bai giang ky thuat tong hop huu co

QUÁ TRÌNH KHỬ HÓA

1


NỘI DUNG CHÍNH
Đại cương
Tác nhân khử hóa
Các phản ứng phụ - sản phẩm phụ
Phạm vi sử dụng
Một số ví dụ
2

Phần Mềm Quản Lý Khách Sạn


7.1. Đại cương
7.1.1. Định nghĩa
− Trong hóa học, quá trình khử hóa là
quá trình nhận thêm điện tử.
− Trong hóa học hữu cơ, quá trình khử
hóa là quá trình làm giảm độ oxy hóa
của chất đem khử và thêm những
nguyên tử hydro hay loại khỏi nó
nguyên tử dị tố.
3


7.1. Đại cương
− Lấy thêm điện tử.
− Quá trình lấy thêm hydro là phản

ứng cộng hợp.
− Quá trình loại nguyên tố dị tố là quá
trình hydro phân (quá trình phá hủy
liên kết dị tố bằng hydro).
4


7.1.2. Mục đích
 Điều chế các hợp chất hydrocacbon
no từ hợp chất hydrocacbon không no.
 Từ những chất có độ oxy hóa cao
thành các chất có độ oxy hóa thấp.

5


7.1.3. Cơ chế phản ứng
 Khử hóa có nhiều phương pháp,
tác nhân khử và loại chất đem khử
khác nhau nên cơ chế của phản ứng
đó cũng khác nhau nên ta không thể
biểu diễn nó thành công thức tổng
quát được. Trong trường hợp cụ thể,
sẽ được đề cập đến.
6


Tác nhân khử hóa

 Có ba nhóm chính

− Khử bằng tác nhân hóa học
− Khử bằng hydro có xúc tác
− Khử bằng điện hóa

7


7.2.1. Khử bằng tác nhân khử hóa
1. Kim loại trong môi trường kiềm hoặc
axit (Fe, Zn, Sn).
2. Các hỗn hống kim loại (Na, Al, Mg, Sn,
Zn, Hg…).
3. Các kim loại kiềm trong ancol.
4. Các kim loại và amoniac.
5. Các kim loại và amin hữu cơ.
6. Các Hydrua kim loại (LiAlH4, NaBH4).
7. Hydrazin N2H4.
8. Các chất khử chứa lưu huỳnh.
8


7.2.2.1. Các kim loại trong môi
trường kiềm và axit
 Để khử hóa các hợp chất nitro
hoặc nitrozo thành anmoni.
 Fe & Sn chỉ được sử dụng trong
môi trường axit, Zn sử dụng trong cả
axit lẫn kiềm.
9

Phản ứng khử hóa của Bechamp bằng Fe
FeCl2 + H2

2HCl + Fe
ArNO2 + 3Fe + H2O
Fe(OH)2

FeCl2

ArNH2 + 3Fe(OH)3

Fe(OH)3

FeO(OH)
fero monobasic

Fe(OH)2

FeO(OH)

Fe(FeO2)2 + H2O
(Fe3O4)
O=Fe3+

O

Fe2+=O (oxit saé
t töø
)

10


Khử được nitro và nhiều loại chất.
Giống như thiếc nhưng giá thành cao.
Chủ yếu dùng khử hóa các hợp chất
nitro
11


7.2.1.2. Các hỗn hống của kim loại

12


7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
trong ancol

R

OH + Na

H + R ONa
13


7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
trong ancol

R

COOH

+ Na

Na + R' OH

R CH2OH
14


7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
trong ancol

15


7.2.1.4. Tác nhân khử hóa là các kim loại
với amoniac
• Một trong các tác nhân khử hóa mạnh
nhất, quan trọng nhất và hay được sử
dụng nhất trong các hợp chất có cản trở
không gian lớn.
• Được sử dụng nhiều nhất trong nhóm
này là liti hoặc natri với amoniac lỏng
(đôi khi sử dụng tới cả kali hoặc canxi).
16


