Tabla de Contenidos
คำว่า “ปฏิกิริยาไฮเดรชัน” อาจหมายถึงกระบวนการทางเคมีประเภทใดประเภทหนึ่งจากสองประเภทที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับบริบทที่ใช้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันแสดงถึงปฏิกิริยาเคมีที่แตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับว่าเรากำลังพูดถึงเคมีอินทรีย์หรือเคมีอนินทรีย์
ปฏิกิริยาไฮเดรชันในเคมีอินทรีย์
สาขาเคมีที่คำว่าปฏิกิริยาไฮเดรชั่นถูกใช้มากที่สุดคือสาขาเคมีอินทรีย์ ในกรณีนี้ปฏิกิริยาไฮเดรชั่นเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นปฏิกิริยาใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเติมองค์ประกอบที่ประกอบกันเป็นโมเลกุลของน้ำด้วยพันธะหลายพันธะหรือกับวงแหวนภายใต้ความเครียดเชิงมุมที่ดี (เช่น กลุ่มไซโคลโพรพิลหรือกลุ่มอิพอกไซด์ ) . ปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการแตกพันธะ ไม่ว่าจะเป็นพันธะ pi อันใดอันหนึ่งในพันธะหลายพันธะ หรือหนึ่งในพันธะซิกมาอันใดอันหนึ่งในกรณีของวัฏจักรที่เครียด ซึ่งจะเป็นการลดจำนวนของความไม่อิ่มตัวในสารประกอบหลัก
ในปฏิกิริยาประเภทนี้ อะตอมหนึ่งในสองอะตอมที่แต่เดิมเชื่อมโยงกันด้วยพันธะคู่หรือสามพันธะนั้นเชื่อมโยงกับหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) ในขณะที่อีกอะตอมหนึ่งได้รับอะตอมของไฮโดรเจน จึงทำให้ไฮโดรเจนทั้งสองสมบูรณ์ และ ออกซิเจนที่ประกอบกันเป็นโมเลกุลของน้ำ
ควรสังเกตว่า แม้ว่าปฏิกิริยาสุทธิของไฮเดรชันคือการเติมโมเลกุลของน้ำเข้าไปในโครงสร้างของสารตั้งต้นที่เป็นสารอินทรีย์ แต่หมู่ไฮดรอกซิลและอะตอมของไฮโดรเจนเพิ่มเติมไม่จำเป็นต้องมาจากโมเลกุลของน้ำเดียวกัน ในทางกลับกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของสารตั้งต้นที่เกี่ยวข้อง ปฏิกิริยาไฮเดรชั่นสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ประเภทต่างๆ กัน ทำให้เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นหลายประเภท สิ่งเหล่านี้อธิบายไว้ด้านล่าง
ปฏิกิริยาไฮเดรชันของอัลคีน
กรณีที่ง่ายที่สุดของปฏิกิริยาไฮเดรชันคือปฏิกิริยาไฮเดรชันของอัลคีน ซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวที่มีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนกับคาร์บอน ปฏิกิริยาไฮเดรชันของอัลคีนทำให้ได้แอลกอฮอล์ (R-OH) เป็นผลิตภัณฑ์ ซึ่งอาจเป็นผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิ ทุติยภูมิ หรือตติยภูมิ ขึ้นอยู่กับว่าพันธะคู่เริ่มต้นถูกแทนที่อย่างไร
ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถดำเนินการได้หลายวิธีและใช้รีเอเจนต์หรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่หลากหลาย ที่ง่ายที่สุดคือปฏิกิริยาไฮเดรชันที่เร่งปฏิกิริยาด้วยกรดของอัลคีน ดังตัวอย่างที่แสดงด้านล่าง
