Tabla de Contenidos
Thuật ngữ “phản ứng hydrat hóa” có thể đề cập đến một trong hai loại quy trình hóa học khác nhau tùy thuộc vào ngữ cảnh mà nó được sử dụng. Cụ thể, nó đại diện cho các phản ứng hóa học rất khác nhau tùy thuộc vào việc người ta đang nói về hóa học hữu cơ hay hóa học vô cơ.
Phản ứng hiđrat hóa trong hóa học hữu cơ
Nhánh hóa học trong đó thuật ngữ phản ứng hydrat hóa được sử dụng nhiều nhất là trong hóa học hữu cơ. Trong trường hợp này, phản ứng hydrat hóa được hiểu là bất kỳ phản ứng nào liên quan đến việc bổ sung các nguyên tố tạo nên phân tử nước vào liên kết bội hoặc vào vòng chịu biến dạng góc lớn (chẳng hạn như nhóm xiclopropyl hoặc nhóm epoxit). Phản ứng liên quan đến việc phá vỡ một liên kết, một trong các liên kết pi trong liên kết bội hoặc một trong các liên kết sigma trong trường hợp các chu kỳ bị căng thẳng, do đó làm giảm số lượng các chất không bão hòa trong hợp chất gốc.
Trong loại phản ứng này, một trong hai nguyên tử ban đầu được liên kết bằng liên kết đôi hoặc ba, được liên kết với nhóm hydroxyl (-OH), trong khi nguyên tử kia nhận nguyên tử hydro, do đó hoàn thành hai hydro. và oxy tạo nên phân tử nước.
Cần lưu ý rằng, mặc dù phản ứng tổng hợp của quá trình hydrat hóa là việc bổ sung một phân tử nước vào cấu trúc của chất nền hữu cơ, nhưng nhóm hydroxyl và nguyên tử hydro bổ sung không nhất thiết phải đến từ cùng một phân tử nước. Mặt khác, tùy thuộc vào loại cơ chất tham gia, phản ứng hydrat hóa có thể tạo ra các loại sản phẩm khác nhau, làm phát sinh một số loại phản ứng hydrat hóa khác nhau. Chúng được mô tả dưới đây.
Phản ứng hiđrat hóa anken
Trường hợp đơn giản nhất của phản ứng hydrat hóa là phản ứng hydrat hóa anken, những hydrocacbon không bão hòa có liên kết đôi carbon-carbon. Phản ứng hydrat hóa của anken tạo ra rượu (R-OH) dưới dạng sản phẩm, có thể là rượu bậc một, bậc hai hoặc bậc ba tùy thuộc vào mức độ thay thế của liên kết đôi ban đầu.
Những phản ứng này có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau và sử dụng nhiều loại thuốc thử hoặc chất xúc tác khác nhau. Đơn giản nhất là phản ứng hydrat hóa xúc tác axit của anken, chẳng hạn như phản ứng được trình bày dưới đây bằng ví dụ.
Phản ứng hydrat hóa alkyne
Như trong trường hợp hydrat hóa anken, hydrat hóa alkyne là sự bổ sung một nhóm –OH và một nguyên tử hydro vào hai nguyên tử carbon được liên kết bởi một liên kết ba. Phản ứng liên quan đến việc phá vỡ một trong các liên kết pi của liên kết ba, do đó làm giảm một độ không bão hòa của phân tử.
Sản phẩm ban đầu của quá trình hydrat hóa các alkynes là một enol (sự kết hợp của một anken và một rượu) trong đó nhóm hydroxyl được liên kết trực tiếp với một nguyên tử carbon lai hóa sp2 là một phần của liên kết đôi với một nguyên tử carbon khác.carbon . Loại hợp chất này thường xuyên trải qua quá trình sắp xếp lại, qua đó nó trở thành hợp chất carbonyl. Tùy thuộc vào kiểu thế của alkyne gốc, hợp chất carbonyl này có thể là một aldehyd (nếu nó là một alkyne đầu cuối) hoặc một xeton (nếu không). Phương trình hóa học sau đây cho thấy phản ứng hydrat hóa chung của ankin.
Trạng thái cân bằng sắp xếp lại thứ hai giữa enol và aldehyd hoặc ketone tương ứng được gọi là tautome keto-enol, và hầu như luôn ủng hộ sự hình thành của thứ hai.
Phản ứng hydrat hóa anđehit và xeton
Aldehyd và ketone là các hợp chất carbonyl, nghĩa là chúng chứa liên kết đôi giữa carbon và oxy. Liên kết đôi này cũng có thể trải qua phản ứng hydrat hóa, trong trường hợp đó nhóm hydroxyl thêm vào nguyên tử carbon trong khi hydro liên kết với oxy carbonyl, chuyển đổi nó thành nhóm hydroxyl. Sản phẩm cuối cùng của phản ứng là một rượu kép (hoặc diol) có hai nhóm hydroxyl gắn với cùng một cacbon, được gọi là diol đá quý. Phản ứng chung cho quá trình hydrat hóa của andehit và xeton được trình bày dưới đây.
