Χημικές αντιδράσεις αιθυλενίου από αιθυλική αλκοόλη και θειικό οξύ;
Η αντίδραση
C2H5OH (αιθανόλη) + H2SO4 (θειικό οξύ) → C2H4 (αιθυλένιο) + H2O (νερό)
Μηχανισμός
1. Πρωτονία αιθανόλης: Το θειικό οξύ δρα ως ισχυρό οξύ, πρωτονιωτική της ομάδας υδροξυλίου (-ΟΗ) αιθανόλης. Αυτό δημιουργεί μια καλή ομάδα αποχώρησης, νερό (H2O).
2. Σχηματισμός Carbocation: Το μόριο πρωτονιωμένης αιθανόλης χάνει νερό, σχηματίζοντας μια καρβόλα (άτομο άνθρακα με θετικό φορτίο). Σε αυτή την περίπτωση, το carbocation είναι μια αιθυλεστέρα (CH3CH2+).
3. Εξάλειψη ενός πρωτονίου: Ένα πρωτόνιο (Η+) απομακρύνεται από ένα άτομο άνθρακα δίπλα στην καρβόλα, οδηγώντας στο σχηματισμό ενός διπλού δεσμού και στην απελευθέρωση αιθυλενίου.
συνθήκες
* Θερμοκρασία: Η αντίδραση απαιτεί υψηλή θερμοκρασία, συνήθως περίπου 170 ° C. Αυτό προάγει τη διαδικασία αφυδάτωσης.
* Συγκέντρωση θειικού οξέος: Ένα συμπυκνωμένο διάλυμα θειικού οξέος χρησιμοποιείται για να εξασφαλιστεί η αποτελεσματική προχώρηση της αντίδρασης.
* Ποσοστό προσθήκης: Η αιθανόλη προστίθεται αργά στο θειικό οξύ, καθώς η αντίδραση είναι εξωθερμική και μπορεί να παράγει σημαντική θερμότητα.
Σημαντικές σημειώσεις:
* πλευρικές αντιδράσεις: Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, μπορούν να εμφανιστούν άλλες πλευρικές αντιδράσεις, οδηγώντας στον σχηματισμό διαιθυλαιθέρα (C2H5OC2H5).
* Βιομηχανική διαδικασία: Αυτή η αντίδραση χρησιμοποιείται βιομηχανικά για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων αιθυλενίου, ενός βασικού δομικού στοιχείου στην πετροχημική βιομηχανία.
Συνολικά, η αντίδραση περιλαμβάνει την απομάκρυνση ενός μορίου νερού από αιθανόλη, με αποτέλεσμα το σχηματισμό αιθυλενίου και νερού. Η διαδικασία καθοδηγείται από τις ισχυρές όξινες ιδιότητες του θειικού οξέος και των συνθηκών υψηλής θερμοκρασίας.
