شرح وافي عن هدرجة الألكينات

نظرة عامة حول الألكينات

الألكينات مركبات غير مشبعة تحتوي على رابطة مزدوجة واحدة على الأقل، وتتكون الرابطة المزدوجة للألكين من رابطة سيجما (σ) ورابطة باي (π)، ونظرًا لكون الرابطة بين الكربون والكربون ضعيفة نسبيًا، فهي تعتبر تفاعلية تمامًا، ويمكن كسرها بسهولة، كما يمكن إضافة الكواشف إلى الكربون، حيث يتم إضافة هذه الكواشف من خلال تكوين روابط مفردة للكربون في تفاعلات خاصة تسمى تفاعلات الإضافة.^[١][٢]

ما هي هدرجة الألكينات؟

تعرف هدرجة الألكينات (بالإنجليزية: Hydrogenation of Alkenes) بأنها أحد تفاعلات الإضافة التي تحدث للأكينات، وفي تفاعل الهدرجة، يتم إضافة ذرتين من الهيدروجين (H₂) عبر الرابطة المزدوجة للألكين، فينتج عن تفاعل الإضافة ألكانٌ مشبع، ويشار إلى أن هدرجة الرابطة المزدوجة تعد من التفاعلات المفضلة من ناحية الديناميكا الحرارية؛ لأنها تشكل منتجًا أكثر استقرارًا من المنتج الأصلي، وبمعنى آخر، تكون طاقة المادة الناتجة أقل من طاقة المادة المتفاعلة؛ وبالتالي فإن هدرجة الألكينات تعد تفاعلًا طاردًا للحرارة (يتم إطلاق الحرارة)، وتسمى الحرارة المنبعثة من هذا التفاعل بحرارة الهدرجة (بالإنجليزية: Heat of Hydrogenation).^[١][٢]

المواد المحفزة المستخدمة في هدرجة الألكينات

يحدث تفاعل هدرجة الألكين في وجود محفزاتٍ خاصة، ومن المحفزات الشائعة التي يتم استخدامها المعادن غير القابلة للذوبان؛ مثل: النيكل (Ni)، أو البلاديوم (Pd)، أو البلاتين (Pt)، أو الروديوم (Rh)؛ والتي تعرف بالمحفزات المعدنية، وهي تجعل تفاعل الهدرجة يحدث عند درجة حرارة تقدر بـ 150 درجة مئوية، وبدونه فإن هذا التفاعل يتطلب درجات حرارة عالية جدًا.^[١][٢][٣]

مع وجود محفز معدني تنقسم رابطة (HH) الموجودة في غاز الهيدروجين (H₂)، وتلتصق كل ذرة هيدروجين بسطح المحفز المعدني، مكونةً روابط معدنية-هيدروجينية، كما يلتصق الألكين أيضًا بسطح المحفز المعدني، ويتم بعد ذلك نقل ذرة الهيدروجين إلى الألكين، مما يؤدي إلى تكوين رابطة هيدروجينية جديدة، أما ذرة الهيدروجين الثانية، فتشكل رابطة أخرى من الكربون والهيدروجين، وفي هذه المرحلة يكون قد تم إضافة ذرتين من الهيدروجين إلى الكربون عبر الرابطة المزدوجة، وبهذا فإن تفاعل الهدرجة كامل يحدث على سطح المحفز المعدني المستخدم، وهذا هو بالضبط ما يحدث عندما يتم تحويل الزيوت النباتية غير المشبعة إلى السمن النباتي المشبع.^[١][٢][٣]

تطبيقات عملية على هدرجة الألكينات

يوجد العديد من التطبيقات التي يتم فيها استخدام تفاعل هدرجة الألكينات، ومنها ما يأتي:^[١]

• تُستخدم تفاعلات الهدرجة على نطاق واسع لإنشاء العديد من السلع التجارية؛ كالزيوت والسمن النباتي.
• تُستخدم هدرجة الألكين في صناعة الأغذية، إذ تستخدم في عملية تحويل الزيوت النباتية إلى سمنٍ نباتي مشبع مثلًا.
• تزيد عملية هدرجة الألكين من الاستقرار الكيميائي للمنتجات، وتنتج منتجات شبه صلبة مثل المارجرين.
• تستخدم الهدرجة في معالجة الفحم، حيث يتم تحويل الفحم الصلب إلى فحم سائل من خلال إضافة الهيدروجين، حيث يتم تسييل الفحم (تحويله إلى فحم سائل) لاستخدامه كوقود.