Tabla de Contenidos
Ο όρος “αντίδραση ενυδάτωσης” μπορεί να αναφέρεται σε έναν από δύο διαφορετικούς τύπους χημικών διεργασιών ανάλογα με το πλαίσιο στο οποίο χρησιμοποιείται. Συγκεκριμένα, αντιπροσωπεύει πολύ διαφορετικές χημικές αντιδράσεις ανάλογα με το αν μιλάμε για οργανική ή ανόργανη χημεία.
Αντιδράσεις ενυδάτωσης στην οργανική χημεία
Ο κλάδος της χημείας στον οποίο χρησιμοποιείται περισσότερο ο όρος αντίδραση ενυδάτωσης είναι η οργανική χημεία. Σε αυτή την περίπτωση, ως αντίδραση ενυδάτωσης νοείται οποιαδήποτε αντίδραση που περιλαμβάνει την προσθήκη των στοιχείων που συνθέτουν το μόριο του νερού σε έναν πολλαπλό δεσμό ή σε έναν δακτύλιο που υποβάλλεται σε μεγάλη γωνιακή τάση (όπως μια ομάδα κυκλοπροπυλίου ή μια ομάδα εποξειδίου). Η αντίδραση περιλαμβάνει τη διάσπαση ενός δεσμού, είτε ενός από τους δεσμούς pi στον πολλαπλό δεσμό είτε ενός από τους δεσμούς σίγμα στην περίπτωση κύκλων υπό τάση, μειώνοντας έτσι τον αριθμό των ακόρεστων στη μητρική ένωση.
Σε αυτόν τον τύπο αντίδρασης, ένα από τα δύο άτομα που αρχικά συνδέθηκαν μέσω διπλού ή τριπλού δεσμού, συνδέεται με μια ομάδα υδροξυλίου (-ΟΗ), ενώ το άλλο λαμβάνει ένα άτομο υδρογόνου, ολοκληρώνοντας έτσι τα δύο υδρογόνα. οξυγόνο που συνθέτουν το μόριο του νερού.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, αν και η καθαρή αντίδραση της ενυδάτωσης είναι η προσθήκη ενός μορίου νερού στη δομή ενός οργανικού υποστρώματος, η υδροξυλομάδα και το πρόσθετο άτομο υδρογόνου δεν προέρχονται απαραίτητα από το ίδιο μόριο νερού. Από την άλλη πλευρά, ανάλογα με τον τύπο του υποστρώματος που εμπλέκεται, η αντίδραση ενυδάτωσης μπορεί να παράγει διαφορετικούς τύπους προϊόντων, προκαλώντας αρκετούς διαφορετικούς τύπους αντιδράσεων ενυδάτωσης. Αυτά περιγράφονται παρακάτω.
Αντίδραση ενυδάτωσης αλκενίου
Η απλούστερη περίπτωση των αντιδράσεων ενυδάτωσης είναι αυτή της ενυδάτωσης των αλκενίων, εκείνων των ακόρεστων υδρογονανθράκων που έχουν διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα. Η αντίδραση ενυδάτωσης των αλκενίων δίνει μια αλκοόλη (R-OH) ως προϊόν, η οποία μπορεί να είναι πρωτοταγής, δευτεροταγής ή τριτοταγής ανάλογα με το πόσο υποκατεστημένος ήταν ο αρχικός διπλός δεσμός.
Αυτές οι αντιδράσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους και χρησιμοποιώντας μια μεγάλη ποικιλία διαφορετικών αντιδραστηρίων ή καταλυτών. Η απλούστερη από όλες είναι η καταλυόμενη από οξύ αντίδραση ενυδάτωσης των αλκενίων, όπως αυτή που παρουσιάζεται παρακάτω ως παράδειγμα.
Αντίδραση ενυδάτωσης αλκυνίου
Όπως και στην περίπτωση της ενυδάτωσης αλκενίου, η ενυδάτωση αλκυνίου είναι η προσθήκη μιας ομάδας –ΟΗ και ενός ατόμου υδρογόνου σε δύο άτομα άνθρακα που συνδέονται με έναν τριπλό δεσμό. Η αντίδραση περιλαμβάνει τη διάσπαση ενός από τους δεσμούς pi του τριπλού δεσμού, μειώνοντας έτσι τους ακόρεστους του μορίου κατά ένα.
