Номер 612, страница 104 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

612. Кратко поясните, в чём состоит суть процесса гидратации.

Гидратация — это химический или физико-химический процесс, в результате которого молекулы воды присоединяются к ионам или молекулам другого вещества. Суть процесса зависит от контекста, в котором он рассматривается, и проявляется в нескольких основных формах.

1. Гидратация в неорганической и физической химии

В этом случае гидратация представляет собой процесс сольватации, где растворителем является вода. Когда ионное соединение, например, поваренная соль ($NaCl$), растворяется в воде, оно распадается на ионы $Na^+$ и $Cl^−$. Молекулы воды являются полярными (диполями), поэтому они притягиваются к ионам и ориентируются вокруг них определённым образом: отрицательно заряженный атом кислорода поворачивается к положительному иону $Na^+$, а положительно заряженные атомы водорода — к отрицательному иону $Cl^−$. В результате вокруг каждого иона образуется гидратная оболочка. Этот процесс взаимодействия ионов с молекулами воды и есть гидратация. Он сопровождается выделением энергии (теплоты гидратации) и является ключевым фактором, обеспечивающим растворимость многих веществ в воде.

Также к этому типу гидратации относится образование кристаллогидратов — твёрдых кристаллов, включающих в свою структуру молекулы воды (например, медный купорос $CuSO_4 \cdot 5H_2O$).

2. Гидратация в органической химии

Здесь гидратация — это реакция присоединения молекулы воды к органическому веществу, как правило, по кратной (двойной или тройной) углерод-углеродной связи. Реакция обычно протекает в присутствии катализатора (например, кислоты).

Пример гидратации алкена: Присоединение воды к этилену ($CH_2=CH_2$) в кислой среде приводит к образованию этанола ($C_2H_5OH$):

$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3-CH_2-OH$

Пример гидратации алкина (реакция Кучерова): Присоединение воды к ацетилену ($HC\equiv CH$) в присутствии солей ртути(II) как катализатора приводит к образованию уксусного альдегида ($CH_3-CHO$):

$HC\equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H_2SO_4} CH_3-CHO$

В результате этой химической реакции разрывается одна из кратных связей и образуются новые одинарные связи с атомами водорода и гидроксильной группы ($-OH$) из молекулы воды.

Таким образом, общая суть процесса гидратации — это связывание молекул воды с другими частицами (ионами или молекулами), которое может быть как физическим взаимодействием (образование гидратных оболочек), так и химической реакцией (присоединение по кратной связи).

Ответ:

Суть процесса гидратации заключается в присоединении молекул воды к частицам (ионам или молекулам) другого вещества. В неорганической химии это, как правило, процесс окружения ионов молекулами воды в растворе (образование гидратных оболочек), что обеспечивает их растворение. В органической химии гидратация — это химическая реакция присоединения воды по кратной связи, в результате которой образуются новые органические соединения (например, спирты из алкенов).