כיצד לקבל אלקן מאלקן? מה עוד אפשר לקבל מאלקן?

חקר המבנה של תרכובות אורגניות,תכונות כימיות, אשר הם מוצגים בתגובות, מאפשרים ייצור של סוגים שונים של מוצרים וסחורות מאותם חומרי גלם. עיבוד של פחמימנים מיוצרים פותר בעיות רבות. לשאלה: "איך לקבל אלקן מאלקן?" המדע הכימי והפרקטיקה של פיצוח נפט נותנים תשובות ממצה. בואו נסתכל על הבעיה של היחסים בין סוגים שונים של פחמימנים, כמו גם נגזרות שלהם. תשומת הלב העיקרית ישולמו לשיטות תעשייתיות של עיבוד של חומרי גלם המכילים פחמן.

יחסים גנטיים של חומרים אורגניים

בשלבים המוקדמים של למידה וקבלהפחמימנים ונגזרות לכימאים נראה כי קבוצות אלה היו מבודדים אחד מהשני. מידע שנצבר בהדרגה לשפוך אור על היחסים הגנטיים של המעמדות העיקריים של חומרים. המאמצים העיקריים נועדו למצוא דרכים לשנות את המבנה, להגדיל את ריבוי התקשורת. הבעיות החשובות ביותר של מחקר וניסויים תיאורטיים:

• כיצד לקבל אלקן מאלקן;
• כיצד לעבד פחם, נפט גולמי וגז טבעי;
• כיצד לבצע את dehydrogenation של פחמימנים רוויים;
• כיצד לקבל alkyne (אצטילן) מאלקן.

החוקרים והמתרגלים היו משוכנעים שישנם מעברים הדדיים רבים מפחמימנים אחת לאחרת.

המשמעות המעשית של קשרים גנטיים של סוגים עיקריים של תרכובות

אחדות של פחמימנים הוכחהבתהליך של היווצרות כימיה אורגנית כמו מדע ותעשייה. בפיתוח של בעיה זו - כיצד לקבל אלקן מאלקאן - תרומה משמעותית נעשה על ידי הרוקחים הרוסית הסובייטית. תגובות רבות לשינוי המשמשות למטרה זו הן תהליכים קטליטיים, המתבצעים בטכנולוגיות מורכבות. קשרים הדוקים ותמורות הדדיות של תרכובות אורגניות משמשים לפתרון מגוון של בעיות מעשיות, וביניהן:

• קבלת סוג אחד של חומרי גלם מסוגים שונים;
• ייצור של מוצרים מורכבים עם תרכובות פשוט ולהיפך;
• שחרור של מגוון רחב של מוצרים כי הם ביקוש גבוה;
• חיסכון של משאבי פחמימנים טבעיים מתרוקנים מאוד;
• שימוש רציונלי בשכבות נפט וגז, זפת פחם, פצלי דליק, כבול.

הרכב של מקורות פחמן טבעיים

פחמימנים מכל הסוגים נמצאים בטבעכמויות משמעותיות. הם משמשים כחומרים מתחילים לעיבוד וקבלת תרכובות אורגניות של הרכב שונים. המקורות החשובים ביותר של אלקנים ואלקנים:

1. גז טבעי. התוכן של פחמן המתאן האולטימטיבי בפיקדונות שונים מגיע 80-98%. תרכובות אחרות: חנקן, פחמן דו חמצני, אתאן, פרופן, בוטאן.
2. שמן. תערובת טבעית של פחמימנים איזומריים שוניםפיקדונות שונים בהרכב. בסוגים מסוימים של אלקאנים "זהב שחור" שולטים, אחרים מורכבים cycloparaffins וזירות. גזים הקשורים נפט גזים מכילים גם פרפין.
3. קולה. הייצור של פחם הדרושים מטלורגיה מלווה בייצור של זפת פחם המכיל יותר מ -400 מרכיבים, העיקריים שבהם להיות זירות.
4. ירקות ואוכל חומרי גלם - קבוצה גדולה ומגוונת, הכוללת עץ, זרעים ופירות של גידולים תעשייתיים, שומנים מהחי.

מעברים אפשריים בין תרכובות אורגניות

במבנה של פיקדונות של "זהב שחור" הוא לעתים קרובותיש cycloalkanes או naphthenes. עיבוד של חומרי גלם נותן את פחמימנים מחזוריים האולטימטיבי המכיל 5-7 אטומי C בזירה, יש להם את המשמעות המעשית הגדולה ביותר. איך להגיע מן cycloalkane אלקן, אם המניות של naphthenes מתרוקנים? כדי להשיג הידרוקרבונים מחזוריים מגבילים של תרכובות acyclic רווי, נעשה שימוש בשיטת dehydrocyclization. שרשראות של 4 אטומי C או יותר סגורות, מתעורר מחזור יציב. שינויים אופייניים אחרים של חומרים אורגניים יכולים לבוא לידי ביטוי בתכניות פשוטות:

• שמן → פחמימנים → אלקאנים → חומצות קרבוקסיליות.
• גז טבעי → פחמימנים שוליים → חומצות קרבוקסיליות.
• פחם קשיח → פחמימנים → אלקנים ← פחמימנים בלתי רוויים ← פולימרים.
• שמן → פחמימנים → זירות → בנזן → isopropyl- בנזן → אצטון, פנול.
• גז טבעי ← פחמימנים בלתי רוויים → אתנול.
• פחם → מתנול.
• שמן → פחמימנים → אלקנים → בוטאדין ואיזופרן.

תן לנו לשקול ביתר פירוט אילו תרכובות כימיות ניתן להשיג בשל הקשר הגנטי של חומרים אורגניים.

כיצד לקבל אלקן מ alkane

בתעשייה, כמעט כל סוגי הידרוקרבונים השוליים נגזרים משמן וגז. זיקוק נפט הוא שיטה מודרנית להשגת אלקנים מאלקנים:

א) פחמימנים מגבילים נוזלים נותן זיקוק ישיר של שמן (תשואה נמוכה של מוצרי המטרה).

ב) פיצוח שמן תרמי וקטליטימשמשים כדי להגדיל את אחוז שברים אור, לשפר את איכות הפחמימנים המיוצרים (בנזין, נפט). בשבר השמש של שמן, הקסדסקאן קיים, אשר במהלך ריקבון נותן dodecane ו butylene. Dodecane כבר תחת השבר נפט עובר הפירוק נוסף, ממנו נוגד פחמימות הגבלה propene (אלקן) מתקבלים. המשך הסדקים יכול להוביל להיווצרות של heptane ואתילן.

איזומריזציה ואלקילציה

תגובות איסומריזציה קטליטי לאפשרalkanes של המבנה הרגיל כדי לקבל מסועפת: H3C- (CH2) 3-CH3 → CH (CH3) 2-CH2-CH3. תוצר של תהליך זה isopentane. בוטאן רגיל, הכלול גזי הפיצול, מומר איזובוטן בתגובה איזומריזציה קטליטי. המוצר המתקבל ניתן alkylated עם isobutylene בנוכחות זרז ו ISO-octane- דלק באיכות גבוהה. אם אתילן משמש כסוכן אלקילטינג, דלק neohexane סינתטי מתקבל בתגובה עם איזובוטן.

כיצד לקבל אלקן אלקדין מאלקן

בתעשייה, לא רווי acyclicפחמימנים עם קשר כפול אחד מתקבלים פיצוח שמן. בטמפרטורה גבוהה, alkanes להתפרק (פירוליזה). Alkenes מבודדים מסה הכוללת של מוצרים התגובה ביניים וסופית. אתילן מיוצר על ידי dehydrogenation של אתאן על זרז ניקל: C2H6 → C2H4 + H2 ↑. בוטאן בתנאים דומים נותן 2-butene, באותו זמן היווצרות של אתאן ואתילן. Dehydrogenation מאפשר לנו למצוא פתרונות לבעיה של איך לקבל אלקאדין מאלקן. עם הסרה מדורגת של שתי מולקולות מימן מפחמימנים של 4 אטומי פחמן, השינויים הבאים מתרחשים: בוטאן → butene → butadiene. המוצר הסופי הוא חשוב לייצור של גומי סינתטי. בדומה בוטאדין, פולימר נוסף מתקבל כי מחקה את האיכויות יקר של אנלוגי טבעי: isopentane → isoprene → גומי איסופרין.

כיצד לקבל אצטילן מאלקן

פחמימנים עם קשר משולש אחד - אצטילן -חשוב מאוד במגזר התעשייתי, בבנייה ובשאר תחומי הפעילות הכלכלית. השיטה הישנה ביותר להשיג את זה alkyne הפשוטה ביותר היא תוצאה של פעולה של מים על חלקים מוצקים של סידן קרביד. שיטה זו הוחלפה על ידי גז טבעי פיצוח. עכשיו בתעשייה הכימית, הם יודעים איך לקבל את alkyne מן alkane עם עלות לפחות. במנגנונים טכנולוגיים מיוחדים בטמפרטורה גבוהה או בהשפעת פריקה חשמלית, התייבשות של מתאן, החומר השורר בגז טבעי, מתרחש: 2CH4 → HC≡CH + 3H2. אצטילן הוא בשימוש נרחב, acetaldehyde מתקבל ממנו, אשר משמשת יותר בייצור של חומצה אצטית, שרפים מלאכותיים, פלסטיק, סיבים סינתטיים, גומי ו - rubbers.

