6.3. Гидрирование. Теплота гидрирования

Гидрирование алкенов рассматривалось в разд. 4.17 как один из наиболее удобных методов синтеза алканов. Но оно не ограничено только синтезом алканов; это общий метод превращения двойной углерод-углеродной связи в простую углерод-углеродную связь: используя один и тот же прибор, один и тот же катализатор и почти одинаковые условия, можно превратить алкен в алкан, ненасыщенный спирт в насыщенный, ненасыщенный эфир кислоты в насыщенный. Поскольку реакция обычно протекает количественно и объем израсходованного водорода можно легко измерить, гидг рирование часто используют в аналитических целях; например, гидрированием можно определить число двойных связей в соединении.

В процессе гидрирования происходит разрыв -связи [около 60 ккал и связи и образование двух связей [около 97 ккал на каждую связь], в результате выделяется около 30 ккал

Количество тепла, выделяющееся при гидрировании 1 моля ненасыщенного соединения, называется теплотой гидрирования. Это просто реакции, но без знака минус. Теплоты гидрирования почти всех алкенов равны приблизительно 30 ккал на каждую двойную связь в соединении (табл. 6.1).

Таблица 6.1 (см. скан) Теплоты гидрирования алкенов

Гидрирование — экзотермическая реакция, однако в отсутствие катализатора оно протекает с незначительной скоростью, даже при повышенной температуре. Поэтому в отсутствие катализатора реакции должны иметь очень большую энергию активации. Роль катализатора заключается в понижении энергии активации настолько, чтобы реакция могла достаточно быстро протекать при комнатной температуре. Катализатор, конечно, не влияет на суммарное изменение энергии всей реакции; он просто понижает энергетический барьер между исходными и конечными веществами (рис. 6.2).

Катализатор, понижая направляет реакцию по другому пути, т. е. по другому механизму. В этом случае реагенты адсорбируются на

огромной поверхности тонко измельченного металла, где на самом деле и происходит реакция. Реакция адсорбированных молекул сильно отличается от реакции обычных молекул; предполагают, что на поверхности катализатора сначала происходит разрушение -связи алкена, а затем уже реакция с водородом.

Уменьшение энергетического барьера понижает также и энергию активации обратной реакции и, таким образом, увеличивает скорость дегидрирования. Поэтому платина, палладий и никель в соответствующих условиях служат катализаторами дегидрирования. Известно, что катализатор ускоряет реакцию, но не сдвигает равновесия; это действительно так, поскольку ускоряются обе реакции — прямая и обратная (разд. 35.7).

Рис. 6.2. Изменение потенциальной энергии в процессе реакции: влияние катализатора. - в присутствии катализатора; в отсутствие катализатора.

Присоединение других реагентов по двойной связи, так же как и гидрирование, обычно является экзотермической реакцией. Энергия, поглощаемая при разрушении связи и -связей, почти всегда меньше энергии, выделяющейся при образовании связей и