نظرة عامة حول هدرجة الألكين

يعرف تفاعل هدرجة الألكين (Hydrogenation of Alkenes) بأنه أحد التفاعلات الكيميائية المهمة التي تحدث في الألكين، فالهدرجة (Hydrogenation) هي تفاعل كيميائي يحدث بين جزيء الهيدروجين (H2) ومركب يحتوي على رابطة ثنائية غير مشبعة كالألكينات مثلًا، وفي تفاعل هدرجة الألكين، يتم إضافة ذرتين من الهيدروجين عبر الرابطة المزدوجة لألكين غير المشبع، مما ينتج عنه ألكان مشبع.[١]


يعد تفاعل هدرجة الألكين تفاعلًا مفضلًا من الناحية الديناميكية الحرارية؛ لأنه يشكل منتجًا أكثر استقرارًا (طاقته أقل)، وبمعنى آخر، تكون طاقة المادة الناتجة أقل من طاقة المادة المتفاعلة؛ وبالتالي فهو يعد تفاعلًا طاردًا للحرارة (Exothermic)، إلا أن طاقة التنشيط العالية تمنع حدوثه في ظل الظروف العادية، ولهذا يتم إضافة عوامل محفزة لتساعد في حدوث التفاعل الكيميائي بشكل طبيعي، وينتج عن هذا التفاعل ألكان مشبع برابطة أحادية (Alkane)، فمثلًا ينتج عن هدرجة ألكين الإيثين غير المشبع بوجود عنصر البالاديوم (Pd)؛ ألكان الإيثان المشبع، كما في التفاعل الآتي:[١]


شرح هدرجة الألكين


تاريخ تفاعل هدرجة الألكين

تفاعل الهدرجة هو تفاعل يحدث للمركبات غير المشبعة مثل الألكينات والألكاينات، حيث يتم إضافة ذرتي هيدروجين إلى الرابطة الثنائية أو الرابطة الثلاثية الموجودة في هذه المركبات، ويحدث التفاعل عادةً في وجود عاملٍ محفز لتسهيل حدوثه، وهو تفاعل مهم؛ ففي أواخر القرن العشرين، أصبح إنتاج الوقود السائل عن طريق هدرجة الفحم بديلًا جذابًا لاستخراج البترول، وتعود الأهمية الصناعية لعملية الهدرجة إلى عام 1897م، عندما اكتشف الكيميائي الفرنسي بول ساباتير أن إدخال عنصر النيكل (Ni) كعامل محفز سهل إضافة الهيدروجين إلى جزيئات مركبات الكربون للقيام ببعض العمليات صناعية.[٢]


آلية حدوث تفاعل هدرجة الألكين

عند بدء عملية إضافة جزيء الهيدروجين H₂ إلى الرابطة الثنائية الموجودة في الألكين بوجود محفز معدني، تنقسم رابطة الهيدروجين H₂، فيرتبط الهيدروجين بسطح المحفز المعدني ليكون روابط (معدنية - هيدروجينية)، ثم تنتقل ذرة الهيدروجين من سطح المحفز إلى الرابطة الثنائية في الألكين فتكسرها، وترتبط ذرتا الهيدروجين بالكربون مكونةً (رابطة هيدروجينية) جديدة بين (ذرة الهيدروجين والكربون) فيتم إشباع الألكين بالهدروجين؛ لينتج ألكان برابطة أحادية مشبعة بالهيدروجين، دون أن يدخل العامل المحفز بالنواتج، وإنما يوجد للمساعدة على تشكيل الرابطة (الهيدروجينية - الكربونية) فقط، أي أن تفاعل الهدرجة يحدث على سطح المحفز.[٣][٤]


العوامل المحفزة لتفاعل هدرجة الألكين

المحفزات (Catalysts)، أو العوامل المحفزة، أو المساعدة؛ هي عناصر كيميائية تغير معدل سرعة التفاعل الكيميائي، دون أن تكون جزءًا من النواتج، فالمحفزات تعمل على تخفيف طاقة التنشيط اللازمة لإتمام حدوث التفاعل، وبالتالي تسهل حدوثه، ومن أهم العوامل المحفزة المعدنية الغير قابلة للذوبان التي تضاف لتفاعل الهدرجة بحيث تساعد في كسر الرابطة الثنائية ما يأتي:[٣][٤]

  • النيكل على شكل Ra-Ni.
  • البلاتين على شكل PtO2.
  • البلاديوم على شكل Pd-C.
  • الكروميت النحاسي.


استخدامات الهدرجة في الحياة اليومية

تفاعل الهدرجة مهم جدًا في الصناعات الكبيرة حيث يدخل في العديد منها، وذلك كالآتي:[٥]

  • يستخدم تفاعل الهدرجة في إنتاج الدهون الصالحة للأكل من الزيوت السائلة.
  • تستخدم في صناعة البترول، حيث تعتمد العديد من العمليات المتضمنة في تصنيع البنزين والمنتجات البتروكيميائية على الهدرجة.
  • تستخدم الهدرجة في إنتاج الوقود السائل عن طريق هدرجة الفحم، وتسمى هذه العملية بتسيل الفحم لتجعله سهلاً للاستخدام.




المراجع

  1. ^ أ ب "Reduction of Alkenes - Hydrogenation", libretexts , 8/7/2021, Retrieved 7/9/2021. Edited.
  2. ↑ "hydrogenation", britannica, Retrieved 9/9/2021. Edited.
  3. ^ أ ب "reaction of alkene", Vanderbilt University CAS, Retrieved 9/9/2021. Edited.
  4. ^ أ ب "Catalytic Hydrogenation of Alkenes", Libretexts, Retrieved 9/9/2021. Edited.
  5. ↑ "hydrogenation", britannica, Retrieved 9/9/2021. Edited.