المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10586 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Catalytic Hydrogenation  
  
1299   05:19 مساءً   date: 13-1-2020
Author : LibreTexts Project
Book or Source : ................
Page and Part : .................

Catalytic Hydrogenation of Alkenes

Addition of hydrogen to a carbon-carbon double bond is called hydrogenation. The overall effect of such an addition is the reductive removal of the double bond functional group. Regioselectivity is not an issue, since the same group (a hydrogen atom) is bonded to each of the double bond carbons. The simplest source of two hydrogen atoms is molecular hydrogen (H2), but mixing alkenes with hydrogen does not result in any discernible reaction. Although the overall hydrogenation reaction is exothermic, a high activation energy prevents it from taking place under normal conditions. This restriction may be circumvented by the use of a catalyst, as shown in the following diagram.

An example of an alkene addition reaction is a process called hydrogenation.In a hydrogenation reaction, two hydrogen atoms are added across the double bond of an alkene, resulting in a saturated alkane. Hydrogenation of a double bond is a thermodynamically favorable reaction because it forms a more stable (lower energy) product. In other words, the energy of the product is lower than the energy of the reactant; thus it is exothermic (heat is released). The heat released is called the heat of hydrogenation, which is an indicator of a molecule’s stability.

Ethene.jpg Hydrogenation of Cyclohexene.jpg

Catalysts are substances that changes the rate (velocity) of a chemical reaction without being consumed or appearing as part of the product. Catalysts act by lowering the activation energy of reactions, but they do not change the relative potential energy of the reactants and products. Finely divided metals, such as platinum, palladium and nickel, are among the most widely used hydrogenation catalysts. Catalytic hydrogenation takes place in at least two stages, as depicted in the diagram. First, the alkene must be adsorbed on the surface of the catalyst along with some of the hydrogen. Next, two hydrogens shift from the metal surface to the carbons of the double bond, and the resulting saturated hydrocarbon, which is more weakly adsorbed, leaves the catalyst surface. The exact nature and timing of the last events is not well understood.

Hydrogenation Reaction Energy Diagram.jpg

As shown in the energy diagram, the hydrogenation of alkenes is exothermic, and heat is released corresponding to the ΔE (colored green) in the diagram. This heat of reaction can be used to evaluate the thermodynamic stability of alkenes having different numbers of alkyl substituents on the double bond. For example, the following table lists the heats of hydrogenation for three C5H10 alkenes which give the same alkane product (2-methylbutane). Since a large heat of reaction indicates a high energy reactant, these heats are inversely proportional to the stabilities of the alkene isomers. To a rough approximation, we see that each alkyl substituent on a double bond stabilizes this functional group by a bit more than 1 kcal/mole.

Alkene Isomer (CH3)2CHCH=CH2
3-methyl-1-butene
CH2=C(CH3)CH2CH3
2-methyl-1-butene
(CH3)2C=CHCH3
2-methyl-2-butene
Heat of Reaction
( ΔHº )
–30.3 kcal/mole –28.5 kcal/mole –26.9 kcal/mole

Catalytic Hydrogenation Mechanism.jpg

From the mechanism shown here we would expect the addition of hydrogen to occur with syn-stereoselectivity. This is often true, but the hydrogenation catalysts may also cause isomerization of the double bond prior to hydrogen addition, in which case stereoselectivity may be uncertain.

image182.png




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .