Skillnad mellan hydrogenering och reduktion

Huvudskillnad - Hydrogenation vs Reduction

Hydrogenerings- och reduktionsreaktioner är relaterade kemiska processer. Hydrogenering är en typ av reduktion. Reduktion har tre olika definitioner: minskning av oxidationsnumret, förlust av syre och vinning av väte. Den mest acceptabla definitionen är minskningen av oxidationsnumret. Den tredje definitionen (väter väte) passar definitionen av hydrogenering. dock, hydrogenering kräver väsentligen en katalysator, medan reduktion inte kräver en katalysator, såvida det inte är en hydrogenering. Det här är huvudskillnad mellan hydrogenering och reduktion.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är hydrogenering
      - Definition, mekanism
2. Vad är Reduktion
     - Definition, Förklaring, Exempel
3. Vad är förhållandet mellan hydrogenering och reduktion
4. Vad är skillnaden mellan hydrogenering och reduktion
     - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: katalysator, hydrogenering, nickel, oxidation, oxidationsnummer, palladium, platina, redoxreaktioner, reduktion, mättnad, omättad

Vad är hydrogenering

Hydrogenering är en kemisk reaktion mellan molekylärt väte (H₂) och en annan kemisk art. En hydrogenering sker vanligtvis i närvaro av en katalysator, såsom nickel, palladium eller platina och deras oxider. Hydrogenering används för reduktion och mättnad av en kemisk förening. Det kan finnas två typer av hydrogenering:

1. Tillsats av väte till en dubbelbindning eller trippelbindning i en förening
2. Tillsats av väte som orsakar dissociation av molekylen

Nästan alla organiska föreningar som består av dubbelbindningar eller trippelbindningar kan reagera med molekylärt väte i närvaro av en katalysator. Hydrogeneringsreaktionen är av stor betydelse för industriella syntesprocesser; till exempel i petroleumsindustrin används hydrogenering för att tillverka bensin och olika petrokemikalier.

Hydrogeneringsmekanism

När man överväger mekanismen för hydrogenering finns det tre huvudkomponenter som måste beaktas. De är det omättade substratet, vätekällan och en katalysator. Temperaturen och trycket i systemet kan variera beroende på substratet och den använda katalysatorn.

Vätekällan är ofta vätegas i sig. Den är kommersiellt tillgänglig i trycksatta cylindrar. Substraten för hydrogenering kan vara alkener, alkyner, aldehyder, alkoholer, ketoner, estrar, karboxylsyror och nitroföreningar. Katalysatorer finns i två typer som homogena katalysatorer och heterogena katalysatorer. Skillnaden mellan homogena och heterogena katalysatorer är att homogena katalysatorer löser upp i lösningen innehållande substratet medan heterogena katalysatorer suspenderas i den lösningen.

Figur 1: Hydrogeneringsmekanism

Hydrogenering som förekommer i fasta ämnen (heterogen katalysator) förklaras av Horiuti-Polanyi-mekanismen. Det anger följande steg.

1. Bindning av den omättade bindningen och atomvätet (från dissociation av molekylärt väte) till katalysatorns yta.
2. Tillsats av en väteatom till den omättade bindningen. Detta steg är reversibelt.
3. Tillsats av andra väteatom; detta är oåterkalleligt.

Men i hydrogeneringsprocesser som involverar homogen katalys bindar metallen till båda komponenterna för att ge en mellanliggande alken-metall (H)₂ komplex.

Vad är Reduktion

Reduktion minskar oxidationsnumret för en kemisk art. Det görs vanligtvis genom tillsats av elektroner. En reduktionsreaktion är en halvreaktion som sker parallellt med en oxidationsreaktion vid redoxreaktioner. Oxidationsreaktion ökar oxidationsnumret. Därför är reduktion motsatt oxidation.

Men i vissa reaktioner hänvisar oxidation och reduktion till tillsatsen eller avlägsnandet av syre. Här är oxidation syreförstärkningen medan reduktion är syreförlusten. En annan äldre definition för oxidation och reduktion innebär överföring av väte. Här är oxidation förlusten av väte medan reduktion är vinsten av väte. Enligt de allmänt accepterade definitionerna är oxidationen emellertid känd för att vara ökningen av oxidationstillstånd medan reduktion är känd för att vara minskningen av oxidationstillståndet.

Figur 2: Redoxreaktioner

Minskningen kan vara ett av de tre följande fenomenen.

1. Minska oxidationsnumret från ett positivt värde till ett negativt värde
2. Minskar oxidationsnumret från ett positivt värde till noll
3. Minska oxidationsnumret från noll till ett negativt värde.

exempel

Några vanliga exempel på reduktionsreaktioner:

• Reduktion av järn (III) till järn (II):
• Reduktion av H⁺ till H₂
• Reduktion av Cu⁺² till Cu

Förhållandet mellan hydrogenering och reduktion

• Hydrogenering är en typ av reduktionsreaktion. En av de tre definitionerna av reduktion indikerar att vinsten av väte är en reduktion.

Skillnad mellan hydrogenering och reduktion

Definition

Hydrering: Hydrogenering är en kemisk reaktion mellan molekylärt väte (H₂) och en annan kemisk art.

Minskning: Reduktion är minskningen av oxidationsnumret hos en kemisk art.

Mekanism

Hydrering: Vätegenereringen är väsentligen tillsatsen av väte.

Minskning: Reduktion är minskningen av oxidationsnumret; förlust av syre; vinning av väte.

Komponenter

Hydrering: Föreningar som innehåller dubbelbindningar eller trippelbindningar kommer att genomgå hydrering.

Minskning: Kemiska arter som har ett högre oxidationsnummer kan genomgå minskning.

Katalysator

Hydrering: Hydrogenering kräver en katalysator som en väsentlig komponent.

Minskning: Reduktionsreaktion kräver ingen katalysator om det inte är en hydrering.

Slutsats

Hydrogenering är en typ av reduktionsreaktion. Det används för att omvandla omättade föreningar till mättade föreningar. Reduktion avser minskning av oxidationsnumret hos en kemisk art. Det sker alltid parallellt med en oxidationsreaktion. Huvudskillnaden mellan hydrogenering och reduktion är att hydrogenering i huvudsak kräver en katalysator, medan reduktion inte kräver en katalysator om det inte är en hydrogenering.

Referens:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Reduktion Definition in Chemistry." ThoughtCo, 3 september, 2017, Tillgänglig här.
2. Libretexts. "Definitioner av oxidation och reduktion." Kemi LibreTexts, Libretexts, 2 maj 2016, Tillgänglig här.
3. "Hydrogenation." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, ink., 1 maj 2017, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Mekanism som involverar palladiumhydrogenering" av Wesleye1000 - eget arbete (CC BY-SA 4.0) via Wikimedia Commons
2. "Redox Halves" Av Cameron Garnham - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia