Tabla de Contenidos
Termenul „reacție de hidratare” se poate referi la unul dintre cele două tipuri diferite de procese chimice, în funcție de contextul în care este utilizat. În special, reprezintă reacții chimice foarte diferite, în funcție de faptul că se vorbește despre chimie organică sau chimie anorganică.
Reacții de hidratare în chimia organică
Ramura chimiei în care termenul de reacție de hidratare este folosit cel mai mult este în chimia organică. În acest caz, o reacție de hidratare este înțeleasă ca orice reacție care implică adăugarea elementelor care alcătuiesc molecula de apă la o legătură multiplă sau la un inel supus unei tensiuni unghiulare mari (cum ar fi o grupare ciclopropil sau o grupare epoxid). Reacția presupune ruperea unei legături, fie una dintre legăturile pi din legătura multiplă, fie una dintre legăturile sigma în cazul ciclurilor tensionate, reducând astfel numărul de nesaturații din compusul de bază.
În acest tip de reacție, unul dintre cei doi atomi care au fost legați inițial prin intermediul unei legături duble sau triple, este legat de o grupare hidroxil (-OH), în timp ce celălalt primește un atom de hidrogen, completând astfel cei doi hidrogeni. oxigenul care formează molecula de apă.
Trebuie remarcat faptul că, deși reacția netă de hidratare este adăugarea unei molecule de apă la structura unui substrat organic, gruparea hidroxil și atomul de hidrogen suplimentar nu provin neapărat din aceeași moleculă de apă. Pe de altă parte, în funcție de tipul de substrat implicat, reacția de hidratare poate produce diferite tipuri de produse, dând naștere la mai multe tipuri diferite de reacții de hidratare. Acestea sunt descrise mai jos.
Reacția de hidratare a alchenei
Cel mai simplu caz de reacții de hidratare este cel al hidratării alchenelor, acele hidrocarburi nesaturate care au o dublă legătură carbon-carbon. Reacția de hidratare a alchenelor dă un alcool (R-OH) ca produs, care poate fi primar, secundar sau terțiar, în funcție de cât de substituită a fost legătura dublă inițială.
Aceste reacții pot fi efectuate în multe moduri diferite și folosind o mare varietate de reactivi sau catalizatori diferiți. Cea mai simplă dintre toate este reacția de hidratare catalizată de acid a alchenelor, cum ar fi cea prezentată mai jos cu titlu de exemplu.
Reacția de hidratare alchinică
Ca și în cazul hidratării alchenei, hidratarea alchinei este adăugarea unei grupări –OH și a unui atom de hidrogen la doi atomi de carbon legați printr-o legătură triplă. Reacția implică ruperea uneia dintre legăturile pi ale legăturii triple, reducând astfel nesaturațiile moleculei cu una.
Produsul inițial al hidratării alchinelor este un enol (combinația dintre o alchenă și un alcool) în care gruparea hidroxil este legată direct de un atom de carbon hibridizat cu sp2 care face parte dintr-o dublă legătură cu un alt atom de carbon . Acest tip de compus suferă frecvent un proces de rearanjare, prin care devine un compus carbonil. În funcție de modelul de substituție al alchinei părinte, acest compus carbonil poate fi o aldehidă (dacă a fost o alchina terminală) sau o cetonă (în caz contrar). Următoarea ecuație chimică arată reacția generală de hidratare a alchinelor.
Ultimul echilibru de rearanjare între enol și aldehida sau cetona respectivă este cunoscut sub numele de tautomerism ceto-enol și aproape întotdeauna favorizează formarea acesteia din urmă.
Reacția de hidratare a aldehidelor și cetonelor
Aldehidele și cetonele sunt compuși carbonilici, adică conțin o dublă legătură între carbon și oxigen. Această dublă legătură poate suferi și o reacție de hidratare, caz în care gruparea hidroxil se adaugă la atomul de carbon, în timp ce hidrogenul se leagă de oxigenul carbonil, transformându-l într-o grupare hidroxil. Produsul final al reacției este un alcool dublu (sau diol) cu două grupări hidroxil atașate la același carbon, care se numește diol geminal. Reacția generală de hidratare a aldehidelor și cetonelor este prezentată mai jos.
