Hidrasyon reaksiyonu nedir?

“Hidratasyon reaksiyonu” terimi, kullanıldığı bağlama bağlı olarak iki farklı tipte kimyasal işlemden birine atıfta bulunabilir. Özellikle, organik kimyadan mı yoksa inorganik kimyadan mı söz edildiğine bağlı olarak çok farklı kimyasal reaksiyonları temsil eder.

Organik kimyada hidrasyon reaksiyonları

Hidrasyon reaksiyonu teriminin en çok kullanıldığı kimya dalı organik kimyadır. Bu durumda, bir hidrasyon reaksiyonu, su molekülünü oluşturan elementlerin çoklu bir bağa veya büyük açısal zorlanmaya maruz kalan bir halkaya ( bir siklopropil grubu veya bir epoksit grubu gibi) eklenmesini içeren herhangi bir reaksiyon olarak anlaşılır. Reaksiyon, çoklu bağdaki pi bağlarından biri veya stresli döngüler durumunda sigma bağlarından biri olan bir bağın kırılmasını içerir, böylece ana bileşikteki doymamışlıkların sayısı azalır.

Bu tür reaksiyonlarda başlangıçta çift veya üçlü bağ ile bağlı olan iki atomdan biri bir hidroksil grubuna (-OH) bağlanırken diğeri bir hidrojen atomu alarak iki hidrojeni tamamlar. su molekülünü oluşturan oksijen.

Hidrasyonun net reaksiyonu, bir organik substratın yapısına bir su molekülünün eklenmesi olmasına rağmen, hidroksil grubu ve ilave hidrojen atomunun mutlaka aynı su molekülünden gelmediğine dikkat edilmelidir. Öte yandan, ilgili substratın tipine bağlı olarak, hidrasyon reaksiyonu, birkaç farklı tipte hidrasyon reaksiyonuna yol açan farklı tipte ürünler üretebilir. Bunlar aşağıda açıklanmıştır.

Alken hidrasyon reaksiyonu

Hidrasyon reaksiyonlarının en basit durumu, bir karbon-karbon çift bağına sahip olan doymamış hidrokarbonlar olan alkenlerin hidrasyonudur. Alkenlerin hidrasyon reaksiyonu, ilk çift bağın nasıl ikame edildiğine bağlı olarak birincil, ikincil veya üçüncül olabilen ürün olarak bir alkol (R-OH) verir.

Bu reaksiyonlar, birçok farklı şekilde ve çok çeşitli farklı reaktifler veya katalizörler kullanılarak gerçekleştirilebilir. En basiti, aşağıda örnek olarak sunulan gibi, alkenlerin asit katalizli hidrasyon reaksiyonudur.

Alkin hidrasyon reaksiyonu

Alken hidrasyonunda olduğu gibi, alkin hidrasyon, bir üçlü bağ ile bağlanmış iki karbon atomuna bir -OH grubu ve bir hidrojen atomunun eklenmesidir. Reaksiyon, üçlü bağın pi bağlarından birinin kırılmasını ve böylece molekülün doymamışlıklarının bir azalmasını içerir.

^{Alkinlerin hidrasyonunun ilk ürünü, hidroksil grubunun doğrudan başka bir karbon atomuyla} çift bağın parçası olan bir sp2-hibridize karbon atomuna bağlandığı bir enoldür (bir alken ve bir alkol kombinasyonu) . Bu tür bir bileşik, sıklıkla bir karbonil bileşiği haline geldiği bir yeniden düzenleme sürecinden geçer. Ana alkinin ikame modeline bağlı olarak, bu karbonil bileşiği bir aldehit (bir terminal alkin ise) veya bir keton (aksi takdirde) olabilir. Aşağıdaki kimyasal denklem, alkinlerin genel hidrasyon reaksiyonunu gösterir.

Enol ve ilgili aldehit veya keton arasındaki ikinci yeniden düzenleme dengesi, keto-enol totomerizmi olarak bilinir ve neredeyse her zaman ikincisinin oluşumunu destekler.

Aldehit ve keton hidrasyon reaksiyonu

Aldehitler ve ketonlar karbonil bileşikleridir, yani karbon ve oksijen arasında çift bağ içerirler. Bu çift bağ aynı zamanda bir hidrasyon reaksiyonuna da maruz kalabilir, bu durumda hidroksil grubu karbon atomuna eklenirken, hidrojen karbonil oksijene bağlanarak onu bir hidroksil grubuna dönüştürür. Reaksiyonun son ürünü, geminal diol olarak adlandırılan, aynı karbona bağlı iki hidroksil grubuna sahip bir çift alkoldür (veya diol). Aldehitlerin ve ketonların hidrasyonu için genel reaksiyon aşağıda sunulmuştur.

