Différence principale - Hydrogénation vs Réduction

Les réactions d'hydrogénation et de réduction sont des processus chimiques liés. 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. Cependant, 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 l'hydrogénation et la réduction.

Domaines clés couverts

1. Qu'est-ce que l'hydrogénation - Définition, mécanisme 2. Qu'est-ce que 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 principales différences

Termes clés: catalyseur, hydrogénation, nickel, oxydation, indice d'oxydation, palladium, platine, réactions redox, 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. Ajout d'hydrogène à une double ou triple liaison dans un composé
2. Ajout d'hydrogène qui provoque 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 est d'une grande importance pour les procédés de synthèse industriels; par exemple, dans l'industrie pétrolière, l'hydrogénation est utilisée pour fabriquer de l'essence et divers produits pétrochimiques.

Mécanisme d'hydrogénation

Lors de l'examen du mécanisme d'hydrogénation, trois composants principaux doivent être pris en compte. Ils sont le substrat insaturé, la 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 gazeux lui-même. Il est disponible dans le commerce en bouteilles pressurisées. Les substrats pour l'hydrogénation peuvent être des alcènes, des alcynes, des aldéhydes, des alcools, des cétones, des esters, des acides carboxyliques et des composés nitro. Les catalyseurs se présentent sous deux types en tant que catalyseurs homogènes et catalyseurs hétérogènes. La différence entre les catalyseurs homogènes et hétérogènes est que les catalyseurs homogènes se dissolvent dans la solution contenant le substrat alors que les catalyseurs hétérogènes sont en suspension dans cette solution.

Figure 1: Mécanisme d'hydrogénation

L'hydrogénation qui se produit dans les solides (catalyseur hétérogène) s'explique par le mécanisme Horiuti-Polanyi. Il indique les étapes suivantes.

1. Liaison de la liaison insaturée et de l'hydrogène atomique (à partir de la dissociation de l'hydrogène moléculaire) à la surface du catalyseur.
2. Ajout d'un atome d'hydrogène à la liaison insaturée. Cette étape est réversible.
3. Ajout d'un 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 alcène-métal intermédiaire (H)₂ complexe.

Qu'est-ce que la réduction

La réduction diminue le nombre d'oxydation d'une espèce chimique. Elle 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 réfèrent respectivement à l'ajout ou à l'élimination d'oxygène. 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 tandis 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. Diminution du nombre d'oxydation d'une valeur positive à zéro
3. Diminuer le nombre d'oxydation de zéro à une valeur négative.

Exemples

Quelques exemples courants de réactions de réduction:

Relation entre l'hydrogénation et la réduction

Différence entre l'hydrogénation et la 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'addition d'hydrogène.

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

Composants

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

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

Catalyseur

Hydrogénation: L'hydrogénation nécessite un catalyseur comme 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. Il se produit toujours parallèlement à une réaction d'oxydation. le différence principale entre l'hydrogénation et la réduction est que l'hydrogénation nécessite essentiellement un catalyseur alors que la réduction ne nécessite pas de catalyseur à moins qu'il ne s'agisse d'une hydrogénation.

Référence:

1. Helmenstine, Anne-Marie. « Définition de la réduction en chimie ». ThoughtCo, 3 septembre 2017, disponible ici.2. Textes libres. "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.

Image de courtoisie:

1. «Mécanisme impliquant l'hydrogénation du palladium» par Wesleye1000 - Travail personnel (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia2. "Redox Halfs" de Cameron Garnham - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia