نسخة الفيديو النصية
خلال التكسير الحفزي لخليط من الهيدروكربونات، يتفاعل الجزيء X وفقًا للمعادلة الآتية. أي مما يأتي صيغة بنائية محتملة للجزيء المتفاعل؟
دعونا نحذف الخيارات لإفراغ بعض المساحة حتى نفكر في إجابة هذا السؤال. توضح المعادلة مادة واحدة، X، تتحول إلى مادتين مختلفتين. عندما تتكسر مادة ما لتكوين مادتين أخريين أو أكثر، نسمي ذلك تفاعل تفكك. التكسير الحفزي نوع معين من تفاعلات التفكك. ويمكننا تعريفه بأنه نوع من تفاعلات التفكك تتكسر فيه جزيئات عضوية كبيرة إلى جزيئات أصغر.
في القطاع الصناعي، تجرى عملية التكسير على نطاق واسع لتحويل العديد من جزيئات الهيدروكربونات الكبيرة الموجودة في الزيت الخام إلى جزيئات أصغر وأكثر فائدة. الهيدروكربون جزيء مكون من الكربون والهيدروجين فقط. ويحتوي الخليط من هذين المركبين على مجموعة متنوعة من المواد الهيدروكربونية. قد تكون جزيئات الهيدروكربونات الكبيرة في الزيت الخام مشبعة أو غير مشبعة. هذا يعني أن جميع روابط الكربون-الكربون قد تكون روابط أحادية، أو قد يكون بعضها روابط مزدوجة، وقد يكون بعضها روابط ثلاثية. يتطلب حدوث التكسير الكثير من الطاقة لكسر الروابط القوية في جزيئات الهيدروكربونات الكبيرة الأصلية.
التكسير عملية ماصة للحرارة تتطلب درجات حرارة عالية، وضغطًا مرتفعًا في بعض الأحيان، وأحيانًا تتطلب عاملًا حفازًا. يذكر هذا السؤال التكسير الحفزي. ومن ثم، نعلم أن هناك عاملًا حفازًا يستخدم لتسريع هذا التفاعل. يمكننا تبسيط عملية التكسير إلى ثلاث خطوات أساسية. في الخطوة الأولى، تتكسر رابطة الكربون-الكربون الأحادية. في الخطوة الثانية، يعاد ترتيب ذرات الهيدروجين. تتكسر أولًا رابطة الكربون-الهيدروجين، وتكون ذرة الهيدروجين رابطة جديدة مع ذرة كربون مختلفة. وفي الخطوة الثالثة، تتكون رابطة كربون-كربون مزدوجة جديدة. الجزيئان الصغيران اللذان ينتجان عن عملية التكسير هذه هما ألكان وألكين.
حسنًا، بعد أن عرفنا كيفية حدوث التكسير، دعونا نلق نظرة على المعادلة المعطاة لنا في السؤال. مطلوب منا تحديد المادة X. لدينا صيغتان توضيحيتان لناتجي تفاعل التكسير، وهما الإيثين والبروبين. لاحظ أن لدينا ناتجي ألكين بدلًا من ألكان وألكين. هذا يعني أن المادة المتفاعلة X محال أنها كانت ألكانًا، ولكن لا بد أنها كانت ألكينًا.
لتحديد ماهية المركب X، يمكننا استخدام الخطوات الثلاث لتفاعل التكسير، وتنفيذها بطريقة عكسية بدءًا من الناتجين. في الخطوة الثالثة، لدينا الإيثين والبروبين. علينا إجراء الخطوة العكسية للخطوة الثالثة، وإلغاء رابطة الكربون-الكربون المزدوجة هذه، أو ربما إلغاء رابطة الكربون-الكربون المزدوجة تلك. لا نعلم أيهما سنختار في هذه المرحلة. لذا يمكننا أن نجرب إلغاء أي واحدة منهما.
دعونا نبدأ بإلغاء رابطة الكربون-الكربون المزدوجة هذه الموجودة في البروبين. عند فك الرابطة المزدوجة، سنحصل على هذه البنية هنا. يمكننا بعد ذلك إجراء الخطوة العكسية للخطوة الثانية. يمكننا كسر رابطة الكربون-الهيدروجين هذه وإعادة ترتيب ذرة الهيدروجين للحصول على هذين النوعين. أخيرًا: يمكننا إجراء الخطوة العكسية للخطوة الأولى، وهي دمج ذرتي الكربون هاتين في رابطة كربون-كربون أحادية. دعونا أولًا نقلب هذا الجزيء من اليسار إلى اليمين، والآن يمكننا عكس الخطوة الأولى عن طريق تكوين رابطة أحادية بين ذرتي الكربون هاتين. هذه الصيغة التوضيحية، وتعرف أيضًا بالصيغة البنائية، بنية محتملة للمادة X.
دعونا نر إذا ما كانت هذه البنية تطابق أي خيار من الخيارات. هذه البنية تطابق الخيار ج. أخيرًا: أي مما يأتي صيغة بنائية محتملة للجزيء المتفاعل؟ الإجابة هي الصيغة البنائية الموجودة في الخيار ج.
