Differenza tra idrogenazione e riduzione

Differenza principale: idrogenazione vs riduzione

Le reazioni di idrogenazione e riduzione sono processi chimici correlati. L'idrogenazione è un tipo di riduzione. La riduzione ha tre diverse definizioni: diminuzione del numero di ossidazione, perdita di ossigeno e guadagno di idrogeno. La definizione più accettabile è la diminuzione del numero di ossidazione. La terza definizione (guadagnando idrogeno) si adatta alla definizione di idrogenazione. però, l'idrogenazione richiede essenzialmente un catalizzatore, mentre la riduzione non richiede un catalizzatore, a meno che non si tratti di idrogenazione. Questo è il differenza principale tra idrogenazione e riduzione.

Aree chiave coperte

1. Cos'è l'idrogenazione
      - Definizione, meccanismo
2. Cos'è la riduzione
     - Definizione, spiegazione, esempi
3. Qual è la relazione tra idrogenazione e riduzione
4. Qual è la differenza tra idrogenazione e riduzione
     - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: catalizzatore, idrogenazione, nichel, ossidazione, numero di ossidazione, palladio, platino, reazioni redox, riduzione, saturazione, insaturo

Cos'è l'idrogenazione

L'idrogenazione è una reazione chimica tra idrogeno molecolare (H₂) e un'altra specie chimica. Un'idrogenazione di solito si verifica in presenza di un catalizzatore come nichel, palladio o platino e i loro ossidi. L'idrogenazione è utilizzata per la riduzione e la saturazione di un composto chimico. Ci possono essere due tipi di idrogenazione:

1. Aggiunta di idrogeno a un doppio legame o triplo legame in un composto
2. Aggiunta di idrogeno che provoca la dissociazione della molecola

Quasi tutti i composti organici composti da doppi legami o tripli legami possono reagire con l'idrogeno molecolare in presenza di un catalizzatore. La reazione di idrogenazione è di grande importanza per i processi di sintesi industriale; ad esempio, nell'industria petrolifera, l'idrogenazione viene utilizzata per produrre benzina e vari prodotti petrolchimici.

Meccanismo di idrogenazione

Quando si considera il meccanismo di idrogenazione, ci sono tre componenti principali che devono essere considerati. Sono il substrato insaturo, la fonte di idrogeno e un catalizzatore. La temperatura e la pressione del sistema possono variare a seconda del substrato e del catalizzatore utilizzato.

La fonte di idrogeno è spesso l'idrogeno stesso. È disponibile in commercio in cilindri pressurizzati. I substrati per l'idrogenazione possono essere alcheni, alchini, aldeidi, alcoli, chetoni, esteri, acidi carbossilici e composti nitro. I catalizzatori si trovano in due tipi come catalizzatori omogenei e catalizzatori eterogenei. La differenza tra catalizzatori omogenei ed eterogenei è che i catalizzatori omogenei si dissolvono nella soluzione contenente il substrato mentre i catalizzatori eterogenei sono sospesi in quella soluzione.

Figura 1: meccanismo di idrogenazione

L'idrogenazione che si verifica nei solidi (catalizzatore eterogeneo) è spiegata dal meccanismo Horiuti-Polanyi. Dichiara i seguenti passi.

1. Legame del legame insaturo e dell'idrogeno atomico (dalla dissociazione dell'idrogeno molecolare) alla superficie del catalizzatore.
2. Aggiunta di un atomo di idrogeno al legame insaturo. Questo passaggio è reversibile.
3. Aggiunta del secondo atomo di idrogeno; questo è irreversibile.

Ma nei processi di idrogenazione che coinvolgono la catalisi omogenea, il metallo si lega a entrambi i componenti per dare un metallo alchene intermedio (H)₂ complesso.

Cos'è la riduzione

La riduzione sta riducendo il numero di ossidazione di una specie chimica. Di solito è fatto per aggiunta di elettroni. Una reazione di riduzione è una mezza reazione che si verifica parallelamente a una reazione di ossidazione nelle reazioni redox. La reazione di ossidazione aumenta il numero di ossidazione. Pertanto, la riduzione è l'opposto dell'ossidazione.

Ma in alcune reazioni, l'ossidazione e la riduzione si riferiscono rispettivamente all'aggiunta o alla rimozione di ossigeno. Qui, l'ossidazione è il guadagno di ossigeno mentre la riduzione è la perdita di ossigeno. Un'altra definizione precedente per l'ossidazione e la riduzione riguarda il trasferimento dell'idrogeno. Qui, l'ossidazione è la perdita di idrogeno mentre la riduzione è il guadagno di idrogeno. Tuttavia, secondo le definizioni generalmente accettate, l'ossidazione è nota per essere l'aumento dello stato di ossidazione mentre la riduzione è nota per essere la diminuzione dello stato di ossidazione.

Figura 2: reazioni redox

La riduzione può essere uno dei tre seguenti fenomeni.

1. Riduzione del numero di ossidazione da un valore positivo a un valore negativo
2. Riduzione del numero di ossidazione da un valore positivo a zero
3. Riduzione del numero di ossidazione da zero a un valore negativo.

Esempi

Alcuni esempi comuni di reazioni di riduzione:

• Riduzione del ferro (III) al ferro (II):
• Riduzione di H⁺ a H₂
• Riduzione di Cu⁺² a Cu

Relazione tra idrogenazione e riduzione

• L'idrogenazione è un tipo di reazione di riduzione. Una delle tre definizioni di riduzione indica che il guadagno di idrogeno è una riduzione.

Differenza tra idrogenazione e riduzione

Definizione

Idrogenazione: L'idrogenazione è una reazione chimica tra idrogeno molecolare (H₂) e un'altra specie chimica.

Riduzione: La riduzione è la diminuzione del numero di ossidazione di una specie chimica.

Meccanismo

Idrogenazione: L'idrogenazione è essenzialmente l'aggiunta di idrogeno.

Riduzione: La riduzione è la diminuzione del numero di ossidazione; perdita di ossigeno; guadagno di idrogeno.

componenti

Idrogenazione: I composti contenenti doppi legami o tripli legami subiranno idrogenazione.

Riduzione: Le specie chimiche con un numero di ossidazione superiore possono subire una riduzione.

Catalizzatore

Idrogenazione: L'idrogenazione richiede un catalizzatore come componente essenziale.

Riduzione: La reazione di riduzione non richiede un catalizzatore a meno che non si tratti di idrogenazione.

Conclusione

L'idrogenazione è un tipo di reazione di riduzione. È usato per convertire i composti insaturi in composti saturi. La riduzione si riferisce alla diminuzione del numero di ossidazione di una specie chimica. Si presenta sempre parallelo a una reazione di ossidazione. La principale differenza tra idrogenazione e riduzione è che l'idrogenazione richiede essenzialmente un catalizzatore mentre la riduzione non richiede un catalizzatore a meno che non si tratti di idrogenazione.

Riferimento:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Definizione della riduzione in chimica". ThoughtCo, 3 settembre 2017, disponibile qui.
2. Libretexts. "Definizioni di ossidazione e riduzione." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 2 maggio 2016, disponibile qui.
3. "Idrogenazione". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1 maggio 2017, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Meccanismo che coinvolge l'idrogenazione del palladio" di Wesleye1000 - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Redox Halves" di Cameron Garnham - Opera personale (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia