Principal diferença - hidrogenação vs redução

As reações de hidrogenação e redução são processos químicos relacionados. A hidrogenação é um tipo de redução. A redução tem três definições diferentes: diminuição do número de oxidação, perda de oxigênio e ganho de hidrogênio. A definição mais aceitável é a diminuição do número de oxidação. A terceira definição (ganhar hidrogênio) se encaixa na definição de hidrogenação. Contudo, a hidrogenação requer essencialmente um catalisador, enquanto a redução não requer um catalisador, a menos que seja uma hidrogenação. Isto é o principal diferença entre hidrogenação e redução.

Principais áreas cobertas

1. O que é hidrogenação - Definição, Mecanismo 2. O que é redução - Definição, explicação, exemplos 3. Qual é a relação entre hidrogenação e redução 4. Qual é a diferença entre hidrogenação e redução - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: Catalisador, Hidrogenação, Níquel, Oxidação, Número de Oxidação, Paládio, Platina, Reações Redox, Redução, Saturação, Insaturado

O que é hidrogenação

A hidrogenação é uma reação química entre o hidrogênio molecular (H₂) e outra espécie química. A hidrogenação geralmente ocorre na presença de um catalisador, como níquel, paládio ou platina e seus óxidos. A hidrogenação é usada para a redução e saturação de um composto químico. Pode haver dois tipos de hidrogenação:

1. Adição de hidrogênio a uma ligação dupla ou tripla em um composto
2. Adição de hidrogênio que causa dissociação da molécula

Quase todos os compostos orgânicos compostos de ligações duplas ou triplas podem reagir com o hidrogênio molecular na presença de um catalisador. A reação de hidrogenação é de grande importância para os processos de síntese industrial; por exemplo, na indústria do petróleo, a hidrogenação é usada para fabricar gasolina e vários produtos petroquímicos.

Mecanismo de Hidrogenação

Ao considerar o mecanismo de hidrogenação, existem três componentes principais que precisam ser considerados. Eles são o substrato insaturado, fonte de hidrogênio e um catalisador. A temperatura e a pressão do sistema podem variar dependendo do substrato e do catalisador usado.

A fonte de hidrogênio geralmente é o próprio gás hidrogênio. Ele está disponível comercialmente em cilindros pressurizados. Os substratos para hidrogenação podem ser alcenos, alcinos, aldeídos, álcoois, cetonas, ésteres, ácidos carboxílicos e compostos nitro. Os catalisadores são encontrados em dois tipos, como catalisadores homogêneos e catalisadores heterogêneos. A diferença entre catalisadores homogêneos e heterogêneos é que os catalisadores homogêneos se dissolvem na solução que contém o substrato, enquanto os catalisadores heterogêneos são suspensos nessa solução.

Figura 1: Mecanismo de Hidrogenação

A hidrogenação que ocorre em sólidos (catalisador heterogêneo) é explicada pelo mecanismo de Horiuti-Polanyi. Ele indica as seguintes etapas.

1. Ligação da ligação insaturada e do hidrogênio atômico (da dissociação do hidrogênio molecular) à superfície do catalisador.
2. Adição de um átomo de hidrogênio à ligação insaturada. Esta etapa é reversível.
3. Adição do segundo átomo de hidrogênio; isso é irreversível.

Mas em processos de hidrogenação que envolvem catálise homogênea, o metal se liga a ambos os componentes para dar um alceno-metal intermediário (H)₂ complexo.

O que é redução

A redução está diminuindo o número de oxidação de uma espécie química. Geralmente é feito pela adição de elétrons. Uma reação de redução é uma meia reação que ocorre paralelamente a uma reação de oxidação em reações redox. A reação de oxidação aumenta o número de oxidação. Portanto, a redução é o oposto da oxidação.

Mas, em algumas reações, a oxidação e a redução referem-se à adição ou remoção de oxigênio, respectivamente. Aqui, a oxidação é o ganho de oxigênio, enquanto a redução é a perda de oxigênio. Outra definição mais antiga para oxidação e redução envolve a transferência de hidrogênio. Aqui, a oxidação é a perda de hidrogênio, enquanto a redução é o ganho de hidrogênio. No entanto, de acordo com as definições geralmente aceitas, a oxidação é conhecida como o aumento do estado de oxidação, enquanto a redução é conhecida como a diminuição do estado de oxidação.

Figura 2: Reações Redox

A redução pode ser um dos três fenômenos a seguir.

1. Diminuindo o número de oxidação de um valor positivo para um valor negativo
2. Diminuindo o número de oxidação de um valor positivo para zero
3. Diminuindo o número de oxidação de zero para um valor negativo.

Exemplos

Alguns exemplos comuns de reações de redução:

Relação entre hidrogenação e redução

Diferença entre hidrogenação e redução

Definição

Hidrogenação: A hidrogenação é uma reação química entre o hidrogênio molecular (H₂) e outra espécie química.

Redução: Redução é a diminuição do número de oxidação de uma espécie química.

Mecanismo

Hidrogenação: A hidrogenação é essencialmente a adição de hidrogênio.

Redução: Redução é a diminuição do número de oxidação; perda de oxigênio; ganho de hidrogênio.

Componentes

Hidrogenação: Os compostos contendo ligações duplas ou triplas sofrerão hidrogenação.

Redução: As espécies químicas com um número de oxidação mais alto podem sofrer redução.

Catalisador

Hidrogenação: A hidrogenação requer um catalisador como componente essencial.

Redução: A reação de redução não requer um catalisador, a menos que seja uma hidrogenação.

Conclusão

A hidrogenação é um tipo de reação de redução. É usado para converter compostos insaturados em compostos saturados. Redução refere-se à diminuição do número de oxidação de uma espécie química. Sempre ocorre paralelamente a uma reação de oxidação. A principal diferença entre hidrogenação e redução é que a hidrogenação requer essencialmente um catalisador, enquanto a redução não requer um catalisador, a menos que seja uma hidrogenação.

Referência:

1. Helmenstine, Anne Marie. “Reduction Definition in Chemistry.” ThoughtCo, 3 de setembro de 2017, Disponível aqui.2. Libretexts. “Definições de Oxidação e Redução.” Chemistry LibreTexts, Libretexts, 2 de maio de 2016, disponível aqui.3. “Hidrogenação.” Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1 de maio de 2017, Disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Mecanismo que envolve a hidrogenação de paládio” por Wesleye1000 - Trabalho próprio (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia2. “Redox Halves” de Cameron Garnham - Obra do próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia