Номер 2, страница 209 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Вопросы в начале параграфа. Параграф 46. Химия в быту. Глава VIII. Химия и жизнь - номер 2, страница 209.

Условие.

• Вспомните, какие катализаторы используют в реакциях присоединения водорода (гидрирования).

Решение.

Решение 2.

Вспомните, какие катализаторы используют в реакциях присоединения водорода (гидрирования).

Реакции присоединения водорода, или гидрирование, представляют собой химические реакции, в ходе которых молекула водорода ($H_2$) присоединяется к органическому соединению, обычно по месту кратных связей (двойных или тройных) или к ароматическому кольцу. Эти реакции почти всегда требуют использования катализаторов, так как молекула водорода достаточно инертна. Катализаторы активируют как водород, так и субстрат (гидрируемое вещество), снижая энергию активации и тем самым ускоряя реакцию.

В качестве катализаторов в реакциях гидрирования, как правило, используют мелкодисперсные металлы VIII группы периодической системы. Их могут наносить на инертный носитель (например, активированный уголь, оксид алюминия, сульфат бария) для увеличения поверхности контакта или использовать в виде специальных высокоактивных форм (например, "скелетные" катализаторы).

Наиболее распространенными катализаторами гидрирования являются:

Никель (Ni): Часто используется в виде скелетного никеля (известного как никель Ренея). Это высокоактивный и относительно недорогой катализатор, применяемый для гидрирования широкого круга органических соединений, включая алкены, алкины, альдегиды, кетоны, нитрилы, нитросоединения и ароматические кольца. Гидрирование на никеле Ренея обычно проводят при повышенных температуре и давлении. Например, гидрирование бензола в циклогексан:
$C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{Ni, t, p} C_6H_{12}$

Палладий (Pd): Очень распространенный катализатор, обычно используемый в виде "палладия на угле" (Pd/C). Он отличается высокой активностью и селективностью. Эффективен для гидрирования алкенов и алкинов в мягких условиях. Специальный вид палладиевого катализатора — катализатор Линдлара (палладий на сульфате бария, $Pd/BaSO_4$, отравленный, например, хинолином), который позволяет селективно гидрировать алкины до цис-алкенов, не затрагивая образовавшуюся двойную связь.

Платина (Pt): Используется в виде платиновой черни или оксида платины ($PtO_2$), известного как катализатор Адамса. В ходе реакции оксид платины восстанавливается до активной металлической платины. Платина является очень активным катализатором, способным гидрировать большинство функциональных групп, включая ароматические системы, в мягких условиях (часто при комнатной температуре и атмосферном давлении водорода).

Родий (Rh) и Рутений (Ru): Эти платиновые металлы также являются высокоэффективными катализаторами. Они часто используются в виде комплексных соединений (например, катализатор Уилкинсона — $RhCl(PPh_3)_3$) для гомогенного каталитического гидрирования. Такие катализаторы обладают высокой селективностью и играют ключевую роль, например, в асимметрическом синтезе для получения оптически активных соединений.

Выбор конкретного катализатора зависит от множества факторов: химической природы гидрируемого соединения, необходимой селективности (чтобы не затронуть другие функциональные группы в молекуле) и доступных условий проведения реакции (температуры, давления).

Ответ: В реакциях присоединения водорода (гидрирования) в качестве катализаторов чаще всего используют металлы VIII группы периодической системы: никель (Ni, особенно никель Ренея), палладий (Pd, обычно нанесенный на уголь), платину (Pt, в виде катализатора Адамса $PtO_2$), а также родий (Rh) и рутений (Ru).