Условие задачи

Что такое крекинг? Какая химическая реакция лежит в основе этого процесса? Запишите уравнение крекинга углеводорода состава C20H42.

Решение

Ниже представлено подробное решение задачи по органической химии (нефтепереработке):

1. Определение крекинга

Крекинг – это процесс, при котором длинноцепочные углеводороды (например, компоненты нефти) расщепляются на более короткие молекулы. Такой процесс широко применяется в нефтеперерабатывающей промышленности для получения легких фракций, газа, бензина и других ценных продуктов. Реакция крекинга проводится при высоких температурах – в случае термического крекинга, либо при наличии катализатора – в случае каталитического крекинга. В основе реакции лежит разрыв углерод–углеродных связей, за которым часто следует перестройка атомов водорода для стабилизации остатков.

2. Химическая реакция, лежащая в основе процесса

Основной химический процесс – это пиролиз (термическое разложение) углеводородов. При этом длинная цепь подвергается расщеплению на два или более фрагмента. Часто при крекинге одного насыщенного алкана (CnH2n+2) образуются один насыщенный алкан и один ненасыщенный углеводород (алкен) – результат перемещения атомов водорода с целью стабилизации продуктов.

3. Запись уравнения крекинга для C20H42

Для наглядности можно записать простейшее уравнение, в котором молекула C20H42 расщепляется на две части, одна из которых – насыщенный алкан, а другая – алкен:

C20H42 → C10H22 + C10H20

Проверим баланс атомов:
– Левая часть: 20 атомов углерода, 42 атома водорода.
– Правая часть: C10H22 содержит 10 углеродов и 22 водорода, C10H20 содержит 10 углеродов и 20 водорода; суммарно 20 углеродов и 42 водорода.

Таким образом, уравнение сбалансировано.

4. Итог

Крекинг – это процесс расщепления высокомолекулярных углеводородов (например, нефти) на более легкие фракции посредством разрыва С–С связей. Его химическая основа – пиролиз (термическое разложение) с образованием насыщенных и ненасыщенных углеводородов. Для углеводорода C20H42 можно записать примерное уравнение крекинга:

C20H42 → C10H22 + C10H20

Данное уравнение иллюстрирует один из возможных вариантов крекинга, где один продукт – дека́н (насыщенный алкан), а другой – дека́ен (алкен).