În funcţie de faptul că R1 şi /sau R2 sunt hidrogeni sau grupări alchil, este vorba, respectiv, de hidratarea unei aldehide sau a unei cetone.
Reacții de hidratare în chimia anorganică
Spre deosebire de chimia organică, în domeniul chimiei anorganice , reacțiile de hidratare sunt acele procese în care o sare anhidră absoarbe molecule de apă, în proporții stoechiometrice bine definite, pentru a forma un hidrat . Aceasta nu este udarea sării, ci mai degrabă o reacție chimică în care moleculele de apă se leagă de cationul sării (de obicei prin legături covalente coordonate) și devin parte a structurii cristaline a compusului sării.
Nu toate sărurile suferă reacții de hidratare. De exemplu, clorura de sodiu (sare de masă comună) nu. Pe de altă parte, alte săruri au o tendință foarte marcată de a absorbi moleculele de apă de oriunde le pot găsi, cum ar fi sulfatul de cupru (II).
Moleculele de apă care fac parte din structura cristalină se numesc ape de cristalizare, iar compușii ionici care conțin ape de cristalizare se numesc hidrați. Pe de altă parte, acei compuși care pot forma hidrați, dar nu conțin ape de hidratare sunt cunoscuți ca săruri anhidre.
După stabilirea tuturor acestor termeni, putem defini o reacție de hidratare în chimia anorganică ca reacția chimică prin care o sare anhidră reacționează cu apa pentru a forma un hidrat. Apele de hidratare sunt indicate ca parte a formulei de hidrat prin plasarea unui punct după formula de sare anhidră, urmată de numărul de molecule de apă pentru fiecare formulă de sare și, în final, de formula de apă (H2O ) .
Următorul este un exemplu de reacție de hidratare care implică sulfat de cupru (II):
Cum are loc hidratarea sărurilor anhidre?
Procesul de hidratare al sărurilor anhidre poate avea loc în diferite moduri. Cel mai obișnuit mod este ca apa moleculelor de cristalizare să devină parte a structurii solidului cristalin în timpul procesului de formare a cristalului dintr-o soluție saturată (adică în timpul procesului de cristalizare, de unde și numele).
Pe de altă parte, hidratarea sărurilor anhidre poate avea loc și în mod spontan atunci când respectivele săruri sunt expuse la aer umed, caz în care hidratul este format prin absorbția moleculelor de apă direct din faza gazoasă.
Moleculele de apă de hidratare se disting cu ușurință de moleculele de apă care umezesc sau umezesc solidul după separarea acestuia de soluția mamă prin filtrare sau altă tehnică de separare, prin aceea că acestea nu se evaporă ușor. De fapt, cristalele pot fi uscate perioade lungi de timp la temperaturi moderate fără a deshidrata sarea. Acest lucru se datorează faptului că moleculele de hidratare sunt puternic legate și prinse în structura cristalină a solidului (fac parte din structura menționată) și este nevoie de un minim de energie pentru a rupe această interacțiune.
Referințe
Carey, F. (2021). Chimie organică ( ed . a 9-a). MCGRAW HILL EDUCAȚIE.
Fernández, G. (nd-a). Aldehide și cetone . Chimie organică – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/aldehidos-y-cetonas.html
Fernandez, G. (sf-b). Hidratarea alchinelor . Chimie organică – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/alquinos/372-hidratacion-de-alquinos.html
Gutierrez, J. (2010). COMPUSI CARBONILICI: ALDEHIDE SI CETONE I . Universitatea din La Laguna. https://jgutluis.webs.ull.es/clase29.pdf
Rodrigo, M. (nd). sare anhidră . Scribd. https://es.scribd.com/document/476198150/anhydrous-salt
