Для осуществления указанных превращений веществ, необходимо провести несколько химических реакций с различными условиями.
Этан → Хлорэтан
Это превращение можно осуществить с помощью реакции свободнорадикального замещения, известной как хлорирование.
Уравнение реакции:
[
\text{C}_2\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{\text{hv}} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl}
]
Условия: Облучение ультрафиолетом (hv) для инициации образования свободных радикалов.
Хлорэтан → Этилен
Это превращение осуществляется путем дегидрогалогенирования, которое является типом элиминирования.
Уравнение реакции:
[
\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{KOH} \xrightarrow{\text{этанол}} \text{C}_2\text{H}_4 + \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}
]
Условия: Использование спиртового раствора гидроксида калия (KOH) и нагревание.
Этилен → Этанол
Гидратация этилена приводит к образованию этанола.
Уравнение реакции:
[
\text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_2\text{H}_5\text{OH}
]
Условия: Присутствие кислоты (например, серной кислоты H₂SO₄) в качестве катализатора.
Этанол → Этилен
Дегидратация этанола приведет к образованию этилена.
Уравнение реакции:
[
\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \xrightarrow{\text{Al}_2\text{O}_3, \ 350^\circ\text{C}} \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2\text{O}
]
Условия: Использование оксида алюминия ((\text{Al}_2\text{O}_3)) как катализатора и нагревание до 350°C.
Этилен → Этан
Гидрирование этилена приведет к образованию этана.
Уравнение реакции:
[
\text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{Ni, } \text{t}} \text{C}_2\text{H}_6
]
Условия: Использование никеля (Ni) в качестве катализатора и нагревание.
Эти последовательные реакции позволяют осуществить превращение этана в хлорэтан, далее в этилен, затем в этанол, обратно в этилен и, наконец, снова в этан.