Química del craqueo catalítico
A diferencia del craqueo térmico gobernado por radicales libres, el craqueo catalítico procede a través de la formación de especies iónicas en las superficies de los catalizadores, y produce alcanos más cortos, pero de cadena ramificada (no de cadena recta) al craquear los alcanos largos de cadena recta. La formación de alcanos de cadena ramificada, o isoalcanos, conduce a la producción de gasolina con altos números de octano. Esta es la razón fundamental por la que el craqueo catalítico ha sustituido al craqueo térmico como proceso central en una refinería orientada a maximizar la producción de gasolina. Para que los motores actuales de encendido por chispa funcionen a altas relaciones de compresión sin golpear, es necesario que la gasolina tenga un alto octanaje. Las altas relaciones de compresión en los motores de encendido por chispa se traducen en alta potencia y alta eficiencia.
La figura 7.1 presenta los dos tipos de especies iónicas, los carbocationes, que son activos en las reacciones de craqueo catalítico como iones de carbenio y de carbonio, utilizando la terminología de la IUPAC. Los carbocationes son los iones con carga positiva formados por hidrocarburos. La figura 7.1 muestra que la eliminación de un ion hidruro (H-, un átomo de hidrógeno con un electrón adicional) de un alcano (por ejemplo, el metano) produce iones carbenio (ruta 1a). Asimismo, la adición de un protón (H+, un átomo de hidrógeno sin el electrón) a una olefina (por ejemplo, el etileno) puede producir iones de carbenio, como se muestra en la ruta 1b.
Formación de carbocationes
Terminología de la IUPAC
Iones de carbonio: CH4 (flecha) H- + CH3+ (alcano – ion hidruro)
-C2H4 + H+ (flecha) C2H5+. (olefina + protón)
-Iones de carbono: CH4 + H+ (flecha) CH4
CLAVE: H- (ion hidruro), H+ (protón)
De forma análoga a la terminología utilizada para los radicales libres, el C+H3 se denomina ion carbenio de metilo, y el C2+H5 se denomina ion carbenio de etilo. Los iones de carbonio se producen añadiendo un protón a un alcano, por ejemplo el metano, como se muestra en la figura 7.1. El ion resultante C+H5 se denomina metanio. Obsérvese que existe cierta confusión en la bibliografía sobre la denominación de los carbocationes. Los iones carbenio solían llamarse iones carbonio en algunas fuentes, incluyendo su libro de texto . Todas las referencias a los iones de carbonio en la sección 6.3 Reacciones de craqueo del libro de texto deben corregirse como iones de carbenio.