Το αρχικό προϊόν της ενυδάτωσης των αλκυνίων είναι μια ενόλη (ο συνδυασμός ενός αλκενίου και μιας αλκοόλης) στην οποία η ομάδα υδροξυλίου συνδέεται απευθείας με ένα sp2-υβριδισμένο άτομο άνθρακα που είναι μέρος ενός διπλού δεσμού με ένα άλλο άτομο άνθρακα, άνθρακα . Αυτός ο τύπος ένωσης υφίσταται συχνά μια διαδικασία αναδιάταξης, μέσω της οποίας γίνεται μια καρβονυλική ένωση. Ανάλογα με το πρότυπο υποκατάστασης του μητρικού αλκυνίου, αυτή η καρβονυλική ένωση μπορεί να είναι μια αλδεΰδη (αν ήταν τελικό αλκύνιο) ή μια κετόνη (αλλιώς). Η ακόλουθη χημική εξίσωση δείχνει τη γενική αντίδραση ενυδάτωσης των αλκυνίων.
Η τελευταία ισορροπία αναδιάταξης μεταξύ της ενόλης και της αντίστοιχης αλδεΰδης ή κετόνης είναι γνωστή ως ταυτομερισμός κετο-ενόλης και σχεδόν πάντα ευνοεί το σχηματισμό της τελευταίας.
Αντίδραση ενυδάτωσης αλδεΰδης και κετόνης
Οι αλδεΰδες και οι κετόνες είναι καρβονυλικές ενώσεις, δηλαδή περιέχουν διπλό δεσμό μεταξύ άνθρακα και οξυγόνου. Αυτός ο διπλός δεσμός μπορεί επίσης να υποβληθεί σε αντίδραση ενυδάτωσης, στην οποία περίπτωση η ομάδα υδροξυλίου προστίθεται στο άτομο άνθρακα ενώ το υδρογόνο δεσμεύεται στο καρβονυλικό οξυγόνο, μετατρέποντάς το σε ομάδα υδροξυλίου. Το τελικό προϊόν της αντίδρασης είναι μια διπλή αλκοόλη (ή διόλη) με δύο υδροξυλομάδες συνδεδεμένες με τον ίδιο άνθρακα, η οποία ονομάζεται δυαδική διόλη. Η γενική αντίδραση για την ενυδάτωση αλδεΰδων και κετονών παρουσιάζεται παρακάτω.
Ανάλογα με το εάν τα R1 και /ή R2 είναι υδρογόνα ή αλκυλομάδες, είναι ένα ζήτημα, αντίστοιχα, για την ενυδάτωση μιας αλδεΰδης ή μιας κετόνης.
Αντιδράσεις ενυδάτωσης στην ανόργανη χημεία
Σε αντίθεση με την οργανική χημεία, στον τομέα της ανόργανης χημείας , οι αντιδράσεις ενυδάτωσης είναι εκείνες οι διεργασίες κατά τις οποίες ένα άνυδρο άλας απορροφά μόρια νερού, σε καλά καθορισμένες στοιχειομετρικές αναλογίες, για να σχηματίσει μια ένυδρη ένωση . Αυτό δεν είναι το αλάτι που διαβρέχεται, αλλά μάλλον μια χημική αντίδραση κατά την οποία μόρια νερού συνδέονται με το κατιόν του άλατος (συνήθως μέσω ομοιοπολικών δεσμών συντεταγμένων) και γίνονται μέρος της κρυσταλλικής δομής της ένωσης του άλατος.
Δεν υφίστανται όλα τα άλατα αντιδράσεις ενυδάτωσης. Για παράδειγμα, το χλωριούχο νάτριο (κοινό επιτραπέζιο αλάτι) δεν το κάνει. Από την άλλη πλευρά, άλλα άλατα έχουν μια πολύ έντονη τάση να απορροφούν μόρια νερού από όπου και αν τα βρουν, όπως ο θειικός χαλκός (II).
