Unterschied zwischen Hydrierung und Reduktion

Hauptunterschied - Hydrierung vs. Reduktion

Hydrierungs- und Reduktionsreaktionen sind verwandte chemische Prozesse. Hydrierung ist eine Art Reduktion. Reduktion hat drei verschiedene Definitionen: Abnahme der Oxidationszahl, Sauerstoffverlust und Gewinnung von Wasserstoff. Die akzeptabelste Definition ist die Abnahme der Oxidationszahl. Die dritte Definition (Gewinnung von Wasserstoff) passt zur Definition der Hydrierung. jedoch, Die Hydrierung erfordert im Wesentlichen einen Katalysator, wohingegen die Reduktion keinen Katalysator erfordert, sofern es sich nicht um eine Hydrierung handelt. Dies ist das Hauptunterschied zwischen Hydrierung und Reduktion.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Hydrierung?
      - Definition, Mechanismus
2. Was ist Reduktion?
     - Definition, Erklärung, Beispiele
3. Was ist die Beziehung zwischen Hydrierung und Reduktion?
4. Was ist der Unterschied zwischen Hydrierung und Reduktion
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Katalysator, Hydrierung, Nickel, Oxidation, Oxidationszahl, Palladium, Platin, Redoxreaktionen, Reduktion, Sättigung, Ungesättigt

Was ist Hydrierung?

Hydrierung ist eine chemische Reaktion zwischen molekularem Wasserstoff (H₂) und eine andere chemische Spezies. Eine Hydrierung findet üblicherweise in Gegenwart eines Katalysators wie Nickel, Palladium oder Platin und deren Oxiden statt. Die Hydrierung wird zur Reduktion und Sättigung einer chemischen Verbindung verwendet. Es gibt zwei Arten der Hydrierung:

1. Addition von Wasserstoff an eine Doppelbindung oder Dreifachbindung in einer Verbindung
2. Zugabe von Wasserstoff, der die Dissoziation des Moleküls verursacht

Nahezu alle organischen Verbindungen aus Doppelbindungen oder Dreifachbindungen können in Gegenwart eines Katalysators mit molekularem Wasserstoff reagieren. Die Hydrierungsreaktion ist für industrielle Syntheseverfahren von großer Bedeutung. In der Erdölindustrie wird zum Beispiel die Hydrierung zur Herstellung von Benzin und verschiedenen Petrochemikalien verwendet.

Mechanismus der Hydrierung

Bei der Untersuchung des Mechanismus der Hydrierung sind drei Hauptkomponenten zu berücksichtigen. Sie sind das ungesättigte Substrat, die Wasserstoffquelle und ein Katalysator. Die Temperatur und der Druck des Systems können je nach Substrat und verwendetem Katalysator variieren.

Die Wasserstoffquelle ist oft selbst Wasserstoffgas. Es ist im Handel in Druckzylindern erhältlich. Die Substrate für die Hydrierung können Alkene, Alkine, Aldehyde, Alkohole, Ketone, Ester, Carbonsäuren und Nitroverbindungen sein. Katalysatoren werden in zwei Arten als homogene Katalysatoren und heterogene Katalysatoren gefunden. Der Unterschied zwischen homogenen und heterogenen Katalysatoren besteht darin, dass sich homogene Katalysatoren in der das Substrat enthaltenden Lösung lösen, während heterogene Katalysatoren in dieser Lösung suspendiert sind.

Abbildung 1: Mechanismus der Hydrierung

Die Hydrierung in Festkörpern (heterogener Katalysator) wird durch den Horiuti-Polanyi-Mechanismus erklärt. Es gibt die folgenden Schritte an.

1. Bindung der ungesättigten Bindung und atomarem Wasserstoff (durch Dissoziation von molekularem Wasserstoff) an die Oberfläche des Katalysators.
2. Addition eines Wasserstoffatoms an die ungesättigte Bindung. Dieser Schritt ist umkehrbar.
3. Zugabe eines zweiten Wasserstoffatoms; das ist irreversibel.

Bei Hydrierungsprozessen, die eine homogene Katalyse beinhalten, bindet das Metall an beide Komponenten, um ein intermediäres Alkenmetall (H) zu erhalten.₂ Komplex.

