Hydrogenering är en kemisk reaktion som uppstår när väte tillsätts en molekyl. Ett klassiskt exempel är reaktionen mellan väte och eten, ett brandfarligt, färglöst gasformigt kolväte som utvinns ur petroleum och naturgas, vilket bildar etan.
Processen används normalt för att mätta eller reducera organiska föreningar. Den innebär vanligtvis att väte adderas till en dubbel- eller trippelbindning i kolväten, och bindningarna i slutprodukten är starkare än de i utgångsmaterialen. De flesta hydrogeneringsmetoder kräver lämpliga katalysatorer, eftersom icke-katalytisk hydrogenering är extremt långsam.
Hydrogeneringsmetoden bygger på tre grundläggande komponenter:
Hydrogenering utförs vid olika temperaturer och tryckförhållanden beroende på substratets karaktär och vilken katalysator som används. Generellt kräver hydrogenering utan katalysator en mycket hög aktiveringsenergi – alltså den minimienergi som ett atomärt system måste tillföras innan en kemisk reaktion kan äga rum. Därför utförs icke-katalytisk hydrogenering nästan alltid vid mycket hög temperatur. Katalysatorn accelererar reaktionen genom att erbjuda en alternativ reaktionsväg som består av flera steg med låg aktiveringsenergi.
Typiska substrat som används vid hydrogenering inkluderar aldehyder och ketoner, alkadiener, alkener, alkenylbensen, alkylazider, alkyner, bensen, kolhydrater, kolmonoxid, estrar, iminer, nitriler, nitroaromer samt vegetabiliska oljor.
Reaktionshastigheten ökar markant i närvaro av vissa katalysatorer. En katalysator skapar en kemisk bindning mellan väte och substrat och underlättar deras förening. Ädelmetaller från platinagruppen, såsom platina, rodium och palladium, är de mest använda hydrogeneringskatalysatorerna. Billigare alternativ som nickel, exempelvis Raneynickel, är också effektiva och ekonomiskt fördelaktiga, men de arbetar ofta långsamt i rumstemperatur och kräver därför högre temperaturer eller tryck.
Den mest uppenbara vätekällan för hydrogenering är vätgasen själv. Vätgas finns kommersiellt tillgänglig i trycksatta gastuber, och hydrogenering sker i allmänhet vid ett tryck överstigande 1 atmosfär. Vätgas kan även genereras direkt från så kallade booster-pumpar. Den största delen av industriellt framställd vätgas produceras dock ur kolvätematerial genom ångreformering. I vissa fall extraheras väte i stället från så kallade vätedonorer i stället för från ren vätgas. Vanliga vätedonorer är hydrazin, myrsyra och isopropanol.
Hydrogenering är en exoterm reaktion, det vill säga en kemisk process som avger värme. Den värme som frigörs under processen kallas "hydrogeneringsvärme". Vid hydrogenering av fettsyror eller vegetabiliska oljor avges exempelvis cirka 25 kcal per mol.
Hydrogenering har stor betydelse inom flera industrier. Inom livsmedelsindustrin används partiell hydrogenering av vegetabiliska oljor för att framställa fasta matfetter som margarin. Inom petrokemisk industri används processen bland annat för att omvandla omättade kolväten till mättade samt för att rena och avsvavla bränslen. Processen spelar också en viktig roll vid framställning av plaster, lösningsmedel och olika kemiska mellanhänder.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online