ปฏิกิริยาไฮเดรชันของอัลไคน์
เช่นเดียวกับในกรณีของไฮเดรชันของอัลคีน ไฮเดรชันของอัลไคน์คือการเติมหมู่ –OH และอะตอมของไฮโดรเจนเข้ากับอะตอมของคาร์บอนสองอะตอมที่เชื่อมกันด้วยพันธะสาม ปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการสลายพันธะ pi หนึ่งในพันธะสาม ซึ่งช่วยลดความไม่อิ่มตัวของโมเลกุลลงหนึ่งโมเลกุล
ผลิตภัณฑ์เริ่มต้นของไฮเดรชันของอัลไคน์คืออีนอล (การรวมกันของอัลคีนและแอลกอฮอล์) ซึ่งหมู่ไฮดรอกซิลถูกสร้างพันธะโดยตรงกับอะตอมของคาร์บอนลูกผสม sp2 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพันธะคู่กับอะตอมของคาร์บอนอีกอะตอมหนึ่งคาร์บอน สารประกอบประเภทนี้มักผ่านกระบวนการจัดเรียงตัวใหม่ ซึ่งจะกลายเป็นสารประกอบคาร์บอนิล ขึ้นอยู่กับรูปแบบการแทนที่ของอัลไคน์ต้นกำเนิด สารประกอบคาร์บอนิลนี้อาจเป็นอัลดีไฮด์ (ถ้าเป็นเทอร์มินอลอัลไคน์) หรือคีโตน (มิฉะนั้น) สมการเคมีต่อไปนี้แสดงปฏิกิริยาไฮเดรชั่นทั่วไปของอัลไคน์
ดุลยภาพการจัดเรียงตัวหลังระหว่างอีนอลและอัลดีไฮด์หรือคีโตนที่เกี่ยวข้องเป็นที่รู้จักกันในชื่อ คีโต-อีนอล เทาโทเมอริสซึ่ม และมักจะสนับสนุนการก่อตัวของหลัง
ปฏิกิริยาไฮเดรชันของอัลดีไฮด์และคีโตน
อัลดีไฮด์และคีโตนเป็นสารประกอบคาร์บอนิล กล่าวคือ พวกมันมีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนกับออกซิเจน พันธะคู่นี้สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นได้เช่นกัน ซึ่งในกรณีนี้หมู่ไฮดรอกซิลจะเพิ่มให้กับอะตอมของคาร์บอนในขณะที่ไฮโดรเจนสร้างพันธะกับออกซิเจนของคาร์บอนิล ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นกลุ่มไฮดรอกซิล ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยาคือดับเบิ้ลแอลกอฮอล์ (หรือไดออล) ที่มีหมู่ไฮดรอกซิลสองหมู่จับกับคาร์บอนเดียวกัน ซึ่งเรียกว่าเจมินัลไดออล ปฏิกิริยาทั่วไปสำหรับไฮเดรชันของอัลดีไฮด์และคีโตนแสดงไว้ด้านล่าง
ขึ้นอยู่กับว่า R 1และ/หรือ R 2เป็นไฮโดรเจนหรือหมู่อัลคิล มันเป็นคำถามตามลำดับของไฮเดรชันของอัลดีไฮด์หรือของคีโตน
ปฏิกิริยาไฮเดรชันในเคมีอนินทรีย์
ซึ่งแตกต่างจากเคมีอินทรีย์ ในด้านเคมีอนินทรีย์ปฏิกิริยาไฮเดรชันเป็นกระบวนการที่เกลือปราศจากน้ำดูดซับโมเลกุลของน้ำในสัดส่วนสัมพันธ์สัมพันธ์ที่กำหนดไว้อย่างดีเพื่อสร้างไฮเดรต นี่ไม่ใช่การที่เกลือเปียกน้ำแต่เป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่โมเลกุลของน้ำจับกับไอออนบวกของเกลือ (โดยปกติคือ พันธะโคเวเลนต์) และกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างผลึกของเกลือ สารประกอบ
เกลือบางชนิดไม่เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น ตัวอย่างเช่น โซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกงทั่วไป) ไม่มี ในทางกลับกัน เกลือชนิดอื่นๆ มีแนวโน้มที่จะดูดซับโมเลกุลของน้ำจากทุกที่ที่สามารถหาได้ เช่น คอปเปอร์ (II) ซัลเฟต
