Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий
Вакансии для химиков

Гидрогенизация

Гидрогенизация (от лат. hydrogenium — водород), гидрирование, каталитическая реакция присоединения водорода к простым веществам (элементам) или химическим соединениям. Обратная реакция — отщепление водорода от химических соединений — называется дегидрогенизацией (дегидрированием). Гидрогенизация и дегидрогенизация — важные методы каталитического синтеза различных органических веществ, основанные на реакциях окислительно-восстановительного типа, связанных подвижным равновесием (см. Равновесие химическое). Примером может служить обратимое каталитическое превращение этилового спирта в ацетальдегид:

 

  Повышение температуры и понижение давления H2 способствуют образованию ацетальдегида, а понижение температуры и повышение давления H2 — образованию этилового спирта; такое влияние условий типично для всех реакций гидрогенизации и дегидрогенизации. Катализаторами гидрогенизации и дегидрогенизации являются многие металлы (Fe, Ni, Со, Pt, Pd, Os и др.), окислы (NiO, CoO, Cr2O3, MoO2 и др.), а также сульфиды (WS2, MoS2, CrnSm).

  Гидрогенизация и дегидрогенизация широко используются в промышленности. Например, синтез такого важного продукта, как метиловый спирт, служащий сырьём для многих химических производств и растворителем, осуществляют гидрогенизацию окиси углерода (CO + 2H2 ® CH3OH) на окисных цинк-хромовых катализаторах при 300—400°С и давлении водорода 20—30 Мн/м2 (200—300 кгс/см2). При другом составе катализаторов этим методом можно получать и высшие спирты. Гидрогенизация жиров лежит в основе производства маргарина (см. Жиров гидрогенизация). В связи с возникновением производства таких материалов, как капрон, найлон и пр. (см. Полиамидные волокна), метод гидрогенизации стал широко применяться для получения промежуточных продуктов — циклогексанола из фенола, циклогексана из бензола, гексаметилендиамина из динитрила адипиновой кислоты (на никелевых катализаторах) и циклогексиламина из анилина (на кобальтсодержащих катализаторах).

  Для облагораживания топлив, получаемых из сернистых нефтей, большое значение имеет гидроочистка (см. Очистка нефти) — гидрогенизация на алюмо-кобальт-молибденовом или вольфрамо-никелевом катализаторах, приводящая к разрушению органических сернистых соединений и удалению серы в виде H2S. Другой процесс облагораживания нефтепродуктовгидрогенизация деструктивная (на вольфрамсульфидных и некоторых др. катализаторах) — приводит к увеличению выхода светлых и лёгких продуктов при переработке нефти. При гидрогенизации CO на различных катализаторах можно получать бензин, твёрдые парафины или кислородсодержащие органические соединения. Синтез неорганического вещества аммиака взаимодействием азота и водорода под высоким давлением также относится к гидрогенизации и является примером гидрогенизации простого вещества.

  Один из простейших примеров дегидрогенизациидегидрирование спиртов. Значительное количество ацетальдегида производится дегидрогенизацией гидролизного (получаемого из древесины) этилового спирта. Дегидрогенизация углеводородов является одной из основных реакций, протекающих на смешанных катализаторах в сложном процессе риформинга, который приводит к существенному улучшению качеств моторных топлив; эта реакция позволяет получать также различные ароматические углеводороды из нафтеновых и парафиновых (см. также Ароматизация нефтепродуктов).

  Широкое применение дегидрогенизация нашла в производстве мономеров для синтеза каучуков и смол. Так, парафиновые углеводороды бутан и изопентан дегидрируются при 500—600°С на катализаторах, содержащих окись хрома, соответственно в бутилены и изопентен (изоамилен), которые, в свою очередь, дегидрируются на сложных катализаторах в диолефиныбутадиен и изопрен. В производстве полимеров стирола и его производных большое значение приобрела дегидрогенизация алкилароматических углеводородовэтилбензола в стирол, изопропилбензола в метилстирол и т.п.

  Начало широкого изучения гидрогенизации было положено в 1897—1900 научными школами П. Сабатье во Франции и Н. Д. Зелинского в России. Основные закономерности гидрогенизации смесей органических соединений установил С. В. Лебедев. В области практического применения гидрогенизации крупные успехи были достигнуты уже в 1-й четверти 20 в. Ф. Габером (синтез аммиака), Ф. Бергиусом (гидрогенизация угля) и Г. Патаром (Франция; синтез метанола). Дегидрогенизацию спиртов открыл в 1886 М. Бертло. В 1901 Сабатье наблюдал наряду с др. превращениями углеводородов и их дегидрогенизацию. В чистом виде дегидрогенизацию углеводородов впервые удалось осуществить Н. Д. Зелинскому, разработавшему ряд избирательно действующих катализаторов. Большой вклад в развитие теории и практики гидрогенизации и дегидрогенизации внесли Б. А. Казанский, А. А. Баландин и их научной школы.

 

  Лит.: Лебедеве. В., Жизнь и труды, Л., 1938; Зелинский Н. Д., Собр. трудов, т. 3 — Катализ, М., 1955; Долгов Б. Н., Катализ в органической химии, 2 изд., Л., 1959; Баландин А. А., Мультиплетная теория катализа, ч. 1—2, М., 1963—64; Юкельсон И. И., Технология основного органического синтеза, М., 1968; Bond G. С., Catalysis by metals, L. — N. Y., 1962; Ридил Э., Развитие представлений в области катализа, пер. с англ., М., 1971, гл. 6 и 7.

  А. М. Рубинштейн.



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн