Fernandez, G. (sf-b). Alkynhydrering . Organisk kemi – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/alquinos/372-hidratacion-de-alquinos.html
Gutierrez, J. (2010). CARBONYLISKE FORBINDELSER: ALDEHYDER OG KETONER I . Universitetet i La Laguna. https://jgutluis.webs.ull.es/clase29.pdf
Rodrigo, M. (nd). vandfrit salt . Scribd. https://es.scribd.com/document/476198150/anhydrous-salt