โมเลกุลของน้ำที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างผลึกเรียกว่าน้ำตกผลึก และสารประกอบไอออนิกที่มีน้ำตกผลึกเรียกว่าไฮเดรต ในทางกลับกัน สารประกอบเหล่านั้นที่สามารถสร้างไฮเดรต แต่ไม่มีน้ำให้ความชุ่มชื้น เรียกว่า เกลือปราศจากน้ำ
เมื่อกำหนดเงื่อนไขเหล่านี้ทั้งหมดแล้ว เราสามารถนิยามปฏิกิริยาไฮเดรชันในเคมีอนินทรีย์ได้ว่าเป็นปฏิกิริยาเคมีที่เกลือปราศจากน้ำทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างไฮเดรต น้ำที่มีความชุ่มชื้นถูกระบุเป็นส่วนหนึ่งของสูตรไฮเดรตโดยใส่จุดหลังสูตรเกลือปราศจากน้ำ ตามด้วยจำนวนโมเลกุลของน้ำสำหรับสูตรเกลือแต่ละสูตร และสุดท้ายคือสูตรน้ำ ( H2O )
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของปฏิกิริยาไฮเดรชันที่เกี่ยวข้องกับคอปเปอร์(II) ซัลเฟต:
ไฮเดรชั่นของเกลือแอนไฮดรัสเกิดขึ้นได้อย่างไร?
กระบวนการให้ความชุ่มชื้นของเกลือปราศจากน้ำสามารถเกิดขึ้นได้หลายวิธี วิธีที่พบมากที่สุดคือน้ำของโมเลกุลการตกผลึกกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของของแข็งที่เป็นผลึกในระหว่างกระบวนการสร้างผลึกจากสารละลายอิ่มตัว (นั่นคือในระหว่างกระบวนการตกผลึก ดังนั้นชื่อของมัน ).
ในทางกลับกัน ไฮเดรชันของเกลือแอนไฮดรัสยังสามารถเกิดขึ้นได้เองเมื่อเกลือดังกล่าวสัมผัสกับอากาศชื้น ซึ่งในกรณีนี้ ไฮเดรตจะเกิดขึ้นจากการดูดซับโมเลกุลของน้ำโดยตรงจากเฟสของก๊าซ
โมเลกุลของน้ำของไฮเดรชันสามารถแยกแยะได้ง่ายจากโมเลกุลของน้ำที่ทำให้ของแข็งเปียกหรือหล่อเลี้ยงหลังจากแยกออกจากสารละลายแม่โดยการกรองหรือเทคนิคการแยกแบบอื่น โดยที่สิ่งเหล่านี้ไม่ระเหยอย่างรวดเร็ว ในความเป็นจริง คริสตัลสามารถทำให้แห้งเป็นเวลานานที่อุณหภูมิปานกลางโดยไม่ทำให้เกลือขาดน้ำ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าโมเลกุลของไฮเดรชั่นมีการเชื่อมโยงอย่างมากและติดอยู่ในโครงสร้างผลึกของของแข็ง (ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างดังกล่าว) และจำเป็นต้องใช้พลังงานขั้นต่ำเพื่อทำลายอันตรกิริยานี้
อ้างอิง
แครี่ เอฟ. (2021). เคมีอินทรีย์ ( ฉบับ ที่ 9 ) MCGRAW HILL การศึกษา
Fernández, G. (nd-a). อัลดีไฮ ด์และคีโตน เคมีอินทรีย์ – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/aldehidos-y-cetonas.html
Fernandez, G. (sf-b). อัลไคน์ไฮเดรชั่น เคมีอินทรีย์ – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/alquinos/372-hidratacion-de-alquinos.html
Gutierrez, J. (2010). สารประกอบคาร์บอนิลลิก: อัลดีไฮด์และคีโตน I . มหาวิทยาลัยลาลากูน่า. https://jgutluis.webs.ull.es/clase29.pdf
โรดริโก ม. (น.). ปราศจากเกลือ สคริบ. https://es.scribd.com/document/476198150/anhydrous-salt
