Загальна інформація
Опис
Експериментальна установка
Під впливом енергії, наприклад, тепла, світла та електричного розряду, всі хімічні сполуки можуть бути розщеплені на менші фракції. Присутність каталізатора знижує енергію активації цієї реакції крекінгу, так що продукти розпаду утворюються вже при нижчих температурах. Насичені вуглеводи перетворюються на менші насичені та ненасичені молекули.
У цьому експерименті студенти та учні досліджують крекінг вуглеводнів за допомогою модельного експерименту.
Додаткова інформація (1/2)
Попередні знання
Студенти та учні вже повинні мати уявлення про крекінг вуглеводнів. Крім того, вони повинні бути знайомі з каталітичним принципом.
Науковий принцип
Під впливом енергії, наприклад, тепла, світла та електричного розряду, всі хімічні сполуки можуть бути розщеплені на менші фракції.
Насичені вуглеводи потім перетворюються на менші насичені та ненасичені молекули. Циклоалкани дегідруються до ароматичних сполук, молекули з прямим ланцюгом - до молекул з розгалуженим ланцюгом, а молекули з розгалуженим ланцюгом - до циклічних молекул.
Додаткова інформація (2/2)
Мета навчання
Учні та студенти вивчають крекінг вуглеводнів за допомогою модельного експерименту.
Завдання
Учні та студенти досліджують крекінг вуглеводнів за допомогою модельного експерименту
Інструкції з техніки безпеки (1/2)
Експерименти з бромом необхідно проводити під витяжною шафою.
Пари брому подразнюють слизові оболонки і викликають запалення. Рідкий бром обпікає шкіру.
Бром необхідно зберігати під замком. При переливанні брому в іншу посудину слід використовувати захисні рукавички.
Концентровані кислоти дуже їдкі. Вони обпікають шкіру і руйнують текстильні тканини. Для розведення спочатку додайте воду, а потім кислоту (захисні окуляри, лабораторний халат, рукавички).
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
Інструкції з техніки безпеки (2/2)
Дихлорметан (метиленхлорид) - безбарвна, малорозчинна у воді рідина, яка розкладається у відкритому полум'ї та на гарячих поверхнях (≥ 120°C) з утворенням подразнюючих, корозійних речовин. Знежирює шкіру. Підвищує рівень чадного газу в крові при потраплянні в організм у невеликих концентраціях.
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
Теорія
Під впливом енергії, наприклад, тепла, світла та електричного розряду, всі хімічні сполуки можуть розщеплюватися на менші фракції. Реакція може тривати аж до самих елементів. Як правило, низьколеткі компоненти сирої нафти розпадаються приблизно при 400 °C.
Присутність каталізатора знижує енергію активації цієї реакції крекінгу, так що продукти розпаду утворюються вже при нижчих температурах. Насичені вуглеводи перетворюються на менші насичені та ненасичені молекули.
Циклоалкани дегідруються до ароматичних сполук, молекули з прямим ланцюгом - до молекул з розгалуженим ланцюгом, а молекули з розгалуженим ланцюгом - до циклічних молекул.
Обладнання
Підготовка та виконання роботи
Підготовка
Встановіть штатив з двома штативними стрижнями в основі.
З'єднайте дестиляційний місток, круглодонну колбу та вакуумну камеру
Встановіть круглодонну колбу об'ємом 100 мл на пісочну баню, як показано на рисунку праворуч.
Наповніть її наполовину кульками каталізатора, а потім додайте кілька ложок твердого парафіну за допомогою шпателя.
Охолодіть колбу в склянці з крижаною водою.
Експериментальна установка
Виконання роботи (1/2)
Потім повільно нагрійте пісочну ванну за допомогою пальника.
Після того, як повітря буде випущено з апарату (положення (а) запірного крана шприца),
- відкрийте триходовий запірний кран у напрямку до газового шприца (положення (b)),
- наберіть 100 мл газу,
- і знову закрийте шприц (поверніть запірний кран у положення (а)).
Положення запірного крана
Виконання роботи (2/2)
Експериментальна установка
Продовжуйте нагрівати реакційну суміш ще 10 хвилин, поки в круглодонній колбі об'ємом 50 мл не збереться достатня кількість рідини. Вийміть пальник, виштовхніть частину газу зі шприца через скляну трубку, заповнену кварцовою скловатою, і підпаліть її.
Випустіть газ, що залишився, у пробірку, наповнену розведеною бромною водою (див. додаток).
Розподіліть вміст круглодонної колби об'ємом 50 мл у пробірку та випарну посудину.
Додайте трохи бромної води до зразка в пробірці і струсіть її. Підпаліть зразок у чашці для випарювання за допомогою палаючої дерев'яної скіпки.
Оцінка
Оцінка (1/4)
Результат
Під час нагрівання колби утворюються рідкі та газоподібні продукти крекінгу. При підпалюванні вони горять яскравим полум'ям і знебарвлюють бромну воду. Під час реакції кульки каталізатора покриваються вуглецевим нальотом. Утворення туману стає дедалі слабшим, поки не припиняється повністю, і жоден продукт більше не проходить через нього.
Примітка
Продукти реакції також можна дослідити за допомогою газової хроматографії. Виходячи з часу утримування і порівняння з чистими речовинами, можна ідентифікувати продукти крекінгу. У більшості випадків апарат можна очистити бензином. В'язкі, смолоподібні залишки часто можна видалити за допомогою тетрагідрофурану. Розчинені залишки зберіть для утилізації в посудину для негалогенованих органічних речовин.
Оцінка (2/4)
Питання
Оцінка (3/4)
Питання
Оцінка (4/4)
Підсумок експерименту Коли колбу ____, утворюються рідкі та газоподібні продукти крекінгу. Коли їх ____, вони горять яскравим полум'ям і знебарвлюють ____ воду. Під час реакції ____ покриваються вуглецевим нальотом. Утворення туману стає дедалі слабшим, доки повністю не припиняється і через нього не проходить жоден продукт.