Sådan konverteres en alkan til en alken:Dehydrogenering forklaret

Af Claire Gillespie, Opdateret 24. marts 2022

SubstanceP/iStock/GettyImages

En alken er et umættet carbonhydrid, der indeholder en eller flere carbon-carbon-dobbeltbindinger, hvorimod en alkan er et mættet carbonhydrid med kun enkeltbindinger. At omdanne en alkan til en alken kræver fjernelse af hydrogenatomer - en proces kendt som dehydrogenering. Denne endoterme reaktion udføres typisk ved meget høje temperaturer og er en hjørnesten i moderne petrokemisk produktion.

TL;DR

Omdannelse af en alkan til en alken involverer dehydrogenering, en endoterm reaktion, der fjerner hydrogen fra alkanen ved temperaturer over 500°C.

Alkanernes egenskaber

Alkaner er simple carbonhydrider, der udelukkende består af carbon- og hydrogenatomer, hvor alle carbon-carbon-bindinger er enkeltstående. Deres mættede natur gør dem relativt inerte, idet de primært reagerer med ilt under forbrænding for at producere vand og kuldioxid. Alkanernes fysiske egenskaber - såsom kogepunkt og viskositet - øges forudsigeligt med kædelængden, hvilket gør dem værdifulde som brændstoffer og opløsningsmidler. Almindelige eksempler omfatter metan, ethan, propan, butan og pentan.

Alkenes egenskaber

Alkener indeholder derimod en eller flere carbon-carbon dobbeltbindinger, som giver større reaktivitet. Denne umættethed gør det muligt for alkener at tjene som nøglemellemprodukter i syntesen af ​​aldehyder, alkoholer, polymerer, aromater og mere. For eksempel giver reaktion af en alken med damp i en katalytisk proces den tilsvarende alkohol.

Konvertering af alkener til alkaner

Hydrogenering er det modsatte af dehydrogenering:en alken omdannes til en alkan ved at tilsætte hydrogen over dobbeltbindingen. Reaktionen anvender typisk en nikkelkatalysator og udføres ved omkring 150°C (302°F). Denne proces er meget brugt til at fremstille mættede brændstoffer og forskellige industrielle kemikalier.

Konvertering af alkaner til alkener

Dehydrogenering fjerner hydrogen fra alkaner - såsom propan eller isobutan - for at danne alkener som propylen eller isobutylen. I den petrokemiske industri er dette trin afgørende for fremstilling af aromater, styren og andre specialkemikalier. Reaktionen er meget endoterm og kræver temperaturer på over 500°C (932°F). Typiske dehydrogeneringsveje omfatter aromatisering af cyclohexen i nærvær af hydrogenacceptorer (ofte svovl eller selen) og omdannelse af aminer til nitriler ved hjælp af reagenser såsom iodpentafluorid.

Ud over industriel kemi anvendes dehydrogeneringsprincipper i fødevareteknologi, hvor mættet fedt omdannes til umættet fedt under margarineproduktion. Det høje temperaturmiljø letter frigivelsen af ​​brintgas, hvilket driver ligevægten mod det umættede produkt.