Katalyyttisen krakkauksen kemia
Katalyyttinen krakkaus etenee vapaiden radikaalien hallitseman termisen krakkauksen vastakohtana katalyyttisen krakkauksen aikana muodostamalla katalysaattorin pinnoille ionilajeja, ja se tuottaa lyhyempiä, mutta haarautuneita (ei suoraketjuisia) alkaaneja krakkaamalla pitkiä suoraketjuisia alkaaneja. Haaraketjuisten alkaanien eli isoalkaanien muodostuminen johtaa korkean oktaaniluvun omaavan bensiinin tuotantoon. Tämä on perussyy siihen, miksi katalyyttinen krakkaus on korvannut termisen krakkauksen keskeisenä prosessina jalostamossa, jonka tavoitteena on maksimoida bensiinin tuotanto. Bensiinin korkea oktaaniluku on tarpeen, jotta nykyiset kipinäsytytysmoottorit voivat toimia suurilla puristussuhteilla ilman kolahduksia. Suuri puristussuhde kipinäsytytysmoottoreissa merkitsee suurta tehoa ja korkeaa hyötysuhdetta.
Kuvassa 7.1 esitellään katalyyttisissä krakkausreaktioissa aktiivisia kahdenlaisia ionilajeja, karbokationeja, jotka ovat karbenium- ja karboniumioneja IUPAC-terminologiaa käyttäen. Karbokationit ovat hiilivedyistä muodostuvia positiivisesti varautuneita ioneja. Kuvasta 7.1 nähdään, että hydridi-ionin (H-, vetyatomi, jolla on ylimääräinen elektroni) poistaminen alkaanista (esim. metaanista) tuottaa karbeniumioneja (polku 1a). Myös protonin (H+, vetyatomi ilman elektronia) lisääminen olefiiniin (esim. eteeniin) voi tuottaa karbeniumioneja, kuten polusta 1b nähdään.
Karbokationien muodostuminen
IUPACin terminologiaa
-Karbbeniumionit: CH4 (nuoli) H- + CH3+ (alkaani – hydridi-ioni)
-C2H4 + H+ (nuoli) C2H5+. (olefiini + protoni)
-Karboniumionit: CH4 + H+ (nuoli) CH4
KEY: H- (hydridi-ioni), H+ (protoni)
Vapaista radikaaleista käytetyn terminologian mukaisesti C+H3:a kutsutaan metyylikarbeeniumioniksi ja C2+H5:tä etyylikarbeeniumioniksi. Karboniumioneja syntyy lisäämällä protonin alkaaniin, esimerkiksi metaaniin, kuten kuvassa 7.1 on esitetty. Syntyvää C+H5-ionia kutsutaan metaniumiksi. Huomaa, että kirjallisuudessa on jonkin verran epäselvyyttä karbokationien nimeämisestä. Karbeniumioneja kutsuttiin joissakin lähteissä, myös oppikirjassasi, karboniumioneiksi . Kaikki oppikirjan kohdassa 6.3 Halkeamisreaktiot olevat viittaukset karboniumioneihin on korjattava karbeniumioneiksi.