JoVE Logo

Sign In

8.5 : הידרציה מזורזת חומצה של אלקנים

אלקנים מגיבים עם מים בנוכחות חומצה ויוצרים כוהל. בהיעדר חומצה, הידרציה של אלקנים אינה מתרחשת בקצב משמעותי, והחומצה אינה נצרכת בתגובה. לכן, הידרציית אלקן היא תגובה מזורזת חומצה.

Figure1

חומצות חזקות, כמו חומצה גופרתית, מתפרקות לחלוטין בתמיסה מימית, והחומצה המשתתפת בתגובה היא יון ההידרוניום.

Figure2

הצעד הראשון הוא פרוטונציה איטית של אלקן בקצה הפחות מותמר ליצירת הקרבוקאטיון המורכב יותר.

Figure3

השלב השני הוא התקפה נוקלאופילית על ידי מים בקרבוקטיון כדי לתת יון אוקסוניום.

Figure4

בשלב האחרון, מים, עם p K a של 15.7, פועלים כבסיס ועושים דה-פרוטוניזציה ךיון האוקסוניום החומצי (כוהל שעבר פרוטונציה), בעל p K a של כ-2, כדי להניב את התוצר הסופי.

Figure5

שני התהליכים, הידרציה של אלקנים ליצירת כוהלים ודהידרציה של כוהלים ליצירת אלקנים, נמצאים בשיווי משקל זה עם זה. ניתן להסביר את השליטה על שיווי המשקל הזה על ידי העיקרון של Le Chatelier, הקובע שמערכת בשיווי משקל תסתגל כדי למזער כל לחץ המופעל על המערכת.

בהידרציה של 2-מתילפרופן, המים נמצאים בצד השמאלי של התגובה. כאשר כמות המים עולה, שיווי המשקל עובר לכיוון ימין, ומייצר יותר כוהל. לעומת זאת, אלימינציית המים מהמערכת מעביר את שיווי המשקל לייצר יותר אלקן. לפיכך, נוכחותן של חומצות מדוללות מעודדת יצירת כוהלים מאלקנים, בעוד ההיפך מתרחש בנוכחות חומצות מרוכזות המכילות מעט מאוד מים.

תגובות סיפוח תלויות טמפרטורה. מונח האנטלפיה לתגובות אלו הוא שלילי מכיוון שנוצרים קשרים חדשים במהלך התהליך. לעומת זאת, מונח האנטרופיה חיובי מכיוון ששתי מולקולות המגיבים נותנות מולקולה אחת של תוצר.

בטמפרטורות נמוכות, מונח האנטרופיה קטן ומונח האנתלפיה שולט. לפיכך, האנרגיה החופשית של גיבס שלילית, וקבוע שיווי המשקל גדול מאחד מקדם היווצרות תוצר על פני מגיבים.

Figure7

עם זאת, בטמפרטורות גבוהות, מונח האנטרופיה הגדולה שולט במונח האנטלפיה והאנרגיה החופשית של גיבס חיובית. קבוע שיווי המשקל שהוא קטן מאחד הופך את התגובה, מה שמרמז שמגיבים יועדפו על פני תוצרים.

Figure7

Tags

Acid catalyzed HydrationAlkenesWaterAlcohol FormationAcid ConsumptionHydronium IonProtonationCarbocationNucleophilic AttackOxonium IonDeprotonationEquilibriumLe Chatelier s Principle2 methylpropeneDilute Acids

PLAYLIST

Loading...
JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved