Ključna razlika med hidracijo in hidrogenacijo je, da se hidracija nanaša na dodajanje molekul vode k organski spojini, medtem ko se hidrogenacija nanaša na dodajanje molekule vodika k organski spojini.
Hidracija in hidrogenacija sta pomembni pri reakcijah kemijske sinteze. Obe reakciji vključujeta odpiranje dvojne vezi v organski spojini z dodatkom substituenta ogljikovim atomom v dvojni vezi. Substituenti, ki so dodani v teh postopkih, se med seboj razlikujejo.
Kaj je hidracija?
Hidracija je dodatek molekule vode k organski spojini. Organska spojina je običajno alken, ki ima dvojno vez med dvema ogljikovima atomoma. Molekula vode je dodana tej dvojni vezi v obliki hidroksilne skupine (OH–) in protona (H+). Zato molekula vode pred tem dodatkom disociira na svoje ione. Hidroksilna skupina je vezana na en ogljikov atom dvojne vezi, medtem ko je proton vezan na drugi ogljikov atom.
Slika 01: Preprosta reakcija hidracije
Ker vključuje pretrganje in tvorjenje vezi, je reakcija zelo eksotermna. To pomeni; reakcija sprosti energijo v obliki toplote. Gre za postopno reakcijo; v prvem koraku alken deluje kot nukleofil in napade proton molekule vode ter se z njim veže preko manj substituiranega ogljikovega atoma. Tukaj reakcija sledi Markonikovemu pravilu.
Drugi korak vključuje pritrditev kisikovega atoma molekule vode na drugi ogljikov atom (visoko substituiran ogljikov atom) dvojne vezi. Na tej točki ima atom kisika v molekuli vode pozitiven naboj, ker nosi tri enojne vezi. Nato pride druga molekula vode, ki prevzame dodaten proton pritrjene molekule vode in pusti hidroksilno skupino pri manj substituiranem ogljikovem atomu. Tako ta reakcija povzroči nastanek alkohola. Vendar pa so alkini (trojna vez, ki vsebuje ogljikovodike) lahko tudi podvrženi reakciji hidratacije.
Kaj je hidrogenacija?
Hidrogenacija je proces dodajanja molekule vodika k organski spojini. Nadalje ta reakcija vključuje obdelavo organske spojine z vodikovim plinom. Običajno reakcija poteka v prisotnosti katalizatorja, kot je nikelj, paladij ali platina. Nekatalitske hidrogenacije so možne le pri zelo visokih temperaturah. Ta proces je pomemben tudi pri redukciji nenasičenih organskih spojin. To pomeni; hidrogeniranje lahko odpre dvojne ali trojne vezi v organskih spojinah in jih spremeni v spojine, ki vsebujejo enojne vezi.
Proces hidrogeniranja ima tri komponente: nenasičen substrat, vir vodika in katalizator. Reakcijski pogoji, kot sta temperatura in tlak, se razlikujejo glede na vrsto nenasičene spojine in katalizatorja. Substrat je lahko alken ali alkin. Hidrogeniranje lahko poteka na dva načina: homogena kataliza in heterogena kataliza.
Pri homogeni katalizi se katalizatorska kovina veže z alkenom in vodikom, da nastane vmesni produkt (vmesni kompleks alken-katalizator-vodik). Nato pride do prenosa enega atoma vodika s kovine na ogljik v dvojni (ali trojni) vezi. Nato se zgodi prenos drugega vodikovega atoma iz vira vodika na alkilno skupino s hkratno disociacijo alkana.
Slika 02: Trije koraki hidrogeniranja
Pri heterogeni katalizi se nenasičena vez veže s katalizatorjem, medtem ko je vir vodika podvržen disociaciji na dva atoma vodika. Nato pride do reverzibilne stopnje, kjer se en atom vodika veže na nenasičeno vez. Končno pride do ireverzibilne reakcije, kjer se drugi atom vodika veže na alkilno skupino.
Kakšna je razlika med hidracijo in hidrogenacijo?
Hidracija in hidrogenacija sta pomembna procesa v kemijski sintezi. Ključna razlika med hidratacijo in hidrogenacijo je, da se hidratacija nanaša na dodajanje molekul vode organski spojini, medtem ko se hidrogenacija nanaša na dodajanje molekule vodika organski spojini.
Spodnja infografika povzema razliko med hidracijo in hidrogenacijo.
Povzetek – Hidracija proti hidrogenaciji
Hidracija in hidrogenacija sta pomembna procesa v kemijski sintezi. Ključna razlika med hidratacijo in hidrogenacijo je, da se hidratacija nanaša na dodajanje molekul vode organski spojini, medtem ko se hidrogenacija nanaša na dodajanje molekule vodika organski spojini.
