Deidrogenazione di alcani: esempi, catalizzatori

La deidrogenazione è una reazione chimica che comporta la rimozione di atomi di idrogeno da un composto, risultando in un prodotto con meno idrogeno. In particolare, nella deidrogenazione degli alcani, il prodotto di reazione è un’olefina secondo la reazione generale: CnH2n+2 → CnH2n- 2m + m H2.

Processo di Deidrogenazione

Contrariamente all’idrogenazione che è una reazione di addizione, la deidrogenazione è una reazione di eliminazione. È anche considerata una reazione di ossidazione, come nel caso della deidrogenazione dell’etano che porta alla formazione dell’etene.

Durante la reazione, il carbonio con un numero di ossidazione -3 nell’etano diventa carbonio con un numero di ossidazione -2 nell’etene, evidenziando il carattere ossidativo della deidrogenazione. La reazione avviene grazie a un catalizzatore, generalmente di tipo bimetallico.

Applicazioni Industriali

Gli alcheni a basso peso molecolare ottenuti dalla deidrogenazione sono ampiamente utilizzati nell’industria per la produzione di plastica, gomma e intermedi chimici. Questo processo si sta dimostrando un’alternativa interessante, specialmente considerando l’aumento del prezzo del petrolio che ha spinto alla ricerca di metodi più sostenibili per ottenere alcheni.

Catalizzatori

I catalizzatori utilizzati nella deidrogenazione includono il platino e ossidi metallici come l’ossido di cromo CrOx. Mentre il platino è efficace nell’attivazione dei legami C-H, possono verificarsi reazioni indesiderate come l’idrogenolisi. Per prevenire la disattivazione del catalizzatore a causa dei depositi di coke, vengono utilizzate leghe bimetalliche con altri metalli come lo stagno, l’indio, il germanio o lo zinco.

Ruolo degli Ossidi

Gli ossidi metallici hanno dimostrato di attivare i legami C-H facilitando la formazione di carbocationi, che sono considerati responsabili dell’iniziale attivazione del legame C-H durante la deidrogenazione.

Applicazioni Attuali

Negli ultimi anni, i catalizzatori a base di ossidi di cromo sono stati impiegati con successo nella deidrogenazione del propano e dell’isobutano per la produzione di monomeri utilizzati nella sintesi di polimeri come il polipropilene e il poliisobutene. Questi sviluppi dimostrano il potenziale della deidrogenazione come processo chiave nell’industria chimica moderna.