Chimia cracării catalitice
În opoziție cu cracarea termică guvernată de radicalii liberi, cracarea catalitică are loc prin formarea de specii ionice pe suprafețele catalizatorilor și produce alcani mai scurți, dar cu lanț ramificat (nu cu lanț drept) prin cracarea alcanilor lungi cu lanț drept. Formarea alcanilor cu lanț ramificat, sau a izoalcanilor, duce la producerea de benzină cu cifră octanică ridicată. Acesta este motivul fundamental pentru care cracarea catalitică a înlocuit cracarea termică ca proces central într-o rafinărie orientată spre maximizarea producției de benzină. O cifră octanică ridicată a benzinei este necesară pentru ca motoarele actuale cu aprindere prin scânteie să funcționeze la rapoarte de compresie ridicate fără să bată. Rapoartele de compresie ridicate în motoarele cu aprindere prin scânteie se traduc prin putere și randament ridicat.
Figura 7.1 prezintă cele două tipuri de specii ionice, carbocationi, care sunt active în reacțiile de cracare catalitică ca ioni de carbeniu, și ioni de carboniu, folosind terminologia IUPAC. Carbocații sunt ionii încărcați pozitiv realizați din hidrocarburi. Figura 7.1 arată că îndepărtarea unui ion hidrura (H-, un atom de hidrogen cu un electron suplimentar) dintr-un alcan (de exemplu, metan) produce ioni de carbeniu (calea 1a). De asemenea, adăugarea unui proton (H+, un atom de hidrogen fără electron) la o olefină (de exemplu, etilena) poate produce ioni de carbeniu, așa cum se arată în calea 1b.
Formația carbocationilor
Terminologie IUPAC
-Ionii de carbeniu: CH4 (săgeată) H- + CH3+ (alcan – ion hidrură)
-C2H4 + H+ (săgeată) C2H5+. (olefină + proton)
-Ioni de carbon: CH4 + H+ (săgeată) CH4
CH4: H- (ion de hidrură), H+ (proton)
Analogic terminologiei folosite pentru radicalii liberi, C+H3 se numește ion de metil carbeniu, iar C2+H5 se numește ion de etil carbeniu. Ionii de carboniu sunt produși prin adăugarea unui proton la un alcan, de exemplu la metan, așa cum se arată în figura 7.1. Ionul rezultat C+H5 se numește metaniu. Rețineți că există o anumită confuzie în literatura de specialitate cu privire la denumirea carbocationilor. Ionii de carbeniu obișnuiau să fie numiți ioni de carboniu în unele surse, inclusiv în manualul dumneavoastră . Toate referirile la ionii de carboniu din secțiunea 6.3 Reacții de cracare din manualul școlar ar trebui corectate ca fiind ioni de carbeniu.
.