Hidrogenarea - Dehidrogenarea

CAP 1 : HIDROGENAREA

Hidrogenarea este procesul de fixare a unui anumit numar de atomi de hidrogen la nivelul dublelor ( ) sau triplelor legaturi( ) prin aceasta nesaturarea echiva-lenta a moleculei scazand. Reactia inversa hidro-genarii, care conduce la formarea de duble legaturi, crescand cifra de nesaturare, se numeste dehidrogenare.

Trebuie remarcat faptul ca nu se cunoaste nici o reactie de hidrogenare in absenta catalizatorilor. Procesul de hidrogenare este exoterm, are loc cu scaderea numarului de moli si a volumului; se poate exprima printr-o ecuatie generala de tipul:

H + S = SH + Q , [ kj ] ,

unde S este o substanta organica ce contine dubla sau tripla legatura.

Consecinte:

-scaderea temperaturii deplaseaza echilibrul favorizand reactia de hidrogenare;

-conform principiului Le Chatelier, pentru a mari conversia la echilibru in produs hidrogenat este necesara cresterea presiunii.

In practica industriala se folosesc drept catalizatori pentru hidrogenare metale sau aliaje metalice, oxizi semiconductori sau complecsi metalici solubili.

Se considera ca in general reactia de hidrogenare se desfasoara prin fixa-rea mai intai a atomilor de hidrogen pe suprafata metalului ca apoi acest hidrogen activat sa interactioneze cu electronii ai moleculei organice.

Pe baza unui numar mare de date experimentale, s-a tras concluzia ca adi-tia hidrogenului la dubla legatura este favorizata in cazul izomerilor cis. Acest raport de aditie cis-trans sufera modificari in functie de temperatura, presiune si conversie.

Hidrogenarea naftalinei se face in prezenta catalizatorilor de nichel sau platina,dar decurge in mai multe stadii izolabile:naftalina dihidronaftalina tetrahidronaftalina (tetralina) si decahidronaftalina (decalina).

Cercetari privind hidrogenarea la presiuni superioare celei atmosferice si temperaturi ridicate, conduse in prezenta catalizatorilor de nichel, au dus la conclu-zia ca susceptibilitatea relativa a diferitelor clase de hidrocarburi pentru procesul de hidrogenare variaza in ordinea : Alchene cu catena liniara >Cicloolefine >Ben-zen >Alchil-benzeni > Aril-benzeni.

In cele mai numeroase cazuri, alchenele cis se hidrogeneaza mai repede decat izomerii trans corespunzatori.

O importanta deosebita o prezinta procesele de hidrogenare ale functiuni-lor organice. Astfel aldehidele sunt hidrogenate catalic la alcooli, materie prima pentru plastifianti si agenti activi de suprafata biodegradabili.

Industrial, prin hidrogenarea crotonaldehidei in prezenta catalizatorului de cupru pe diatomita se obtine butanolul. Procedeul este utilizat la Combinatul Chimic Craiova.

CH – CH = CH—CHO+2H CH—CH—CH—CH—OH

Hidrogenarea acizilor grasi monocarboxilici la alcooli superiori se efectu-eaza in prezenta catalizatorului de cromit de cupru la temperatura de 300 C si presiunea de 325 at.

CH—(CH ) –COOH + 2H CH – (CH ) – CH OH + H O

Procedeul este aplicat la Combinatul Chimic Borzesti. Alcooli grasi cu C ………C se utilizeaza pentru fabricarea detergentilor, plastifiantilor, la fabricarea lacurilor, vopselurilor etc.

O reactie de hidrogenare cu aplicabilitate in industria alimentara este hidrogenarea grasimilor vegetale sau animale, lichide, in scopul obtinerii grasimi-lor solide (din ulei se obtine margarina). Catalizatorul utilizat este nichelul. Grasi-mile hidrogenate se aseamana cu cele solide naturale.

Hidrogenoliza reprezinta procesul de rupere a legaturilor simple prin hi-drogenare.

Hidrogenoliza halogenurilor are loc in prezenta catalizatorilor de platina si paladiu. Atomul de carbon de care este legat halogenul poate fi primar, secundar, tertiar sau poate apartine unui ciclu aromatic. Usurinta de scindare a legaturii C-X variaza foarte mult, halogenurile de aril fiind destul de rezistente, in timp ce halo-genurile alilice si benzilice sunt foarte reactive.