Was ist Reduktion?

Die Reduktion verringert die Oxidationszahl einer chemischen Spezies. Dies geschieht normalerweise durch Hinzufügen von Elektronen. Eine Reduktionsreaktion ist eine halbe Reaktion, die parallel zu einer Oxidationsreaktion in Redoxreaktionen abläuft. Oxidationsreaktion erhöht die Oxidationszahl. Daher ist die Reduktion das Gegenteil von Oxidation.

In einigen Reaktionen beziehen sich Oxidation und Reduktion jedoch auf die Zugabe bzw. Entfernung von Sauerstoff. Oxidation ist hier der Gewinn an Sauerstoff, während Reduktion der Sauerstoffverlust ist. Eine andere ältere Definition für Oxidation und Reduktion beinhaltet die Übertragung von Wasserstoff. Oxidation ist hier der Verlust von Wasserstoff, während die Reduktion der Gewinn von Wasserstoff ist. Nach allgemein anerkannten Definitionen ist jedoch bekannt, dass Oxidation die Zunahme des Oxidationszustands ist, während Reduktion als Abnahme des Oxidationszustands bekannt ist.

Abbildung 2: Redoxreaktionen

Die Reduktion kann eines der drei folgenden Phänomene sein.

1. Verringerung der Oxidationszahl von einem positiven Wert auf einen negativen Wert
2. Verringerung der Oxidationszahl von einem positiven Wert auf Null
3. Verringerung der Oxidationszahl von Null auf einen negativen Wert.

Beispiele

Einige häufige Beispiele für Reduktionsreaktionen:

• Reduktion von Eisen (III) zu Eisen (II):
• Reduktion von H⁺ zu H₂
• Reduktion von Cu⁺² zu Cu

Beziehung zwischen Hydrierung und Reduktion

• Hydrierung ist eine Art Reduktionsreaktion. Eine der drei Definitionen der Reduktion zeigt, dass die Wasserstoffzunahme eine Reduktion ist.

Unterschied zwischen Hydrierung und Reduktion

Definition

Hydrierung: Hydrierung ist eine chemische Reaktion zwischen molekularem Wasserstoff (H₂) und eine andere chemische Spezies.

Die Ermäßigung: Reduktion ist die Abnahme der Oxidationszahl einer chemischen Spezies.

Mechanismus

Hydrierung: Hydrierung ist im Wesentlichen die Zugabe von Wasserstoff.

Die Ermäßigung: Reduktion ist die Abnahme der Oxidationszahl; Sauerstoffverlust; Gewinnung von Wasserstoff.

Komponenten

Hydrierung: Verbindungen, die Doppelbindungen oder Dreifachbindungen enthalten, werden einer Hydrierung unterzogen.

Die Ermäßigung: Chemische Spezies mit einer höheren Oxidationszahl können reduziert werden.

Katalysator

Hydrierung: Die Hydrierung erfordert einen Katalysator als wesentlichen Bestandteil.

Die Ermäßigung: Die Reduktionsreaktion erfordert keinen Katalysator, es sei denn, es handelt sich um eine Hydrierung.

Fazit

Hydrierung ist eine Art Reduktionsreaktion. Es wird verwendet, um ungesättigte Verbindungen in gesättigte Verbindungen umzuwandeln. Reduktion bezieht sich auf das Verringern der Oxidationszahl einer chemischen Spezies. Sie tritt immer parallel zu einer Oxidationsreaktion auf. Der Hauptunterschied zwischen der Hydrierung und der Reduktion besteht darin, dass die Hydrierung im Wesentlichen einen Katalysator erfordert, während die Reduktion keinen Katalysator erfordert, sofern es sich nicht um eine Hydrierung handelt.

Referenz:

1. Helmenstine, Anne Marie „Reduktionsdefinition in der Chemie.“ ThoughtCo, 3. September 2017, hier erhältlich.
2. Texttexte. „Definitionen von Oxidation und Reduktion“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 2. Mai 2016, hier verfügbar.
3. „Hydrierung“. Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 1. Mai 2017, verfügbar hier.

Bildhöflichkeit:

1. "Mechanismus mit Palladium-Hydrierung" Von Wesleye1000 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
2. „Redox-Hälften“ von Cameron Garnham - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia