idrogenazione

Reazione chimica con la quale si addizionano atomi di idrogeno a una molecola di un composto. È un caso particolare di riduzione e avviene nella quasi totalità dei casi per addizione dell’idrogeno a doppi o tripli legami e in presenza di un adatto catalizzatore (a base di nichel, platino, palladio, ossidi misti di cromo e di rame, solfuri di tungsteno e di molibdeno). Le reazioni di i. si suddividono, secondo un criterio di classificazione ormai tradizionale, in tre categorie: a) Riduzione di un gruppo etilenico (−C=C−): la reazione generale è RCH=CHR′+H₂ ⇄ RCH₂CH₂R′, dove R e R′ sono gruppi alifatici o gruppi aromatici o atomi di idrogeno. Per le olefine con un numero di atomi di carbonio inferiore o uguale a 7 la reazione avviene facilmente in fase vapore, a pressione atmosferica e a una temperatura massima di 200 °C. Per le olefine a più alto peso molecolare la riduzione, se fatta avvenire a pressione atmosferica, richiederebbe temperature così alte da dar luogo a concomitanti reazioni di piroscissione; si preferisce allora idrogenare le olefine in fase liquida e sotto pressione di idrogeno, mentre il catalizzatore è tenuto in sospensione nel liquido per agitazione meccanica. Se i gruppi etilenici da ridurre appartengono ad alcoli o ad aldeidi o a chetoni invece che a idrocarburi, l’i. deve essere condotta in condizioni più blande e più controllate per ridurre soltanto il gruppo etilenico. b) Riduzione di un gruppo carbonilico (=C=O): la reazione generale è: RCOR′+H₂ ⇄ RCHOHR′, dove R e R′ sono gruppi alifatici o gruppi aromatici o atomi di idrogeno. In questo modo le aldeidi e i chetoni sono ridotti nei corrispondenti alcoli; in condizioni di i. più drastiche, il carbonile può essere ridotto a un gruppo idrocarburico. Un caso particolare è rappresentato dalle reazioni fra ossido di carbonio e idrogeno che a seconda delle condizioni termodinamiche e della natura del catalizzatore adottato danno luogo a metanolo o a metano o a idrocarburi superiori (processo di Fischer-Tropsch). Rientrano in questa categoria anche le reazioni, dette di ossosintesi, fra olefine, ossido di carbonio e idrogeno con produzione di aldeidi o di alcoli. c) Riduzione di un gruppo carbossilico (−COOH): La reazione generale è RCOOR′+2H₂ ⇄ RCH₂OH+R′OH, dove R e R′ sono gruppi alifatici o gruppi aromatici o atomi di idrogeno. In questo modo gli acidi e gli esteri sono ridotti nei corrispondenti alcoli. La riduzione del gruppo carbossilico avviene in condizioni molto controllate per evitare reazioni secondarie.

In composti a elevato peso molecolare l’i. può dar luogo anche alla rottura dei legami carbonio-carbonio e all’addizione di idrogeno ai composti insaturi, a peso molecolare inferiore, che si sono formati; questa reazione è più precisamente chiamata idrogenolisi.

Numerosi processi di i. hanno grande importanza industriale; tra essi basterà citare l’indurimento degli oli vegetali, l’i. dei carboni, l’i. del benzene a cicloesano nella fabbricazione del nailon ecc.; anche i processi di raffinazione idrogenante (➔ idroraffinazione), impiegati nell’industria del petrolio, possono considerarsi processi di i., anche se, a rigore, non nel senso classico della definizione.

Nell’industria chimica il reattore in cui viene condotta una reazione di i. è detto idrogenatore. Se la reazione avviene in fase vapore, l’idrogenatore è generalmente costituito da un fascio di tubi che contengono il catalizzatore, formato per es. da platino disperso su un supporto fisso (silice, carbone attivo) e che sono percorsi dalla miscela di idrogeno e dei vapori della sostanza da idrogenare; all’esterno dei tubi circola un fluido che asporta il calore di idrogenazione.