Τα μόρια του νερού που αποτελούν μέρος της κρυσταλλικής δομής ονομάζονται ύδατα κρυστάλλωσης και οι ιοντικές ενώσεις που περιέχουν νερά κρυστάλλωσης ονομάζονται ένυδρα. Από την άλλη πλευρά, εκείνες οι ενώσεις που μπορούν να σχηματίσουν ένυδρα αλλά δεν περιέχουν νερά ενυδάτωσης είναι γνωστές ως άνυδρα άλατα.
Έχοντας καθορίσει όλους αυτούς τους όρους, μπορούμε στη συνέχεια να ορίσουμε μια αντίδραση ενυδάτωσης στην ανόργανη χημεία ως τη χημική αντίδραση με την οποία ένα άνυδρο άλας αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει μια ένυδρη ένωση. Τα νερά ενυδάτωσης υποδεικνύονται ως μέρος της φόρμουλας ένυδρου άλατος τοποθετώντας μια κουκκίδα μετά τον τύπο του άνυδρου άλατος, ακολουθούμενη από τον αριθμό των μορίων νερού για κάθε τύπο άλατος και τέλος τον τύπο νερού (H2O ) .
Το ακόλουθο είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης ενυδάτωσης που περιλαμβάνει θειικό χαλκό(II):
Πώς γίνεται η ενυδάτωση των ανύδρων αλάτων;
Η διαδικασία ενυδάτωσης των ανύδρων αλάτων μπορεί να συμβεί με διαφορετικούς τρόπους. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος είναι ότι το νερό των μορίων κρυστάλλωσης γίνεται μέρος της δομής του κρυσταλλικού στερεού κατά τη διαδικασία σχηματισμού του κρυστάλλου από ένα κορεσμένο διάλυμα (δηλαδή κατά τη διαδικασία κρυστάλλωσης, εξ ου και το όνομά του).
Από την άλλη πλευρά, η ενυδάτωση των ανύδρων αλάτων μπορεί επίσης να συμβεί αυθόρμητα όταν τα εν λόγω άλατα εκτίθενται σε υγρό αέρα, οπότε η ένυδρη ένωση σχηματίζεται απορροφώντας μόρια νερού απευθείας από την αέρια φάση.
Τα μόρια του νερού της ενυδάτωσης διακρίνονται εύκολα από τα μόρια του νερού που διαβρέχουν ή υγραίνουν το στερεό μετά τον διαχωρισμό του από το μητρικό διάλυμα με διήθηση ή άλλη τεχνική διαχωρισμού, καθώς αυτά δεν εξατμίζονται εύκολα. Στην πραγματικότητα, οι κρύσταλλοι μπορούν να στεγνώσουν για μεγάλες περιόδους σε μέτριες θερμοκρασίες χωρίς να αφυδατωθεί το αλάτι. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια ενυδάτωσης είναι ισχυρά συνδεδεμένα και παγιδευμένα στην κρυσταλλική δομή του στερεού (αποτελούν μέρος της εν λόγω δομής) και απαιτείται ελάχιστη ενέργεια για να σπάσει αυτή η αλληλεπίδραση.
βιβλιογραφικές αναφορές
Carey, F. (2021). Organic Chemistry (9η έκδ .). ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ MCGRAW HILL.
Fernández, G. (nd-a). Αλδεΰδες και κετόνες . Οργανική Χημεία – Universitatis Cemia. https://www.quimicaorganica.org/aldehidos-y-cetonas.html
Fernandez, G. (sf-b). Αλκυνική ενυδάτωση . Οργανική Χημεία – Universitatis Cemia. https://www.quimicaorganica.org/alquinos/372-hidratacion-de-alquinos.html
Gutierrez, J. (2010). ΚΑΡΒΟΝΥΛΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ: ΑΛΔΕΥΔΕΣ ΚΑΙ ΚΕΤΟΝΕΣ I . Πανεπιστήμιο της Λα Λαγκούνα. https://jgutluis.webs.ull.es/clase29.pdf
Rodrigo, M. (nd). άνυδρο αλάτι . Scribd. https://es.scribd.com/document/476198150/anhydrous-salt
