דֶהִידְרַצְיַה (dehydration) זה 'התייבשות' באנגלית. בכימיה, תגובות דה-הידרציה הן תגובות כימיות בהן מולקולות של מים נוצרות או נפלטות החוצה מתוך חומר או תערובת חומרים קיימים (ואז, כאילו החומר עבר 'התייבשות'). ישנן מספר אפשרויות שונות לתגובות דה-הידרציה, נדגים ונסביר את העיקריות שבהן.
מולקולת המים, היא מולקולה מאוד יציבה, הבנוייה משלוש אטומים בלבד, שני אטומים של מימן (H) ואטום אחד של חמצן (O), ובסה"כ הנוסחה הכימית היא H2O. תגובת דהידרציה יכולה להתרחש בתוך מולקולה קיימת (=תגובה תוך-מולקולרית), אשר בה נמצאים אחד ליד השני אטום של מימן (H) ליד קבוצה הידרוקסיל (OH) – שהיא למעשה אטום חמצן הקשור לאטום מימן. כפי שרואים מיד, המימן וההידרוקסיל מהווים ביחד מולקולת מים, ובתגובת דהידרציה תוך מולקולארית השניים מתחברים יחדיו, ונפלטים החוצה כמולקולת מים, בעוד שבמקום שבו עזבו, במולקולה המקורית, נוצר קשר כפול, כפי שניתן לראות בדוגמא הכללית הבאה:

אפשרות אחרת לתגובת דהידרציה – היא בין מולקולות שונות, כאשר למולקולה אחת יש אטום מימן, ולמולקולה אחרת קבוצת הידרוכסיל, כפי שניתן לראות בדוגמא הבאה: (בכדי לדייק יש לומר שלא כל אטום מימן יכול כך לצאת ולהגיב בתגובת דהידרציה, דרושים תנאים מסויימים, הקשורים דווקא לאטום אליו קשור המימן בהמשך המולקולה).

בתגובה הנ"ל 2 המולקולות המקוריות מחברות למולקולה אחת, תוך כדי פליטת מולקולה של מים (מכונה גם תגובת 'דחיסה' כי כאילו נדחסו 2 המולקולות יחדיו). זוהי תגובה נפוצה מאוד בכימיה, ובעיקר בעולם הביו-כימי, לדוגמא – בתגובת דהידרציה מתחברים יחדיו 2 חד-סוכרים כדי ליצור מולקולה של דו-סוכר (הסוכר שבו אנו ממתיקים נוצר ככה), או חומצות שומן שמתחברות לחומר 'גליצרין', בתגובת דחיסה, בכדי ליצור את שמן בישול.

אפשרי מצב מיוחד, בו לכל מולקולה יש גם מימן פנוי וגם קבוצת הידרוכסיל פנוייה, מצב זה יכול ליצור תגובת דחיסה שכוללת מספר עצום (אפילו מאות אלפים) של מולקולות, שיוצרים ביחד שרשרת של מולקולה ענקית, המכונה פולימר (כי מורכבת מ'פולי'=הרבה, יחידות חוזרות=מרים). כפי שניתן לראות בדוגמא הבאה:

גם זו תגובה חשובה ביותר: גם בתעשייה (ככה מיצרים את הפלסטיק 'פוליאסטר', למשל) וגם בעולם הביוכימי: כל החלבונים מהם אנחנו בנויים (החלק החשוב בעור והשרירים) – בנויים בשיטה הזו של פילמור מולקולות (הנקראות חומצות אמינו) המכילות גם מימן וגם קבוצת הידרוכסיל בכל מולקולה, ומאפשרות יצירת שרשראות ארוכות. גם הרבה פחמימות (כמו עמילן) נוצרים בתגובה זו.

תגובת דהידרציה אחרת, לא כוללת יצירה של מים, אלא יותר דומה לייבוש ממש, הכוונה לחומרים המכילים מולקולות של מים שלכודות בתוך המבנה הגבישי שלהם, דוגמה לכך היא החומר גבס, שנוסחתו CaSO4×2H2O, הסימון × מסמל שבכל מולקולה של גבס לכודות 2 מולקולות של מים. במחצבות שמיצרות את הגבס, מוציאים אותו מהאדמה, ואז קולים אותו בתנורים ענקיים, שגורמים למולקולות המים לצאת מהגביש, והוא הופך לאבקה דקה שנוסחתה הכימית CaSO4×½H2O. כאשר רוצים להשתמש בגבס – למשל כדי לסתום חור בקיר, או כדי ליצוק אותו לתבנית – מרטיבים אותו, ואז מתרחשת התגובה ההפוכה, תגובת 'הידרציה' – מים נכנסים חזרה לגביש, והוא הופך חזרה לגבס מוצק.
דוגמה נוספת – החומר קובלט כלורי CoCl2, שכאשר הגביש שלו מכיל מים צבעו אדמדם, וכאשר הוא יבש – צבעו כחול, בזכות תכונה זו של הקובלט הכלורי הוא משמש כאינדיקטור (=סמן) לרמת הלחות או הרטיבות של חומרים ואווירות.


