Différence entre hydrogénation et réduction

Différence principale - hydrogénation vs réduction

Les réactions d’hydrogénation et de réduction sont des processus chimiques apparentés. L'hydrogénation est un type de réduction. La réduction a trois définitions différentes: diminution du nombre d'oxydation, perte d'oxygène et gain d'hydrogène. La définition la plus acceptable est la diminution du nombre d'oxydation. La troisième définition (gagner de l'hydrogène) correspond à la définition de l'hydrogénation. toutefois, l'hydrogénation nécessite essentiellement un catalyseur alors que la réduction ne nécessite pas de catalyseur, sauf s'il s'agit d'une hydrogénation. C'est le différence principale entre hydrogénation et réduction.

Zones clés couvertes

1. Qu'est-ce que l'hydrogénation
      - Définition, mécanisme
2. Quelle est la réduction
     - Définition, explication, exemples
3. Quelle est la relation entre l'hydrogénation et la réduction
4. Quelle est la différence entre l'hydrogénation et la réduction
     - Comparaison des différences clés

Termes clés: Catalyseur, hydrogénation, nickel, oxydation, nombre d’oxydations, palladium, platine, réactions d’oxydo-réduction, réduction, saturation, insaturé

Qu'est-ce que l'hydrogénation

L’hydrogénation est une réaction chimique entre l’hydrogène moléculaire (H₂) et une autre espèce chimique. Une hydrogénation se produit généralement en présence d'un catalyseur tel que le nickel, le palladium ou le platine et leurs oxydes. L'hydrogénation est utilisée pour la réduction et la saturation d'un composé chimique. Il peut y avoir deux types d'hydrogénation:

1. Addition d'hydrogène à une double liaison ou une triple liaison dans un composé
2. Ajout d'hydrogène provoquant la dissociation de la molécule

Presque tous les composés organiques composés de doubles liaisons ou de triples liaisons peuvent réagir avec l'hydrogène moléculaire en présence d'un catalyseur. La réaction d'hydrogénation revêt une grande importance pour les procédés de synthèse industriels; par exemple, dans l'industrie du pétrole, l'hydrogénation est utilisée dans la fabrication d'essence et de divers produits pétrochimiques.

Mécanisme d'Hydrogénation

Lors de l'examen du mécanisme de l'hydrogénation, trois principaux composants doivent être pris en compte. Ils sont le substrat non saturé, une source d'hydrogène et un catalyseur. La température et la pression du système peuvent varier en fonction du substrat et du catalyseur utilisé..

La source d'hydrogène est souvent l'hydrogène lui-même. Il est disponible dans le commerce dans des cylindres sous pression. Les substrats d'hydrogénation peuvent être des alcènes, des alcynes, des aldéhydes, des alcools, des cétones, des esters, des acides carboxyliques et des composés nitrés. Les catalyseurs se présentent sous deux types: catalyseurs homogènes et catalyseurs hétérogènes. La différence entre les catalyseurs homogènes et hétérogènes réside dans le fait que des catalyseurs homogènes se dissolvent dans la solution contenant le substrat, tandis que des catalyseurs hétérogènes sont mis en suspension dans cette solution..

Figure 1: Mécanisme d'hydrogénation

L'hydrogénation qui se produit dans les solides (catalyseur hétérogène) est expliquée par le mécanisme Horiuti-Polanyi. Il énonce les étapes suivantes.

1. Liaison de la liaison insaturée et de l'hydrogène atomique (de la dissociation de l'hydrogène moléculaire) à la surface du catalyseur.
2. Ajout d'un atome d'hydrogène à la liaison non saturée. Cette étape est réversible.
3. Ajout du deuxième atome d'hydrogène; c'est irréversible.

Mais dans les processus d'hydrogénation qui impliquent une catalyse homogène, le métal se lie aux deux composants pour donner un métal intermédiaire alcène (H)₂ complexe.

Quelle est la réduction

La réduction diminue le nombre d'oxydation d'une espèce chimique. Cela se fait généralement par addition d'électrons. Une réaction de réduction est une demi-réaction qui se produit parallèlement à une réaction d'oxydation dans les réactions redox. La réaction d'oxydation augmente le nombre d'oxydation. Par conséquent, la réduction est le contraire de l'oxydation.

Mais dans certaines réactions, l'oxydation et la réduction se rapportent à l'addition ou à l'élimination de l'oxygène, respectivement. Ici, l'oxydation est le gain d'oxygène alors que la réduction est la perte d'oxygène. Une autre définition plus ancienne de l'oxydation et de la réduction implique le transfert d'hydrogène. Ici, l'oxydation est la perte d'hydrogène alors que la réduction est le gain d'hydrogène. Cependant, selon les définitions généralement acceptées, l’oxydation est connue pour être l’augmentation de l’état d’oxydation, alors que la réduction est connue pour être la diminution de l’état d’oxydation..

Figure 2: Réactions d'oxydoréduction

La réduction peut être l'un des trois phénomènes suivants.

1. Diminution du nombre d'oxydation d'une valeur positive à une valeur négative
2. Réduire le nombre d'oxydation d'une valeur positive à zéro
3. Diminution du nombre d'oxydation de zéro à une valeur négative.

Exemples

Quelques exemples courants de réactions de réduction:

• Réduction du fer (III) en fer (II):
• Réduction de H⁺ à H₂
• Réduction de Cu⁺² à Cu

Relation entre l'hydrogénation et la réduction

• L'hydrogénation est un type de réaction de réduction. Une des trois définitions de la réduction indique que le gain en hydrogène est une réduction.

Différence entre hydrogénation et réduction

Définition

Hydrogénation: L’hydrogénation est une réaction chimique entre l’hydrogène moléculaire (H₂) et une autre espèce chimique.

Réduction: La réduction est la diminution du nombre d'oxydation d'une espèce chimique.

Mécanisme

Hydrogénation: L'hydrogénation est essentiellement l'ajout d'hydrogène.

Réduction: La réduction est la diminution du nombre d'oxydation; perte d'oxygène; gagner de l'hydrogène.

Composants

Hydrogénation: Les composés contenant des doubles liaisons ou des triples liaisons subiront une hydrogénation.

Réduction: Les espèces chimiques ayant un nombre d'oxydation plus élevé peuvent subir une réduction.

Catalyseur

Hydrogénation: L'hydrogénation nécessite un catalyseur en tant que composant essentiel.

Réduction: La réaction de réduction ne nécessite pas de catalyseur sauf s'il s'agit d'une hydrogénation.

Conclusion

L'hydrogénation est un type de réaction de réduction. Il est utilisé pour convertir des composés insaturés en composés saturés. La réduction fait référence à la diminution du nombre d'oxydation d'une espèce chimique. Cela se produit toujours parallèlement à une réaction d'oxydation. La principale différence entre l'hydrogénation et la réduction réside dans le fait que l'hydrogénation nécessite essentiellement un catalyseur, tandis que la réduction ne nécessite pas de catalyseur sauf s'il s'agit d'une hydrogénation..

Référence:

1. Helmenstine, Anne Marie. «Définition de la réduction en chimie». ThoughtCo, 3 septembre 2017, disponible ici.
2. Libretexts. “Définitions de l'oxydation et de la réduction.” Chimie LibreTexts, Libretexts, 2 mai 2016, disponible ici.
3. «Hydrogénation». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1er mai 2017, disponible ici.

Courtoisie d'image:

1. “Mécanisme impliquant l'hydrogénation du palladium” Par Wesleye1000 - Travail personnel (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. “Redox Halves” de Cameron Garnham - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia