Hidrojenasyon

Hidrojenasyon, bir kimyasal reaksiyon sınıfıdır ve organik bileşiklere hidrojen (H2) eklenmesi işlemidir. Hidrojenasyon, özellikle doymamış organik bileşikler (alkenler, alkinler, ketonlar ve nitriller ) için önemli bir reaksiyondur. Genellikle basınç altında katalizörler yardımı ile direkt hidrojen eklemesi ile gerçekleştirilir. Hidrojenasyon için en klasik örnek, alkenlerdeki doymamış karbon kimyasal bağına bir hidrojenin ekleyerek, alkeni alkana dönüştürmektir. İlaç ve petrokimya endüstrisinde çok değişik uygulamaları vardır.
Bu kimyasal işlemin tersi dehidrojenasyondur. Alkenlere hidrojenin katılması sonucunda Alkanlar oluşur. Alkankar sadece karbon-karbon tekli bağlara sahiptirler. Bu tepkimede katalizör kullanıldığından katalitik hidrojenleme olarak da adlandırılır. Alkenlere hidrojen katılma tepkimeleri ekzotermik tepkimeler olup oda sıcaklığında katalizörsüz tepkime gerçekleşmez. Burada katalizör kullanılarak tepkimenin oda sıcaklığında gerçekleşmesi sağlanır. Yalnız katalizörün etkisi bununla sınırlı kalmıyor. Kullanılan katalizör elde edilecek olan ürünün cis-Alkan ya da trans-Alkan olmasını etkilemektedir. Eğer kullanılan katalizör heterojen bir katalizör ise, (bir parça nikel, platin, paladyum) yani çözelti içerisinde heterojen olarak karışıyorsa katılan her iki hidrojen atomu alkenin aynı tarafına eklenir ve böylece cis-Alkan oluşur. Şayet bu katalizör çözelti içerisinde homojen olarak yayılan bir katalkizörse bu seferde trans-Alkan oluşmuş olacak.
Heterojen Katalizörlü Hidrojenasyon
Hidrojen atomunun kararlılığından dolayı hidrojenleme tepkimeleri için bir katalizöre ihtiyaç vardır. Burada katalizör hidrojen atomları arasındaki bağları zayıflatır ve katalizör ve hidrojen atomları arasında orta dereceli bağlar kurulur. Bu yüzden elektron eksikliği oluşur ve sadece elektron bakımından yengin olan çift bağlarla tepkimeye girerler. Hidrojen katılması alkene iki hidrojen atomunun katalizör tarafından aktarılması sonucunda sona erer.
Organik Kimyadaki kullanımı
Hidrojenasiyon tepkimeleri hidrojen atomlarını çoklu bağlara katmak için kullanılır. Çoğunlukla heterojen katalizörlü katılma tepkimeleri kullanılır ancak bazı istisnayi durumlarda homojen katalizörlerde kullanılır. Bu tepkimede genellikle geçiş metaller katalizör olarak kullanılır. Bunun yanı sıra element haldeki hidrojen atomları kullanılmasıyla tepkime esnasındaki basınç ve sıcaklığın büyük ölçüde değişkenlik göstermesine sebep olur.
Özellikle laboratuvarda katalizörlü hidrojnasyonlarda hidrazinin, sikloheksadienen ya da Formik asitin hidrojen kaynağı olarak kullanılmasının amacı ısısal olarak daha dayanıklı olan Azot, Benzol, ve Karbondioksit oluşturmaktır.
Hidrojenasyonda Kullanılan Katalizatörler
Hidrojenasyonda katalizatör olarak peryodik cetveldeki 8. grup elementlerin hepsi kullanılmaktadır. Yalnız bu işlem esnasında Paladiyum ve nikel özellikle tercih edilmektedir. Bunların yanı sıra Pılatin, Rohodiyum, Rutheniyum, Kobalt, Demir, Bakır kromit ve Çinko kromit kullanılmaktadır.
Gıda sektöründeki uygulamaları
Hidrojenasyonun gıda sektöründeki en önemli uygulamasıdır, doymamış yağların ihtive ettiği ikili ve üçlü bağların platin ya da nikel katalizörlüğünde hidrojen ile doyurulması ile margarin elde edilmesidir