수화반응이란?

“수화 반응”이라는 용어는 사용되는 상황에 따라 두 가지 유형의 화학 공정 중 하나를 의미할 수 있습니다. 특히 유기화학이냐 무기화학이냐에 따라 매우 다른 화학반응을 나타낸다.

유기 화학에서의 수화 반응

수화 반응이라는 용어가 가장 많이 사용되는 화학 분야는 유기 화학입니다. 이 경우, 수화 반응은 물 분자를 구성하는 요소를 다중 결합 또는 큰 각도 변형(예: 사이클로프로필 그룹 또는 에폭사이드 그룹)을 받는 고리에 추가하는 모든 반응으로 이해됩니다 . 이 반응은 다중 결합의 파이 결합 중 하나 또는 스트레스 사이클의 경우 시그마 결합 중 하나의 결합 파괴를 수반하여 모 화합물의 불포화 수를 줄입니다.

이러한 유형의 반응에서 원래 이중 또는 삼중 결합에 의해 연결된 두 개의 원자 중 하나는 수산기(-OH)에 연결되고 다른 하나는 수소 원자를 받아 두 개의 수소를 완성합니다. 물 분자를 구성하는 산소.

수화의 알짜 반응은 유기 기질의 구조에 물 분자를 추가하는 것이지만 수산기와 추가 수소 원자가 반드시 동일한 물 분자에서 나오는 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 한편, 관련된 기질의 유형에 따라 수화 반응은 여러 유형의 생성물을 생성할 수 있으며, 여러 유형의 수화 반응을 야기합니다. 아래에 설명되어 있습니다.

알켄 수화 반응

수화 반응의 가장 간단한 경우는 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 불포화 탄화수소인 알켄의 수화입니다. 알켄의 수화 반응은 생성물로서 알코올(R-OH)을 제공하며, 이는 초기 이중 결합이 어떻게 치환되었는지에 따라 1차, 2차 또는 3차가 될 수 있습니다.

이러한 반응은 매우 다양한 시약 또는 촉매를 사용하여 다양한 방식으로 수행할 수 있습니다. 가장 간단한 것은 예를 들어 아래에 제시된 것과 같은 알켄의 산 촉매 수화 반응입니다.

알킨 수화 반응

알켄 수화의 경우와 마찬가지로 알킨 수화는 삼중 결합으로 연결된 두 개의 탄소 원자에 -OH 그룹과 수소 원자를 추가하는 것입니다. 이 반응은 삼중 결합의 파이 결합 중 하나를 끊어서 분자의 불포화도를 1만큼 줄이는 것과 관련이 있습니다.

알킨 수화의 초기 생성물은 하이드록실 그룹이 다른 탄소 원자 탄소와 이중 결합의 일부인 sp2-혼성화된 탄소 원자에 직접 결합된 에놀(알켄과 알코올의 조합) ^입니다 . 이러한 유형의 화합물은 종종 재배열 과정을 거쳐 카르보닐 화합물이 됩니다. 모 알킨의 치환 패턴에 따라 이 카르보닐 화합물은 알데하이드(말단 알킨인 경우) 또는 케톤(그렇지 않은 경우)일 수 있습니다. 다음 화학 방정식은 알킨의 일반적인 수화 반응을 보여줍니다.

에놀과 각각의 알데하이드 또는 케톤 사이의 후자의 재배열 평형은 케토-에놀 호변이성질로 알려져 있으며 거의 ​​항상 후자의 형성을 선호합니다.

알데히드 및 ​​케톤 수화 반응

알데히드와 케톤은 카르보닐 화합물입니다. 즉, 탄소와 산소 사이에 이중 결합이 있습니다. 이 이중 결합은 또한 수화 반응을 겪을 수 있으며, 이 경우 수산기가 탄소 원자에 추가되고 수소가 카르보닐 산소에 결합하여 수산기로 변환됩니다. 반응의 최종 생성물은 동일한 탄소에 2개의 수산기가 부착된 이중 알코올(또는 디올)이며, 이를 제미날 디올이라고 합니다. 알데하이드와 케톤의 수화에 대한 일반적인 반응은 다음과 같습니다.

_R1 및/또는 R2가 _수소 또는 알킬기 인지 여부에 따라 각각 알데히드 또는 케톤의 수화에 대한 문제입니다.

무기 화학에서의 수화 반응

유기 화학과 달리 무기 화학 분야에서 수화 반응은 무수염이 잘 정의된 화학양론적 비율로 물 분자를 흡수하여 수화물을 형성하는 과정 입니다 . 이것은 젖는 소금이 아니라 물 분자가 소금의 양이온에 결합하고(보통 배위 공유 결합을 통해) 소금 화합물의 결정 구조의 일부가 되는 화학 반응입니다.

모든 염이 수화 반응을 겪는 것은 아닙니다. 예를 들어, 염화나트륨(일반적인 식염)은 그렇지 않습니다. 반면에 다른 염은 황산구리(II)와 같이 물 분자를 찾을 수 있는 모든 곳에서 물 분자를 흡수하는 경향이 매우 뚜렷합니다.

결정 구조의 일부인 물 분자를 결정수라고 하며, 결정수를 포함하는 이온 화합물을 수화물이라고 합니다. 한편, 수화물을 형성할 수 있지만 수화수를 포함하지 않는 화합물을 무수 염이라고 합니다.

이 모든 용어를 정립하고 나면 무기 화학에서 수화 반응을 무수 염이 물과 반응하여 수화물을 형성하는 화학 반응으로 정의할 수 있습니다. 수화수는 무수 염 공식 뒤에 점을 표시하고 각 염 공식에 대한 물 분자 수와 마지막으로 물 공식(H2O)을 표시하여 수화물 공식의 일부로 표시 됩니다 _.

다음은 황산구리(II)와 관련된 수화 반응의 예입니다.

무수 염의 수화는 어떻게 발생합니까?

무수 염의 수화 과정은 다양한 방식으로 발생할 수 있습니다. 가장 일반적인 방법은 결정화 분자의 물이 포화 용액에서 결정을 형성하는 과정(즉, 결정화 과정 동안, 따라서 그 이름)에서 결정질 고체 구조의 일부가 되는 것입니다.

한편, 무수 염의 수화는 상기 염이 습한 공기에 노출될 때 자발적으로 발생할 수 있으며, 이 경우 수화물은 기상에서 직접 물 분자를 흡수하여 형성됩니다.

수화의 물 분자는 쉽게 증발하지 않는다는 점에서 여과 또는 다른 분리 기술에 의해 모액으로부터 고체를 분리한 후 고체를 적시거나 적시는 물 분자와 쉽게 구별됩니다. 사실 결정체는 소금을 탈수시키지 않고 적당한 온도에서 장기간 건조시킬 수 있습니다. 이것은 수화 분자가 고체의 결정 구조(상기 구조의 일부임)에 강력하게 연결되고 갇혀 있으며 이 상호 작용을 끊는 데 최소한의 에너지가 필요하기 때문입니다.

참조

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