Tabla de Contenidos
Termen ”hydratiseringsreaktion” kan hänvisa till en av två olika typer av kemiska processer beroende på i vilket sammanhang den används. I synnerhet representerar det väldigt olika kemiska reaktioner beroende på om man talar om organisk kemi eller oorganisk kemi.
Hydreringsreaktioner i organisk kemi
Den gren av kemin där termen hydratiseringsreaktion används mest är inom organisk kemi. I det här fallet förstås en hydratiseringsreaktion som varje reaktion som involverar tillsats av de element som utgör vattenmolekylen till en multipelbindning eller till en ring som utsätts för stor vinkelpåkänning (såsom en cyklopropylgrupp eller en epoxidgrupp) . Reaktionen involverar brytning av en bindning, antingen en av pi-bindningarna i multipelbindningen eller en av sigma-bindningarna i fallet med stressade cykler, vilket minskar antalet omättningar i moderföreningen.
I denna typ av reaktion är en av de två atomerna som ursprungligen var kopplade med hjälp av en dubbel- eller trippelbindning kopplad till en hydroxylgrupp (-OH), medan den andra får en väteatom, vilket gör att de två vätena fullbordas. och syre som utgör vattenmolekylen.
Det bör noteras att även om nettoreaktionen av hydratisering är tillsatsen av en vattenmolekyl till strukturen av ett organiskt substrat, kommer hydroxylgruppen och den ytterligare väteatomen inte nödvändigtvis från samma vattenmolekyl. Å andra sidan, beroende på vilken typ av substrat som är involverat, kan hydratiseringsreaktionen producera olika typer av produkter, vilket ger upphov till flera olika typer av hydratiseringsreaktioner. Dessa beskrivs nedan.
Alkenhydreringsreaktion
Det enklaste fallet med hydratiseringsreaktioner är hydratiseringen av alkener, de omättade kolväten som har en kol-kol dubbelbindning. Hydratiseringsreaktionen av alkener ger en alkohol (R-OH) som produkt, som kan vara primär, sekundär eller tertiär beroende på hur substituerad den initiala dubbelbindningen var.
Dessa reaktioner kan utföras på många olika sätt och med användning av en mängd olika reagens eller katalysatorer. Den enklaste av allt är den syrakatalyserade hydratiseringsreaktionen av alkener, såsom den som presenteras nedan som exempel.
Alkynhydreringsreaktion
Liksom i fallet med alkenhydratisering är alkynhydrering tillägget av en –OH-grupp och en väteatom till två kolatomer kopplade med en trippelbindning. Reaktionen innebär att en av pi-bindningarna i trippelbindningen bryts, och därigenom minskar molekylens omättnad med en.
Den initiala produkten av hydratisering av alkyner är en enol (kombinationen av en alken och en alkohol) i vilken hydroxylgruppen är bunden direkt till en sp2-hybridiserad kolatom som är en del av en dubbelbindning med en annan kolatom . kol . Denna typ av förening genomgår ofta en omlagringsprocess, genom vilken den blir en karbonylförening. Beroende på substitutionsmönstret för moderalkynen kan denna karbonylförening vara en aldehyd (om det var en terminal alkyn) eller en keton (annars). Följande kemiska ekvation visar den allmänna hydratiseringsreaktionen för alkyner.
Den senare omlagringsjämvikten mellan enolen och respektive aldehyd eller keton är känd som keto-enol-tautomerism och gynnar nästan alltid bildningen av den senare.
Aldehyd- och ketonhydreringsreaktion
Aldehyder och ketoner är karbonylföreningar, det vill säga de innehåller en dubbelbindning mellan kol och syre. Denna dubbelbindning kan också genomgå en hydratiseringsreaktion, i vilket fall hydroxylgruppen adderas till kolatomen medan väte binder till karbonylsyren och omvandlar den till en hydroxylgrupp. Slutprodukten av reaktionen är en dubbelalkohol (eller diol) med två hydroxylgrupper bundna till samma kol, som kallas geminal diol. Den allmänna reaktionen för hydratisering av aldehyder och ketoner presenteras nedan.
Beroende på om R1 och /eller R2 är väte eller alkylgrupper, är det en fråga om hydratisering av en aldehyd respektive en keton.
Hydreringsreaktioner i oorganisk kemi
Till skillnad från organisk kemi, inom området oorganisk kemi , är hydratiseringsreaktioner de processer där ett vattenfritt salt absorberar vattenmolekyler, i väldefinierade stökiometriska proportioner, för att bilda ett hydrat . Detta är inte saltet som blir blött, utan snarare en kemisk reaktion där vattenmolekyler binder till saltets katjon (vanligtvis genom koordinatkovalenta bindningar) och blir en del av saltets kristallstruktur.
Inte alla salter genomgår hydreringsreaktioner. Till exempel gör det inte natriumklorid (vanligt bordssalt). Å andra sidan har andra salter en mycket markant tendens att absorbera vattenmolekyler var de än kan hitta dem, såsom koppar(II)sulfat.
Vattenmolekylerna som är en del av den kristallina strukturen kallas kristallisationsvatten, och jonföreningarna som innehåller kristallisationsvatten kallas hydrater. Å andra sidan är de föreningar som kan bilda hydrater men inte innehåller hydreringsvatten kända som vattenfria salter.
Efter att ha etablerat alla dessa termer kan vi sedan definiera en hydratiseringsreaktion i oorganisk kemi som den kemiska reaktion genom vilken ett vattenfritt salt reagerar med vatten för att bilda ett hydrat. Hydratvattnet anges som en del av hydratformeln genom att placera en prick efter den vattenfria saltformeln, följt av antalet vattenmolekyler för varje saltformel och slutligen vattenformeln (H2O ) .
Följande är ett exempel på en hydratiseringsreaktion som involverar koppar(II)sulfat:
Hur sker hydrering av vattenfria salter?
Hydratiseringsprocessen av vattenfria salter kan ske på olika sätt. Det vanligaste sättet är att vattnet från kristallisationsmolekyler blir en del av strukturen hos det kristallina fasta ämnet under processen för bildning av kristallen från en mättad lösning (det vill säga under kristallisationsprocessen, därav dess namn).
Å andra sidan kan hydratiseringen av vattenfria salter också ske spontant när nämnda salter utsätts för fuktig luft, i vilket fall hydratet bildas genom att vattenmolekyler absorberas direkt från gasfasen.
Vattenmolekylerna för hydratisering är lätta att skilja från vattenmolekylerna som väter eller fuktar det fasta ämnet efter att det separerats från moderlösningen genom filtrering eller annan separationsteknik, genom att dessa inte lätt avdunstar. Faktum är att kristaller kan torkas under långa perioder vid måttliga temperaturer utan att dehydratisera saltet. Detta beror på det faktum att hydratiseringsmolekylerna är starkt kopplade och fångade i den kristallina strukturen hos det fasta ämnet (de är en del av nämnda struktur) och ett minimum av energi krävs för att bryta denna interaktion.
Referenser
Carey, F. (2021). Organic Chemistry (9: e upplagan ). MCGRAW HILL UTBILDNING.
Fernández, G. (nd-a). Aldehyder och 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). KARBONYLISKA FÖRENINGAR: ALDEHYDER OCH KETONER I . Universitetet i La Laguna. https://jgutluis.webs.ull.es/clase29.pdf
Rodrigo, M. (nd). vattenfritt salt . Scribd. https://es.scribd.com/document/476198150/anhydrous-salt