קובלט כלוריד יבש (בצבע תכלת, משמאל) ו'רטוב' (ברמה המולקולרית, בצבע בורדו, מימן), תמונה באדיבות ויקיפדיה

דהידרציה – אפשר לעודד באמצעות חימום, או באמצעות כימיקלים היגרוסקופיים (=סופחי מים) כאשר אחד הידועים והאלימים שבהם הוא חומצה גופרתית, H2SO4. חומצה זו היא כל כך היגרוסקופית, שכאשר שופכים אותה על סוכר רגיל (C12H22O11) תוך מספר שניות הסוכר הופך לפחם שחור (C) לאחר שהחומצה הגופרתית הוציאה מכל מולקולת סוכר את כל 11 מולקולות המים האפשריות.

מאת: ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
ומכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

9 תגובות

  • תאיר

    אני עושה עבודת חקר בנושא: מהי

    אני עושה עבודת חקר בנושא: מהי השפעת ריכוזים שונים של אתנול על פעילות האנזים קטלאז שמקורו בתאי כבד של עוף?
    ורציתי לדעת אם קיים קשר בין הנושא חקר שלי לבין דהידרציה.
    תודה רבה!

  • ארז

    דהידרציה בפוליאתילן

    ד"ר אבי שלום רב,

    הנני סדטונט להנדסת מכונות מתחום החומרים פלסטיים ואני מבצע מחקר המאפיין שכבת התחמצנות בפוליאתילן.
    הבעיה העיקרית היא שמבצעים גירוד מכני לפני משטח הצינור ולאחר מכן מנגבים עם מטלית של אתנול.
    הכיצד יכול להשפיע חומר האתנול על ה- PE יש לציין כי לצינור יש תוספת של פחמן שחור (CB).
    האם יכול להיווצר מצב של דהידרציה ב- PE או של קונדנסציה (דחיסה)?
    ידוע שהגירוד המכני קורע את שרשראות הפולימר ונוצרים רדיקלים חופשיים.

    אודה לתשובה.

    בברכה,
    ארז

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    זה כבר שאלה של מחקר

    היי ארז
    שאלת שאלה מאוד מאוד ספציפית - שהיא כבר שאלת מחקר...
    כעקרון - פוליאתילן טהור לא מכיל קבוצות הידרוכסיל בכלל, כך שלא עובר תגובות דחיסה (אין בו שום 'מים' שיכולים לצאת). השאלה מה קורה לפוליאתילן שגורד - ונמצא בפני השטח - זה כבר שאלת מחקר באמת, אולי שם יש התחמצנות - ויש הקשרות של חמצן ואחר כך גם קבוצות הידרוכסיל? זאת שאלה כל כך ספציפית שאי אפשר לענות עליה בפסקנות, אלא באמת לבצע מחקר על הנושא (כמו שאתה עושה).
    יותר מהעלאת ההשערות שעשיתי - לא אוכל יותר לדעת / להרחיב.
    בהצלחה בהמשך המחקר
    אבי

  • ארז

    דהידרציה בפוליאתילן

    היי אבי,

    תגובתך נכונה בהחלט.
    אני אהיה יותר ספציפי בשאלתי, אם ידוע שיש קבוצת הידרוכסיל בפוליאתילן, האם אז יכולה להתרחש דהידרציה בתנאים הויראליים?
    אם כן, האם תגובת הדהידרציה מתרחשת בין הפוליאתילן לקבוצת ההידרוכסיל, או בין חומר האתנול לפוליאתילן?

    בברכה,
    ארז

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    דהידרציה אפשרית בכל

    היי ארז
    דהידרציה אפשרית, באופן עקרוני, בין כל קבוצות הידרוכסיל (OH). אם אתה אומר שבוודאות יש בפריפריה של הפוליאתלן המגורד קבוצות כאלו, אזי תגובה כזו אפשרית בין הקבוצות בפוליתילן לבין עצמן, בין הקבוצות הללו לקבוצה של האתנול, ואפילו בין קבוצות האתנול עצמו, בהינתן תנאים מתאימים (כך יוצרים את החומר 'אתר'). כיוון שהכל אפשרי - אי אפשר לקבוע מראש ללא מחקר כימי מדוקדק איזה מהתגובות מתרחשת בפועל בעדיפות, אם בכלל.

    אבי

  • ארז

    דהידרציה

    אבי תודה רבה. עזרת לי מאוד.

  • ליאור

    שאלה: מהם תנאי הדהידרציה

    מהם תנאי הדהידרציה???

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תשובה

    כפי שכתוב למעלה, יש הרבה סוגים של תגובת דהידרציה. השאלה לאיזה סוג התכוונת. באופן כללי ניתן לומר כי כדי לקדם את התגובה דרוש משהו שיעזור למים לצאת מהמערכת: בדר"כ חום או חומר היגרוסקופי (=חומר סופח מים).

  • ליאור