7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại

• Hai chất được sử dụng như là tác nhân
khử đó là Liti nhóm hidrua (LiAlH4) và
Natri Bo Hydrua (NaBH4). Cả hai chất
đều là chất rắn, tương đối bền vững.
C
H

O:
M

C

O

H M
17


7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại
• Các hydrua kim loại dễ dàng cho nhóm
cacbonyl hydrua ion để tạo thành phức
ancolat.
(-)

H
Li(+) H

Al H

(- )

+4

C O

Li(+) Al(OCH)4

H

Hoặc
(-)

H
Na(+) H

B
H

H

(- )

+4

C O

Na(+) B(OCH)4
18

7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại
• Dưới tác dụng của nước (proton), các phức
ancolat này bị thủy phân để cho ancolat
tương ứng.(-)
Li(+)Al(OCH)4

+ 2H2O

CH

OH + LiAlO2
+ H2O

LiOH + Al(OH)3

LiAl(OH)4

(- )
Na(+) Al(OCH)4

+ 2H2O

CH

OH

+ NaBO2
H2O

NaOH + B(OH)3

19

NaB(OH)4


7.2.2. Khử bằng hydro hóa có xúc tác
(khử hóa bằng hydrogen phân tử)
• Khi có mặt xúc tác thì phân tử hidro
được hoạt hóa và khả năng phản ứng
tăng lên rất nhiều nhờ vậy mà phản ứng
hydro hóa mới thực hiện được. Cũng vì
lẽ đó, hydro hóa bao giờ cũng cần phải
có xúc tác.

20


7.2.2.1. Các xúc tác hydro hóa bằng
hydro phân tử
o Xúc tác có thể sử dụng riêng một mình nó
hoặc có thể đưa lên một chất mang.
o Chất mang loại có diện tích bề mặt riêng
nhỏ gồm thủy tinh, nhôm oxit, đá bọt,
bauxit…
o Chất mang có diện tích bề mặt riêng lớn
gồm cao lanh, oxit tan, than hoạt tính,
silicagel…
o Ngoài ra, còn có chất phụ trợ xúc tác
(promotor) hoặc chất ức chế (giảm) xúc tác

(inhibitor).
21


7.2.2.1.1. Các xúc tác kim loại
Kim loại hay được sử dụng nhất là:
Niken, đồng, coban, sắt.
7.2.2.1.2. Các chất kim loại quý
Các kim loại quý được sử dụng là
palatin, paladi, ruteni và rido.
7.2.2.1.3. Các hợp chất phi kim loại
Các oxit kim loại (kẽm, Crom, vanadi)
hoặc sunfua kim loại (molipden, sắt,
coban, niken) và borua kim loại (sắt,
niken, bạc, crom vv…)
22


7.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến
phản ứng hydro hóa

 Nhiệt độ
Nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng
hydro hóa cũng tăng, đồng thời phản
ứng chiều ngược dehydro hóa xuất
hiện.
 Áp suất
Làm tăng tốc độ phản ứng.
Chi phối tới điểm cân bằng.
Chọn lọc của xúc tác.

23


7.2.2.3. Các thiết bị sử dụng trong
phản ứng hydro hóa.

 Ở nhiệt độ cao áp suất lớn, hydro có
tính ăn mòn cao – phản ứng với các vật
liệu trong môi trường nhất định với sắt.
 Vật liệu chế tạo thiết bị hydro hóa phải
là một loại thép đặc biệt chỉ chứa các
kim loại Crom, vanadi, nhôm và niken.

24


7.2.2.4. Tính chất của hydro kỹ thuật
an toàn.

 Hyrogen là chất khí nhẹ nhất, nó dễ
dàng rò rỉ qua những chỗ mà các khí
khác hoặc thể hơi không thể rò rỉ qua
được. Tính rò rỉ này càng tăng khi áp
suất tăng bởi nó tạo ra hỗn hợp nổ với
không khí rất nguy hiểm.

25