Hydrataatio

Hydrataatio (engl. hydration) on additioreaktio, jossa molekyyliin liitetään vettä. Orgaanisessa kemiassa hydrataatiolla tarkoitetaan reaktiota, jossa vettä lisätään tyydyttymätömään yhdisteeseen, kuten alkeeniin tai alkyyniin. Tämäntyyppistä reaktiota käytetään teollisesti etanolin, isopropanolin ja 2-butanolin valmistamiseksi. Epäorgaanisessa kemiassa hydrataatio (engl. mineral hydration) on reaktio, jossa mineraalin kiderakenteeseen lisätään vettä, jolloin muodostuu uusi mineraali, jota tavallisesti kutsutaan hydraatiksi.
Rakennustekniikassa puhutaan myös hydrataatiosta. Esimerkiksi veden ja sementin sisältämien mineraalien välillä tapahtuu reaktio, jonka vaikutuksesta sementin ja veden muodostama pasta kovettuu kuivuessaan. Ca₃S:n tai Ca₂S:n ja veden reaktiossa syntyy hydratoitunutta trikalsiumsilikaattia (Ca₃S₂H₃) ja kalsiumhydroksidia (Ca(OH)₂). Sementin mineraalien ominaisuudet vaikuttavat hydrataation nopeuteen ja lujuuskehitykseen.

Aldehydien ja ketonien hydraatit

Aldehydit ja ketonit reagoivat veden kanssa muodostaen 1,1-dioleja eli geminaalisia dioleja. Aldehydin tai ketonin geminaaliset diolit eivät ole pysyviä, vaan ne ovat vesiliuoksissa tietyssä tasapainossa.Tasapaino riippuu karbonyyliyhdisteen rakenteesta. Esim. asetoni on 99,9% ketonimuodossa ja vain 0,1% on diolimuodossa, kun taas formaldehydi on vesiliuoksessa lähes täydellisesti diolimuodossa ja sen vesiliuoksesta käytetään nimeä formaliini. Formaldehydin vetyatomi ei pysty stabiloimaan karbonyylihiilen positiivista osittaisvarausta ja siksi formaldehydi on hyvin elektrofiilinen ja reaktiivisempi kuin asetoni. Asetonin huono reaktiivisuus johtuu siinä olevista elektroneja luovuttavista metyyliryhmistä. Hydraatin muodostus on hidas neutraaleissa olosuhteissa, koska vesi on heikko nukleofiili. Reaktiota voidaan nopeuttaa happo- tai emäskatalysaattorin avulla. Emäskatalyyttisessä reaktiossa nukleofiili on HO⁻-ioni (parempi nukleofiili). Happokatalysaattori protonoi karbonyyliryhmän, joka tulee elektrofiilisemmaksi.

Hydrataatio epäorgaanisessa kemiassa

Sementin hydratoituminen:
Sementin joutuessa kosketuksin veden kanssa sen sisältämät silikaatit ja aluminaatit muodostavat hydrataatiotuotteita, jotka ajan kuluessa kovettuvat yhtenäiseksi sementtiliimaksi. Sementin hydrataatio on siis pääosin kalsiumsilikaattien hydratoitumista eli silikaateissa tapahtuvia reaktioita. 
Hydrataatiossa sementtihiukkasten pinnoilla käynnistyvät kemialliset reaktiot, jolloin muodostuu sementtigeeliksi kutsuttava massa, jonka tilavuus on yli kaksinkertainen sementin alkuperäiseen tilavuuteen verrattuna. Hydratoituneet sementtihiukkaset tarttuvat toisiinsa kiinni lujasti, kun hiukkasten välille muodostuu verkkomainen rakenne. 
Trikalsiumsilikaatin (3CaO·SiO₂) reaktio veden kanssa saa aikaiseksi nopean lujuudenkehityksen eli betonin alkulujuuden, sillä on korkea hydrataatiolämpö (500 kJ/kg) ja se parantaa betonin sulfaatinkestävyyttä. 
2 (3CaO·SiO₂) + 6H₂O --> ((CaO)₃ · (SiO₂)₂ · (H₂O)₃) + 3Ca(OH)₂
Dikalsiumsilikaattin (2CaO·SiO₂) reaktio veden kanssa on lujuuden kehitykseltään hidasta, mutta sillä on suuri merkitys nimenomaan betonin lopullisen lujuuden kannalta. Sillä on alhainen hydrataatiolämpö (250 kJ/kg). 
2 (2CaO·SiO₂) + 4H₂O --> ((CaO)₃ · (SiO₂)₂ · (H₂O)₃) + Ca(OH)₂
Molemmissa reaktioissa kalsiumsilikaatit reagoivat vesimolekyylien kanssa, jolloin reaktiotuotteina muodostuu kalsiumsilikaattihydraattia (CaO)ₖ · (SiO₂)ₘ · (H₂O)ₙ) ja kalsiumhydroksidia Ca(OH)₂.
Lisäksi seoksessa tapahtuu trikalsiumaluminaatin (3CaO·AI₂O₃) reaktio veden kanssa, joka on hyvin nopeaa ja johtaa sementtiliiman välittömään kovettumiseen. Reaktion estämiseksi sementtiin lisätään sen valmistusvaiheessa kipsiä, joka hidastaa trikalsiumaluminaatin hydrataatiota antaen betonimassalle sopivan työstöajan. Trikalsiumaluminaatille ominaista on suuri reagointinopeus ja vedentarve, pieni loppulujuus ja erittäin korkea hydrataatiolämpö (1340 kJ/kg), se myös heikentää sulfaatinkestävävyyttä.