Kľúčový rozdiel medzi hydratáciou a hydrogenáciou je v tom, že hydratácia sa týka pridania molekúl vody k organickej zlúčenine, zatiaľ čo hydrogenácia sa týka pridania molekuly vodíka k organickej zlúčenine.
Hydrácia a hydrogenácia sú dôležité pri reakciách chemickej syntézy. Obe tieto reakcie zahŕňajú otvorenie dvojitej väzby v organickej zlúčenine pridaním substituenta k atómom uhlíka v dvojitej väzbe. Substituenty, ktoré sa pridávajú v týchto procesoch, sa navzájom líšia.
Čo je hydratácia?
Hydrácia je pridanie molekuly vody k organickej zlúčenine. Organická zlúčenina je zvyčajne alkén, ktorý má dvojitú väzbu medzi dvoma atómami uhlíka. K tejto dvojitej väzbe sa pridá molekula vody vo forme hydroxylovej skupiny (OH–) a protónu (H+). Preto sa molekula vody pred týmto pridaním disociuje na svoje ióny. Hydroxylová skupina je pripojená k jednému atómu uhlíka dvojitej väzby, zatiaľ čo protón je pripojený k druhému atómu uhlíka.
Obrázok 01: Jednoduchá hydratačná reakcia
Keďže ide o rozbitie väzby a vytvorenie väzby, reakcia je vysoko exotermická. To znamená; pri reakcii sa uvoľňuje energia vo forme tepla. Je to postupná reakcia; v prvom kroku pôsobí alkén ako nukleofil a napáda protón molekuly vody a viaže sa s ním cez menej substituovaný atóm uhlíka. Tu sa reakcia riadi Markonikovovým pravidlom.
Druhý krok zahŕňa pripojenie atómu kyslíka molekuly vody k druhému atómu uhlíka (vysoko substituovaný atóm uhlíka) dvojitej väzby. V tomto bode nesie atóm kyslíka molekuly vody kladný náboj, pretože nesie tri jednoduché väzby. Potom prichádza ďalšia molekula vody, ktorá zaberá extra protón pripojenej molekuly vody, pričom hydroxylová skupina zostáva na menej substituovanom atóme uhlíka. Táto reakcia teda vedie k tvorbe alkoholu. Avšak alkíny (trojité väzby obsahujúce uhľovodíky) môžu tiež podstúpiť hydratačnú reakciu.
Čo je hydrogenácia?
Hydrogenácia je proces pridávania molekuly vodíka k organickej zlúčenine. Ďalej táto reakcia zahŕňa spracovanie organickej zlúčeniny plynným vodíkom. Reakcia zvyčajne prebieha v prítomnosti katalyzátora, ako je nikel, paládium alebo platina. Nekatalytické hydrogenácie sú možné len pri veľmi vysokých teplotách. Tento proces je dôležitý aj pri redukcii nenasýtených organických zlúčenín. To znamená; hydrogenácia môže otvoriť dvojité alebo trojité väzby v organických zlúčeninách a zmeniť ich na zlúčeniny obsahujúce jednoduché väzby.
Proces hydrogenácie má tri zložky: nenasýtený substrát, zdroj vodíka a katalyzátor. Reakčné podmienky, ako je teplota a tlak, sa menia v závislosti od typu nenasýtenej zlúčeniny a katalyzátora. Substrát môže byť buď alkén alebo alkín. Hydrogenácia môže prebiehať dvoma spôsobmi: homogénna katalýza a heterogénna katalýza.
Pri homogénnej katalýze sa kov katalyzátora viaže s alkénom aj vodíkom za vzniku medziproduktu (intermediárny komplex alkén-katalyzátor-vodík). Potom dochádza k prenosu jedného atómu vodíka z kovu na uhlík v dvojitej väzbe (alebo trojitej väzbe). Čo sa stane potom, je prenos druhého atómu vodíka zo zdroja vodíka na alkylovú skupinu so súčasnou disociáciou alkánu.
Obrázok 02: Tri kroky hydrogenácie
Pri heterogénnej katalýze sa nenasýtená väzba viaže s katalyzátorom, zatiaľ čo zdroj vodíka podlieha disociácii na dva atómy vodíka. Potom nastáva reverzibilný krok, kde sa jeden atóm vodíka viaže na nenasýtenú väzbu. Nakoniec dôjde k ireverzibilnej reakcii, kde sa druhý atóm vodíka pripojí k alkylovej skupine.
Aký je rozdiel medzi hydratáciou a hydrogenáciou?
Hydrácia a hydrogenácia sú dôležité procesy v chemickej syntéze. Kľúčový rozdiel medzi hydratáciou a hydrogenáciou je v tom, že hydratácia sa týka pridania molekúl vody k organickej zlúčenine, zatiaľ čo hydrogenácia sa týka pridania molekuly vodíka k organickej zlúčenine.
Infografika nižšie zhŕňa rozdiel medzi hydratáciou a hydrogenáciou.
Zhrnutie – Hydratácia verzus hydrogenácia
Hydrácia a hydrogenácia sú dôležité procesy v chemickej syntéze. Kľúčový rozdiel medzi hydratáciou a hydrogenáciou je v tom, že hydratácia sa týka pridania molekúl vody k organickej zlúčenine, zatiaľ čo hydrogenácia sa týka pridania molekuly vodíka k organickej zlúčenine.
