Для осуществления превращений между указанными углеводородами и хлорированным соединением, важно понимать химические реакции, которые могут быть использованы для осуществления таких преобразований. Давайте рассмотрим последовательность превращений, чтобы перейти от одного соединения к другому.
C (углерод) → CH4 (метан):
- Для получения метана из элементарного углерода можно использовать процесс гидрогенизации. Углерод нагревается в присутствии водорода под высоким давлением и катализатором, например, никелем (Ni), чтобы получить метан:
[
\text{C} + 2\text{H}_2 \xrightarrow{\text{кат. Ni}} \text{CH}_4
]
CH4 (метан) → C2H2 (ацетилен):
- Для получения ацетилена из метана можно использовать процесс пиролиза. Метан подвергается высокой температуре (около 1500°C) в отсутствие кислорода, чтобы разложиться на ацетилен и водород:
[
2\text{CH}_4 \xrightarrow{\Delta} \text{C}_2\text{H}_2 + 3\text{H}_2
]
C2H2 (ацетилен) → C2H4 (этилен):
- Ацетилен можно превратить в этилен с помощью реакции гидрирования, добавляя водород в присутствии катализатора, например, палладия (Pd) на угле:
[
\text{C}_2\text{H}_2 + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{кат. Pd}} \text{C}_2\text{H}_4
]
C2H4 (этилен) → C2H6 (этан):
- Этилен можно превратить в этан с помощью дальнейшего гидрирования, добавляя водород в присутствии катализатора, например, никеля (Ni):
[
\text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{кат. Ni}} \text{C}_2\text{H}_6
]
C2H6 (этан) → C2H3Cl (хлорэтилен):
- Для получения хлорэтилена из этана можно использовать процесс хлорирования с последующей дегидрохлорированием. Сначала этан хлорируется, чтобы получить дихлорэтан (C2H4Cl2), а затем происходит дегидрохлорирование (удаление HCl) для получения хлорэтилена:
[
\text{C}_2\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{\text{hv}} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl}
]
Затем:
[
\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} \xrightarrow{\Delta} \text{C}_2\text{H}_3\text{Cl} + \text{HCl}
]
Таким образом, путем последовательного выполнения вышеуказанных реакций, можно осуществить превращения от углерода до хлорэтилена. Каждый этап требует тщательного контроля условий реакции, таких как температура, давление и использование подходящих катализаторов.