7 votos

Diferentes quimioselectividad de los metales de transición en la hidrogenación catalítica

Estoy citando a mi Clayden et al 2ª edición:

Algunos catalizadores son especialmente selectivos hacia ciertas clases de compuesto – por ejemplo, Pt, Rh y Ru selectivamente se hidrogenan anillos aromáticos en presencia de bencílico C-O de los bonos, mientras que con los catalizadores de Pd el bencílico C-O de los bonos se reduce más rápido.

Mi pregunta es, ¿por qué $\ce{Pt, Ru, Rh, Pd}$ siendo todos los metales de transición todavía muestran diferentes quimioselectividad en las reacciones de hidrogenación?

1ª edición: (Después de la lectura de ringo comentario creo que debería añadir algo más) Bien, pensé por primera vez que el número de $\ce{d}$ electrones es la causa. Pero, tanto en $\ce{Pd}$ $\ce{Pt}$ tienen el mismo número de $\ce{d}$ electrones. Sin embargo, se muestran diferentes quimioselectividad. Creo que la diferencia es debido a que $\ce{Pt}$ $\ce{f}$ orbital lleno.

Y, supongo que como $\ce{Ru, Rh, Pd}$ pertenecen al mismo período, muestran similares quimioselectividad.

3voto

MaHuJa Puntos 451

Por desgracia, esto es muy complicado y el tema de investigación activa en ambos computacional y química inorgánica e ingeniería química. No es fácil responder a tu pregunta. Podemos hablar de varias fuerzas que van a determinar la quimioselectividad, aunque.

1) estructura Cristalina: usted dijo que Usted se centra principalmente en el metal desnudo de la catálisis, así que me limitaré a esos sistemas. No todas las superficies de incluso el mismo material se comportan de la misma. Estos son comúnmente descritas por los índices de Miller (1), que describen la superficie por la forma en un plano corta a través del material de la celda unidad. La reactividad y selectividad son fuertemente determinado por la exacta superficie de la estructura (creo que cuelgan de los bonos de los sitios, los sitios de unión, multicéntrico, reactividad, todos de los cuales están influenciados por la superficie de la estructura atómica local y en su entorno inmediato). Diferentes materiales tienen diferentes estructuras cristalinas basado en ambos efectos electrónicos (como cuántos electrones de valencia hay) y el tamaño de efectos (como los grandes átomos son, aunque hay una variación relativamente menor en esta en la 2ª y 3ª fila).

2) la Química de los sitios de unión: Algunos materiales son más probable que se unen las moléculas de los demás. El Pt-H vínculo es muy fuerte, mucho más que un Pd-H bond (estas tendencias abajo de un período a menudo se explica en términos de la diffuseness de los orbitales 5d 4d vs que conducen a una mejor superposición con el grupo principal de los orbitales del hidrógeno y otros elementos de luz). Esto conduce a una mayor cobertura de la superficie del Pt con hidruro de equivalentes de una Pd de la superficie (generalmente, advertencias se aplican). Por otro lado, Pd tiende a unir átomos de oxígeno con más fuerza que Pt (uno puede pensar acerca de duro-suave ácido base de la teoría de aquí a explicar eso, pero la situación es, probablemente, más sutil y complicado que eso). Uno puede imaginar fácilmente un bencílico C-O de oxígeno se unen a la Pd de la superficie que contiene el sitio de hidrogenación, cerca de la superficie hasta un hidruro equivalente puede difundir a través de reaccionar (hidruros en superficies son muy móviles y la difusión es a menudo bastante rápido, por supuesto, de hidruro de las tasas de difusión son también fuertemente determinado por la superficie de la estructura y propiedades de los materiales (ya casi nada puede ser simple)). Por otro lado, $\pi$-el sistema puede interactuar fuertemente con la superficie de metal (especialmente de suave (de nuevo en el HSAB sentido) de metal). Así, para el Pt, el sistema aromático es traído cerca de la superficie, permitiendo que los hidruros de migrar.

Para que podamos mano wavily discutir por qué la Dp es más probable que hidrogenan bencílico C-O de los bonos y Pt es más probable que hidrogenan sistemas aromáticos como lo hicimos anteriormente, pero el meollo de la cuestión de detalle es bastante complicado. Esta es una enorme área de investigación. La química inorgánica es su propio campo, no porque todo es tan similar, pero debido a que los metales tienen niveles muy variados de comportamiento. El hecho de que estos son "siendo todos los metales de transición" NO debería implicar que su reactividad es similar en lo más mínimo. En el mismo período como un metal de transición le dice que como mucho acerca de estar en el mismo período en el grupo principal. C y O y N tienen totalmente diferente de la química, como hacer Rh y Ru y la Ep.

P. S. f orbitales no figura en este.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X