Условие задачи

Что такое риформинг? Запишите уравнения реакций изомеризации н-октана C8H18 в 2,2,4-триметилпентан. Используйте структурные формулы органических веществ.

Решение

Ниже привожу подробное решение задачи из области органической химии и нефтепереработки, где изучают каталитические процессы, в частности риформинг нефтяных фракций.

──────────────────────────────
1. Определение риформинга

Риформинг – это процесс каталитического преобразования нефтяных фракций с целью повышения октанового числа топлива. В ходе риформинга происходит изомеризация прямых (нормальных) алканов, циклезация и дегидрогенация, что приводит к образованию более разветвлённых, циклических и ароматических соединений с высокими антикнокинговыми свойствами. Для преобразования n-октана в 2,2,4-триметилпентан используется именно реакция изомеризации, в ходе которой линейная цепь переорганизуется в разветвлённую структуру (изомеризация всегда сохраняет общий состав: C₈H₁₈ → C₈H₁₈).

──────────────────────────────
2. Запись структурных формул и уравнения изомеризации

а) Структурная формула n-октана:

n-Октан:
CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₃

б) Структурная формула 2,2,4-триметилпентана (известного как изооктан):

2,2,4‑Триметилпентан:
CH₃–C(CH₃)₂–CH₂–C(CH₃)–CH₃

Учитывая, что изомеризация – это преобразование одного изомера в другой, уравнение реакции записывается следующим образом:

CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₃ → CH₃–C(CH₃)₂–CH₂–C(CH₃)–CH₃

Это преобразование осуществляется при участии катализатора (обычно на основе платины, хлористых кислот или других кислотных веществ) и при определённых температурных режимах. Можно указать, что реакция протекает в присутствии катализатора, например:

CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₃ —[кат. Pt/Al₂O₃, T]→ CH₃–C(CH₃)₂–CH₂–C(CH₃)–CH₃

──────────────────────────────
3. Итог

Риформинг – это процесс повышения октанового числа нефтяных фракций за счёт каталитической изомеризации (среди других реакций), при которой прямые алканы (например, n-октан) превращаются в их разветвлённые изомеры (например, 2,2,4-триметилпентан). При этом молекулярная формула остаётся неизменной, а изменяется только как расположены атомы углерода в молекуле.

Таким образом, уравнение изомеризации, записанное с использованием структурных формул:

CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₃ —[кат. Pt/Al₂O₃, T]→ CH₃–C(CH₃)₂–CH₂–C(CH₃)–CH₃

Это и есть искомая реакция при риформинге n-октана в 2,2,4-триметилпентан.