ВОССТАНОВЛЕНИЕ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ, или редукция, химический процесс, заключающийся или в отнятии кислорода от данного вещества, или в замене кислорода водородом, или в присоединении к этому веществу водорода. Если реагирующее вещество находится в виде ионов, то под восстановлением понимают переход этого иона с высшей ступени положительной валентности на низшую, т. е. уменьшение его положительного заряда; напр., В. окисного железа в закисное выражается след. восстановительной схемой: Fe+-H – +у2 Н2 = Fe+++ Н+. Большая часть восстановительных процессов, за исключением реакций гидрирования (см.), неразрывно связана с явлениями окисления, т. к. в реакционной системе одно из веществ, за счет к-рого протекает В., само окисляется. В некоторых случаях, особенно применительно к органическим соединениям, можно говорить о В. (или окислении) отдельных атомов углерода цепи или цикла. Так, перегруппировки, связанные с перемещениями атомов Н или 02 внутри молекулы, можно рассматривать как восстановительно-окислительные явления. Эти явления интермолекулярного и интрамолекулярного типа играют громадную роль в процессах живой природы. Ассимиляция СОа растениями, дыхание, обмен веществ и многие другие важнейшие функции живого организма в своей основе имеют окислительно-восстановительные явления. Изучение последних, их механизма и условий, в которых они протекают, является одной из существенных проблем биохимии (о теории этих процессов см. Окисление). Не менее важную роль играет В. в вопросах синтетической органической химии и в методике исследования строения органических веществ.— Методы В. можно разделить на три основные группы: 1) чисто химические, 2) каталитические и 3) электролитические. Хим. методы наиболее часто применяются при синтетич. работах. Их особенность заключается в том, что для целей В. пользуются особыми веществами—восстановителями, к-рые или сами по себе или в соединении с другими телами в известных условиях способны отдавать Н или принимать на себя О г восстанавливаемого соединения. К восстановителям принадлежат: 1) многие металлы, как, например, натрий, цинк, железо, олово, магний, алюминий, их амальгамы и сплавы, к-рые при соприкосновении с к-тами, щелочами или водой (а также со спиртами) выделяют Н в активной (атомарной) форме, обладающей особо сильным восстановительным действием; 2) большое число минеральных солей и кислот (хлористое олово, закисные соли железа, хлористый титан, сернистая и гидросериистая к-ты и их соли, сероводород и сернистые металлы, иодистоводородная, мышьяковистая и фосфорноватистая к-ты), а также нек-рые основания (гидразин, гидроксила-мин); 3) отдельные металлоиды (фосфор, сера); многочисленные органические соединения (метиловый, этиловый алкоголи и их алкоголяты, формальдегид, ацеталь-дегид, муравьиная к-та, глюкоза и т. д.). Для получения желаемого восстановительного эффекта, кроме выбора восстановителя, большое значение имеет также природа растворителя или характер среды, в к-рой ведется реакция. Так, при В. нитробензола в кислых средах получается анилин, в щелочных (в зависимости от условий опыта)— различные азо-соединения: азоксибензол, азобензол или гидразобензол. В некоторых случаях растворитель способствует изомеризации первично образующегося вещества или взаимодействует с продуктами В.—Общей теории, позволяющей заранее определять восстановитель и условия опыта В. для данного вещества, не существует, и потому в каждом отдельном случае приходится руководствоваться только рядом экспериментальных наблюдений. В. алкоголе! в углеводороды, R. OH-э – RH, осуществляется нагреванием алкоголей с иоди-стоводородной к-той и красным фосфором, или же их сначала превращают в иодиды, к-рые затем легко восстанавливаются водородом «in statu nascendi». В. некоторых алкоголей можно достигнуть кипячением их с цинковой пылью или действием на их спиртовые растворы металлического натрия или амальгамы натрия. Каталитические методы В. в последнее время широко стали применяться как в лабораториях, так и в технике. Их особенность заключается в том, что восстановителем во всех случаях является Н. Последний сам по себе на большую часть органических соединений не действует. В присутствии же особых веществ — катализаторов—он активируется, т. е. приобретает способность реагировать (см. Катализ). Существуют два основных метода каталитического В.: 1) при повышенной tc, при чем восстанавливаемое вещество применяется в виде пара (Sabatier), и 2) при обыкновенной или невысокой t° в состоянии раствора (Willstatter,
Paal, Фокин, Скита). При В. по первому способу катализаторами служат металлы — кобальт, железо, медь и особенно никель — в мелко раздробленном состоянии или отложенные на каком-либо пористом (пемза) или волокнистом (асбест) материале. Этим путем могут быть достигнуты самые различные восстановительные эффекты: спирты восстанавливаются в углеводороды, жирные и ароматич. альдегиды—в алкоголи, кетокислоты—в ке-тоспирты, кетоны—в углеводороды, кислоты—в альдегиды, амины кислот—в амины, ненасыщенные соединения—в насыщенные, ароматические нитросоединения — в амины. Метод Сабатье пригоден для В. только тех соединений, которые не разлагаются при t° выше их точки кипения. Этот недостаток устраняется методом В. в состоянии раствора. Здесь в качестве катализаторов применяют мелко раздробленные или коллоидальные палладий, платину и никель. Регулируя количество поглощаемого водорода, можно достигнуть различной степени В. Так как процесс протекает при низких t°, то почти совершенно исключается возможность побочных явлений в виде изомеризации, разложения и т. п., в связи с чем этот метод особенно пригоден для исследований, связанных с изучением строения органических веществ. В нек-рых случаях В. приходится вести при повышенном давлении. Способом В. в состоянии рас – «65 твора можно превращать альдегиды и ке-тоны в алкоголи и углеводороды, амино-кетоны и аминоальдегиды—в кето – и альде-гидоалкоголи, хлор-ангидриды кислот—в альдегиды, алкоголи—в углеводороды, ни-тросоединения—в амины. Оба способа каталитического В. особенно пригодны для ■гидрирования (см.) непредельных, ароматических и гетероциклических соединений. Электрод и т и чес кое (катодное) В. является основанием электролитического осаждения металлов из их солей (см. Электролиз). Несмотря на весьма большие преимущества электролитического В. перед чисто химическим (удобство регулировки условий, контроля и выделения продуктов В.), оно до сих пор не нашло себе широкого применения в органическом синтезе. За исключением весьма редких отдельных случаев, катодным методом В. ни в лабораторной практике, ни в технике не пользуются. Лит.: Weyl Th., Die Methoden der organischen Chemie (Handbuch fflr die Arbeiten im Laboratorium, hrsg. v. Til. Weyl, B. II, Lpz., 1922). С. Медведев.

Изучайте:

  • ЭПИЛЕПСИЯ
    Эпилепсия, epilepsia(oTrpe4. epilambano— схватываю), morbus sacer, morbus divinus, падучая б-нь, заболевание, известное...
  • ДОННАНА РАВНОВЕСИЕ
    ДОННАНА РАВНОВЕСИЕ (Donnan), или мембранное равновесие, равновесие, к-рое устанавливается между диффундирующими через м...
  • ФЛАВИНЫ
    ФЛАВИНЫ (от лат. flavus—желтый), пигменты желтого цвета с интенсивной зеленой флюоресценцией. В виду их легкой раствори...
  • МЕТИЛЕНОВАЯ СИНЬКА
    МЕТИЛЕНОВАЯ СИНЬКА, Methylenblau, Me-thylenum coeruleum (CH8)2N ■ C6H,/ ^CeH3 : ЩСН3)аС1, имеет большое распростр...
  • ПЛЕЧЕВОЙ СУСТАВ
    ...