Гидрирование. Теплота гидрирования

В процессе гидрирования алкена происходит разрыв p -связи и связи Н–Н и образование двух связей С–Н:

Количество теплоты, выделяющейся при гидрировании одного моля ненасыщенного соединения, называется теплотой гидрирования. Этен и другие алкены в обычных условиях не реагируют с газообразным водородом вследствие высокой энергии активации Е_акт. (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Энергетическая диаграмма реакции гидрирования двойной связи

В присутствии катализаторов алкены легко гидрируются в алканы. Теплота гидрирования в присутствии катализатора остаётся такой же, как и без катализатора. Изменяется лишь Е_а, катализатор понижает энергетический барьер между исходными веществами и переходным состоянием. Катализатор, понижая энергию активации, направляет реакцию по особому механизму.

Обычно в качестве катализатора гидрирования используют тонко измельчённые металлы VIII группы: платину, палладий, рутений, родий, никель. Реагенты адсорбируются на поверхности катализатора, где и происходит реакция. Предполагают, что алкен взаимодействует с поверхностью металла с разрушением p -связи. Водород также адсорбируется на поверхности металла, и связь Н-Н ослабляется. Тогда гидрирование алкена можно представить как одновременное присоединение двух атомов водорода к двум углеродным атомам (рис. 4.6). Образующийся алкан не обладает сродством к поверхности металла и десорбируется с неё. Освободившиеся места на поверхности занимают новые молекулы алкена и водорода.

Рис. 4.6. Гидрирование этена

С*, H* - атомы углерода и водорода, активированные на поверхности катализатора

Уменьшение энергетического барьера прямой реакции также понижает энергию активации и обратной реакции и таким образом увеличивает скорость обратной реакции - дегидрирования. Катализатор в одинаковой степени ускоряет и прямую и обратную реакции, т.е. способствует более быстрому наступлению равновесия между исходными и конечными продуктами, но не сдвигает равновесия.

Платина, палладий, никель в соответствующих условиях служат и катализаторами дегидрирования. Каталитическое гидрирование ведется обычно в избытке водорода, что замедляет обратный процесс дегидрирования.

Дата добавления: 2015-07-26