Hydratationsreaktionen

Hydratationsreaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen Wasser eine Substanz addiert und dabei typischerweise eine OH-Gruppe bildet. Sie treten sowohl in der organischen als auch in der anorganischen Chemie auf und können durch Säuren, Basen oder spezielle Katalysatoren angestoßen werden. In vielen Fällen handelt es sich um elektrophile Additionen an Mehrfachbindungen oder um die Bildung von hydratisierten Ionen in wässrigen Lösungen.

In der organischen Chemie erfolgt die Hydratation meist durch eine additionsreaktion an ungesättigten Verbindungen. Bei Alkenen wird Wasser häufig durch Protonenkatalyse addiert: Das Doppelbindungssystem wird protoniert, es entsteht ein Carbokation, das von Wasser angegriffen wird, gefolgt von Entprotonierung, wodurch ein Alkohol entsteht. Typisches Beispiel ist die Reaktion von Ethylen mit Wasser zu Ethanol unter Säurekatalyse. Hydration von Alkynen führt in der Regel zu Ketonen oder Aldehyden nach anschließender Tautomerisation; bei terminalen Alkynen ist häufig die Bildung eines Methylketons zu beobachten.

Eine weitere Form der Hydratation betrifft Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone können in Wasser zu geminalen Diolen hydratisieren, insbesondere unter Säure- oder Basenkatalyse. Formaldehyd bildet in Lösung Methanediol, H2C(OH)2, als Hydrat.

In der anorganischen Chemie beschreibt Hydratation die Bildung von Hydrationshüllen um Ionen: Wasserkoordinierung erhöht die Stabilität und beeinflusst Löslichkeit, Reaktivität und Transportprozesse. Typische Beispiele sind die Hydration von Metallionen wie Na+, Mg2+ oder Cu2+ in Wasser.

Hydratationsreaktionen sind oft reversibel und ihr Gleichgewicht hängt stark von Substrat, Lösungsmittel und Temperatur ab.