_Rı ve/veya R2’nin _hidrojenler veya alkil grupları olmasına bağlı olarak , sırasıyla bir aldehitin veya bir ketonun hidrasyonu söz konusudur.

İnorganik kimyada hidrasyon reaksiyonları

Organik kimyadan farklı olarak, inorganik kimya alanında , hidrasyon reaksiyonları, susuz bir tuzun, bir hidrat oluşturmak için iyi tanımlanmış stokiyometrik oranlarda su moleküllerini emdiği süreçlerdir . Bu, tuzun ıslanması değil, su moleküllerinin tuzun katyonuna (genellikle koordinat kovalent bağları yoluyla) bağlandığı ve tuz bileşiğinin kristal yapısının bir parçası haline geldiği kimyasal bir reaksiyondur.

Tüm tuzlar hidrasyon reaksiyonlarına girmez. Örneğin, sodyum klorür (ortak sofra tuzu) yapmaz. Öte yandan, bakır (II) sülfat gibi diğer tuzlar, su moleküllerini bulabildikleri her yerden emme konusunda çok belirgin bir eğilime sahiptir.

Kristal yapının bir parçası olan su moleküllerine kristalleşme suları, kristalleşme sularını içeren iyonik bileşiklere hidratlar denir. Öte yandan, hidrat oluşturabilen ancak hidratasyon suları içermeyen bileşikler susuz tuzlar olarak bilinir.

Tüm bu terimleri belirledikten sonra, inorganik kimyada bir hidrasyon reaksiyonunu, susuz bir tuzun bir hidrat oluşturmak için suyla reaksiyona girdiği kimyasal reaksiyon olarak tanımlayabiliriz. Hidrasyon suları, hidrat formülünün bir parçası olarak, susuz tuz formülünden sonra bir nokta konularak, ardından her tuz formülü için su moleküllerinin sayısı ve son olarak su formülü (H2O ) ile gösterilir _.

Aşağıdaki, bakır(II) sülfat içeren bir hidrasyon reaksiyonu örneğidir:

Susuz tuzların hidrasyonu nasıl gerçekleşir?

Susuz tuzların hidrasyon işlemi farklı şekillerde gerçekleşebilir. En yaygın yol, kristalleşme moleküllerinin suyunun, doymuş bir çözeltiden kristal oluşumu sürecinde (yani, kristalleşme işlemi sırasında, dolayısıyla adı ) kristal katının yapısının bir parçası haline gelmesidir.

Öte yandan, susuz tuzların hidrasyonu, söz konusu tuzlar nemli havaya maruz kaldığında kendiliğinden meydana gelebilir, bu durumda hidrat, su moleküllerinin doğrudan gaz fazından emilmesiyle oluşturulur.

Hidrasyonun su molekülleri, katıyı ana çözeltiden süzme veya başka bir ayırma tekniği ile ayırdıktan sonra ıslatan veya nemlendiren su moleküllerinden kolayca ayırt edilir, çünkü bunlar kolayca buharlaşmaz. Aslında kristaller, tuzu kurutmadan orta sıcaklıklarda uzun süre kurutulabilir. Bunun nedeni, hidrasyon moleküllerinin katının kristal yapısında güçlü bir şekilde bağlanması ve hapsolmasıdır (bunlar söz konusu yapının bir parçasıdır) ve bu etkileşimi kırmak için minimum enerji gerekir.

Referanslar

Carey, F. (2021). Organik Kimya (9. ^baskı ). MCGRAW HILL EĞİTİMİ.

Fernández, G. (nd-a). Aldehitler ve ketonlar . Organik Kimya – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/aldehidos-y-cetonas.html

Fernandez, G. (sf-b). Alkin hidrasyonu . Organik Kimya – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/alquinos/372-hidratacion-de-alquinos.html

Gutierrez, J. (2010). KARBONİLİK BİLEŞİKLER: ALDEHİTLER VE KETONLAR I . La Laguna Üniversitesi. https://jgutluis.webs.ull.es/clase29.pdf

Rodrigo, M. (sonrası). susuz tuz Karalama. https://es.scribd.com/document/476198150/anhydrous-salt