主な違い – 水素化反応と還元反応
水素添加反応と還元反応は、関連する化学プロセスです。
水素添加は還元の一種である。
還元には、酸化数の減少、酸素の喪失、水素の獲得という3つの定義があります。
最も受け入れられやすい定義は、酸化数の減少です。
3番目の定義（水素を得る）は、水素添加の定義に合致する。
ただし、水素化は基本的に触媒を必要とするのに対し、還元は水素化でなければ触媒を必要としない。
ここが水素化と還元の大きな違いです。
水素化とは
水素化反応とは、水素分子（H2）と他の化学種との化学反応です。
水素添加は通常、ニッケル、パラジウム、白金などの触媒とその酸化物の存在下で行われます。
水素添加は、化合物の還元と飽和に利用されます。
水素化には2つのタイプがあります。
- 化合物中の二重結合や三重結合に水素を付加する方法。
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- 分子を解離させる水素の付加
二重結合や三重結合からなるほぼすべての有機化合物は、触媒の存在下で水素分子と反応することができる。
水素添加反応は工業的な合成プロセスにおいて非常に重要であり、例えば石油産業では、ガソリンやさまざまな石油化学製品の製造に水素添加が利用されている。
水素化のメカニズム
水素化のメカニズムを考えるとき、主に3つの要素を考慮する必要があります。
不飽和基質、水素源、そして触媒です。
基質や使用する触媒によって、系の温度や圧力が異なる場合があります。
水素源は、多くの場合、水素ガスそのものです。
加圧シリンダーで市販されている。
水素化の基質としては、アルケン、アルキン、アルデヒド、アルコール、ケトン、エステル、カルボン酸、ニトロ化合物などが考えられる。
触媒には、均一系触媒と不均一系触媒の2種類があります。
均一系触媒と不均一系触媒の違いは、均一系触媒が基質を含む溶液に溶けるのに対し、不均一系触媒はその溶液に浮遊していることである。
図1: 水素化反応のメカニズム
固体（不均一系触媒）中で起こる水素化反応は、Horiuti-Polanyi機構で説明される。
これは、以下のステップを述べている。
- 不飽和結合と原子状水素（水素分子の解離による）が触媒の表面に結合する。
- 不飽和結合に水素原子を1つ加える。このステップは可逆的です。
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- 2番目の水素原子を付加する。
しかし、均一系触媒を用いる水素化反応では、金属は両方の成分に結合し、中間のアルケン-金属（H）2錯体を生成する。
What is Reduction
還元とは、化学種の酸化数を減少させることである。
通常、電子の付加によって行われる。
還元反応は、酸化還元反応において、酸化反応と並行して起こる半反応です。
酸化反応は酸化数を増加させる。
したがって、還元は酸化の反対です。
しかし、ある反応では、酸化と還元は、それぞれ酸素の付加と除去を指す。
ここでは、酸化は酸素を得ることであり、還元は酸素を失うことである。
また、古い定義では、酸化と還元は水素の移動に関係する。
ここで、酸化とは水素を失うことであり、還元とは水素を得ることである。
しかし、一般に受け入れられている定義では、酸化は酸化状態の増加であり、還元は酸化状態の減少であることが知られている。
還元は、以下の3つの現象のいずれかとなる。
- 酸化数を正の値から負の値へ減少させること
- 酸化数が正の値からゼロになること。
- 酸化数をゼロからマイナスにすること。
例
還元反応の一般的な例をいくつか挙げる。
- 鉄（III）の鉄（II）への還元。
- H+のH2への還元
- Cu+2 の Cu への還元
水素化と還元反応の関係
- 水素添加は還元反応の一種です。還元反応の3つの定義のうち、水素を得ることが還元であることを示している。
水素化と還元反応の違い
定義
水素化反応。
水素化とは、水素分子（H2）と他の化学種との化学反応です。
還元。
還元とは、化学種の酸化数が減少することである。
メカニズム
水素添加。
水素添加は、基本的に水素を加えることである。
還元。
還元とは、酸化数が減少することで、酸素を失い、水素を得ることである。
コンポーネント
水素化する。
二重結合や三重結合を含む化合物は、水素添加を受ける。
還元。
酸化数の大きい化学種は、還元を受けることがあります。
触媒
水素化です。
水素化反応には触媒が不可欠です。
還元反応。
還元反応は、水素化反応でなければ触媒を必要としない。
結論
水素添加は還元反応の一種である。
不飽和化合物を飽和化合物に変換するのに使われる。
還元とは、化学種の酸化数を減少させることである。
酸化反応と並行して必ず起こる。
水素添加と還元の大きな違いは、水素添加は基本的に触媒を必要とするのに対し、還元は水素添加でなければ触媒を必要としないことである。
