Номер 231, страница 57 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.231. Какова роль солей свинца в катализаторе Линдлара?

Решение

Катализатор Линдлара представляет собой гетерогенный катализатор, который используется для селективного гидрирования алкинов до цис-алкенов. Он состоит из палладия (Pd), нанесенного на носитель, такой как карбонат кальция ($CaCO_3$) или сульфат бария ($BaSO_4$), и обработанного каталитическим ядом.

Роль солей свинца, чаще всего ацетата свинца(II) ($Pb(CH_3COO)_2$), в катализаторе Линдлара заключается в том, что они действуют как каталитический яд. Термин "яд" в катализе означает вещество, которое снижает (дезактивирует) активность катализатора.

Палладий сам по себе является очень активным катализатором гидрирования и, если его не "отравить", он будет катализировать полное восстановление алкина до алкана, проходя через стадию алкена:

$R-C \equiv C-R' \xrightarrow{H_2, Pd} [R-CH=CH-R'] \xrightarrow{H_2, Pd} R-CH_2-CH_2-R'$

Добавление соли свинца (часто вместе с хинолином) частично дезактивирует наиболее активные центры на поверхности палладия. Эта частичная дезактивация делает катализатор достаточно активным, чтобы восстановить тройную связь алкина до двойной, но уже недостаточно активным, чтобы восстановить двойную связь образовавшегося алкена. Таким образом, реакция останавливается на стадии образования алкена.

Этот процесс позволяет осуществить селективное (частичное) гидрирование:

$R-C \equiv C-R' + H_2 \xrightarrow{\text{Катализатор Линдлара}} \text{цис-}R-CH=CH-R'$

Итак, главная функция солей свинца — контролируемое снижение активности палладиевого катализатора для предотвращения дальнейшего гидрирования алкена в алкан, что обеспечивает высокую селективность реакции.

Ответ: Соли свинца в катализаторе Линдлара выполняют роль каталитического яда. Они частично дезактивируют палладий, снижая его каталитическую активность до уровня, на котором он способен восстанавливать алкины до алкенов, но не способен восстанавливать алкены до алканов. Это обеспечивает селективность реакции и позволяет остановить гидрирование на стадии образования цис-алкена.