水合作用(hydration)和氫化(hydrogenation)的區別

水化和氫化的關鍵區別在於水合作用是指將水分子添加到有機化合物中，而氫化是指將氫分子添加到有機化合物中。

水合和加氫在化學合成反應中起著重要作用。這兩種反應都涉及到通過在雙鍵中的碳原子加上一個取代基來打開有機化合物中的雙鍵。在這些過程中加入的取代基是不同的。

什麼是水合作用(hydration)？

水合作用是將水分子添加到有機化合物中。碳原子之間通常有一個雙鍵。水分子以羥基（OH-）和質子（H+）的形式加入雙鍵。因此，水分子在加入前分解成離子。羥基附著在雙鍵的一個碳原子上，而質子附著在另一個碳原子上。

圖01：簡單的水合反應

由於它涉及到鍵的斷裂和鍵的形成，所以反應具有很強的放熱性。這意味著，反應以熱的形式釋放能量。它是一個逐步反應；在第一步，烯烴起到親核作用，攻擊水分子的質子，並通過較少取代的碳原子與之結合。這裡，反應遵循Markonikov規則。

第二步包括水分子的氧原子與另一個雙鍵的碳原子（高取代碳原子）的連接。此時，水分子的氧原子攜帶正電荷，因為它有三個單鍵。然後，另一個水分子，它佔據附加水分子的額外質子，使羥基留在較少取代的碳原子。因此，這種反應導致酒精的形成。然而，炔烴（含烴的三鍵）也可以發生水化反應。

加氫是把氫分子加到有機化合物中的過程。此外，該反應涉及到用氫氣處理有機化合物。通常，反應發生在催化劑存在下，如鎳、鈀或鉑。非催化加氫只能在非常高的溫度下進行。此外，這一過程對不飽和有機化合物的還原也很重要。也就是說，加氫可以打開有機化合物中的雙鍵或三鍵，並把它們變成含有單鍵的化合物。

加氫過程由三部分組成：不飽和底物、氫源和催化劑。反應條件，如溫度和壓力取決於不飽和化合物和催化劑的類型。底物可以是烯烴或炔烴。加氫反應有兩種方式：均相催化和多相催化。

在均相催化中，催化劑金屬與烯烴和氫氣結合生成中間產物（烯烴催化劑-氫中間化合物）。然後一個氫原子通過雙鍵（或三鍵）從金屬轉移到碳。接下來發生的是另一個氫原子從氫源轉移到烷基，同時烷烴也發生解離。

圖02：加氫三步

在多相催化中，不飽和鍵與催化劑結合，而氫源則分解成兩個氫原子。然後一個可逆的步驟發生在一個氫原子與不飽和鍵結合的地方。最後，當另一個氫原子附著在烷基上時，會發生不可逆反應。

水合和加氫是化學合成中的重要過程。水化和氫化的關鍵區別在於水合作用是指將水分子添加到有機化合物中，而氫化是指將氫分子添加到有機化合物中。

下面的信息圖總結了水合和氫化之間的區別。

水合作用(hydration)和氫化(hydrogenation)的區別

1“測定溶液中離子用離子選擇電極、參比電極、組合電極和離子選擇電極儀表規範。”doi:10.3403/002222406U。