Tùy thuộc vào việc R 1 và/hoặc R 2 là nhóm hydro hay nhóm alkyl, vấn đề tương ứng là quá trình hydrat hóa của aldehyd hoặc của ketone.
Phản ứng hiđrat hóa trong hóa học vô cơ
Không giống như hóa học hữu cơ, trong lĩnh vực hóa học vô cơ , phản ứng hydrat hóa là những quá trình trong đó muối khan hấp thụ các phân tử nước, theo tỷ lệ cân bằng hóa học được xác định rõ, để tạo thành hydrat . Đây không phải là muối bị ướt, mà là một phản ứng hóa học trong đó các phân tử nước liên kết với cation của muối (thường thông qua liên kết cộng hóa trị phối hợp) và trở thành một phần của cấu trúc tinh thể của hợp chất.
Không phải tất cả các muối đều trải qua phản ứng hydrat hóa. Ví dụ, natri clorua (muối ăn thông thường) thì không. Mặt khác, các muối khác có xu hướng hấp thụ các phân tử nước rất rõ rệt từ bất cứ nơi nào chúng có thể tìm thấy chúng, chẳng hạn như đồng (II) sunfat.
Các phân tử nước là một phần của cấu trúc tinh thể được gọi là nước kết tinh và các hợp chất ion chứa nước kết tinh được gọi là hydrat. Mặt khác, những hợp chất có thể tạo thành hydrat nhưng không chứa nước hydrat hóa được gọi là muối khan.
Sau khi thiết lập tất cả các thuật ngữ này, sau đó chúng ta có thể định nghĩa phản ứng hydrat hóa trong hóa học vô cơ là phản ứng hóa học trong đó muối khan phản ứng với nước để tạo thành hydrat. Nước hydrat hóa được biểu thị như một phần của công thức hydrat bằng cách đặt một dấu chấm sau công thức muối khan, tiếp theo là số lượng phân tử nước cho mỗi công thức muối và cuối cùng là công thức nước ( H2O ) .
Sau đây là một ví dụ về phản ứng hydrat hóa liên quan đến đồng(II) sunfat:
Quá trình hiđrat hóa muối khan xảy ra như thế nào?
Quá trình hydrat hóa muối khan có thể xảy ra theo những cách khác nhau. Cách phổ biến nhất là nước của các phân tử kết tinh trở thành một phần cấu trúc của chất rắn kết tinh trong quá trình hình thành tinh thể từ dung dịch bão hòa (nghĩa là trong quá trình kết tinh, do đó có tên ).
Mặt khác, quá trình hydrat hóa của muối khan cũng có thể xảy ra một cách tự nhiên khi các muối này tiếp xúc với không khí ẩm, trong trường hợp đó, hydrat được hình thành bằng cách hấp thụ các phân tử nước trực tiếp từ pha khí.
Các phân tử nước hydrat hóa dễ dàng được phân biệt với các phân tử nước làm ướt hoặc làm ẩm chất rắn sau khi tách nó khỏi dung dịch mẹ bằng cách lọc hoặc kỹ thuật tách khác, ở chỗ chúng không dễ bay hơi. Trên thực tế, tinh thể có thể được sấy khô trong thời gian dài ở nhiệt độ vừa phải mà không làm mất nước của muối. Điều này là do các phân tử hydrat hóa được liên kết chặt chẽ và bị giữ lại trong cấu trúc tinh thể của chất rắn (chúng là một phần của cấu trúc nói trên) và cần một năng lượng tối thiểu để phá vỡ sự tương tác này.
Người giới thiệu
Carey, F. (2021). Hóa học hữu cơ ( tái bản lần thứ 9 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.
Fernández, G. (nd-a). Anđehit và xeton . Hóa hữu cơ – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/aldehidos-y-cetonas.html
Fernandez, G. (sf-b). Alkyne hydrat hóa . Hóa hữu cơ – Universitatis Chemia. https://www.quimicaorganica.org/alquinos/372-hidratacion-de-alquinos.html
Gutierrez, J. (2010). HỢP CHẤT CARBONYLIC: ALDEHYDES VÀ KETONE I . Đại học La Laguna. https://jgutluis.webs.ull.es/clase29.pdf
Rodrigo, M. (nd). muối khan . viết nguệch ngoạc. https://es.scribd.com/document/476198150/anhydrous-salt