איך להגיע זירות מן פחמימנים האולטימטיבי

מהפרפינים, שרשראות הטרנספורמציות מובילות לבנזיןונגזרותיה. תהליך הארומטיזציה נחקר על ידי הרוקחים הרוסים והסובייטים במאה ה -20. המהות של עבודתם על "איך להגיע בנזן מן בנזין homologues שלה" מצטמצם dehydrocleization של hexane, heptane ו hydroarbons רווי אחרים: C6H14 → C6H6 + 4H2; C7H16 → C6H5-CH3 + 4H2. דרך נוספת היא סינתזה של cycloparaffins מ פחמימנים acyclic ואחריו dehydrogenation: הקסאן → cyclohexane → בנזין.

כיצד לקבל אתיל ואלכוהולים אחרים מאלקנים

בימי קדם על השאלה: "איך מקבלים אלכוהול מאלקן? "הם לא חשבו, אבותינו השתמשו רק בשיטת התסיסה של אלכוהול של מוצרים המכילים סוכר, תחת פעולת אנזימים שמרים. הצמיחה של הערך הטכני של אלכוהול אתילי הובילה לחיפוש אחר סוגים חדשים של חומרי גלם שאינם מזון לייצור אתנול. במחצית הראשונה של המאה הקודמת, החומר הפך חומר גלם הכרחי לייצור גומי בשיטת Lebedev. אחת מהשיטות נבעה על ידי א 'בטלרוב, שחלם כי שיטה זולה להשגת אתילן תפתח את הדרך "להשגת אלכוהול". מקורות של פחמימנים בלתי רוויים הם מוצרים פיצוח שמן ו dehydrogenation קטליטי של alkanes. אתאן מתקבל מאתאן, אשר מחומצן בנוכחות חומצה גופרתית: C2H6 → C2H4 → C2H5OH. הידרציה של אלקנים אחרים, המתקבלים גם במהלך עיבוד השמן, מספקת הומולוגים של אלכוהול אתילי סינתטי. החסרונות של השיטה באים לידי ביטוי בעלויות של חידוש החומצה והגנה על המנגנון מפני השפעותיו המאכליות. התעשייה עברה לשיטה של ​​הידראציה ישירה של אלקנים, בהם זרזים מוצקים משמשים. מתנול מופק על ידי חמצון של מתאן. אתילן והומוולוגים משמשים כחומרי גלם לייצור אלכוהולים.

כיצד alkanes ו להשיג aldehydes ו carboxylic חומצות

לאחר פתרון הבעיה של חומרי גלם זולים עבורכימאים תעשיית האלכוהול יודעים איך לקבל אלדהיד מן האלקאן עם עלות לפחות. אחת הדרכים להשגת אצטאלדהיד היא הידרציה של אצטילן. התהליך כולו עוקב אחר התוכנית: גז טבעי → CH4 → C2H2 → CH3-SON. השימוש בפחמימנים טבעיים לייצור אלכוהול אתילי גדל. החומר הוא חומר הגלם לייצור של carbonyl ו carboxyl compounds. Acetaldehyde ניתן להשיג על ידי dehydrogenation אתאן, ואחריו היווצרות של אלכוהול אתילי בתגובה, חמצון או dehydrogenation שלה. אחת האפשרויות היא חמצון של אתילן: C2H6 → C2H4 → C2H4O. כיצד לקבל חומצה קרבוקסילית מאלקן? שאלה שבמשך זמן רב היתה בקטגוריה בעייתית. חומצה אצטית נוצר כאשר תסיסה חומרי גלם מזון, עם זיקוק יבש של עץ. הזמינות של מקורות זמינים של אלקאנים מאפשרת חמצון של בוטאן ולקבל חומצה אצטית זולה: C4H10 + 2 ½ O2 → 2CH3 COOH + H2O. שחרור של חומצות carboxylic אחרים מן הידרוקרבונים הגבלת ולא רוויות הוקמה.

הכלכלה העולמית המודרנית קשה לדמייןללא גז טבעי, נפט וחומרי גלם פחם. אלה תערובות טבעי, alkanes שונים מבודדים אשר משמשים לייצור מספר גדול של מוצרים סינתזה אורגנית.