B5 Der Bedarf an Treibstoffen nimmt weltweit ständig zu. 99 Cracken von Erdöl als chemische Reaktion Der Anteil der Fraktionen mit niedrigeren Siedebereichen und entsprechend kurzkettigen Kohlenwasserstoff-Molekülen aus einem Rohöl ist bei den meisten Rohölsorten eher gering (ca. 18%). Genau diese Bestandteile werden aber besonders benötigt, weil sie sich als Treibstoffe und Heizstoffe eignen (B1, B3, B5). Gleichzeitig ist der Bedarf an den Fraktionen mit höheren Siedetemperaturen, die Verbindungen aus langkettigen Kohlenwasserstoff-Molekülen enthalten, geringer (B1). Deshalb werden die Stoffe mit langkettigen Kohlenwasserstoff-Molekülen in solche mit kurzkettigen Molekülen überführt. Das entsprechende Umwandlungsverfahren nennt man Cracken. Dabei entstehen außer den gewünschten Alkanen auch Alkene, z. B. Ethen und Buten, die als Ausgangsstoffe u. a. für Kunststoffe und Lösemittel verwendet werden. Thermisches und katalytisches Cracken Beim thermischen Cracken erfolgt der Spaltprozess bei einer Temperatur von 900 °C und einem Druck von 70 MPa. Unter diesen Bedingungen brechen in den Molekülen einzelne Elektronenpaarbindungen. Die Ausbeute an kleineren Molekülen beträgt allerdings höchstens 25%. Es ent stehen u. a. Ethen und Propen, die als wichtige Rohstoffe in der chemischen Industrie dienen. Beim katalytischen Cracken erfolgt der Spaltprozess bei Temperaturen von 400°C bis 500°C in Gegenwart spezieller Katalysatoren auf der Basis von Silicium. Mit diesem Verfahren erreicht man wesentlich höhere Ausbeuten an Alkenen und Kohlenwasserstoffen mit verzweigten Molekülstrukturen, die als klopffeste Komponenten für Ottokraftstoffe benötigt werden (vgl. S. 81). Paraffinöl besteht aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen, deren Mole küle aus 18 bis 32 Kohlenstoff-Atomen aufgebaut sind. Crackt man Paraffinöl katalytisch (LV1), entstehen gasförmige und flüssige Produkte. Ver glichen mit dem Ausgangsstoff Paraffinöl ist die entstehende Flüssigkeit weniger viskos (B6) und leicht entflammbar. Die veränderten Eigenschaften lassen sich anhand der Strukturen der gebildeten Stoffe erklären: Es sind Stoffe entstanden, deren Moleküle aus weniger Kohlenstoff-Atomen aufgebaut sind (B7). Zwischen diesen herrschen im Vergleich zu längerkettigen Molekülen weniger Van-der Waals-Kräfte. Da zwischen den kurzkettigen Molekülen der Crackprodukte geringere Van-der-WaalsKräfte wirken, gleiten sie leichter aneinander vorbei. Diese höhere Fließgeschwindigkeit bedingt eine geringere Viskosität. Beim Cracken entstehen neue Stoffe mit anderen Eigenschaften. B6 Die Viskosität ist ein Maß für die Zähigkeit einer Flüssigkeit. B7 Mögliche Produkte beim Cracken von Hexadecan H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 H3C CH2 CH2 CH3+ + Cracken H2C CH2 + H2C CH CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 H2C CH CH3 Schlüsselbegriffe Cracken, Erdölbedarf, thermisches Cracken, katalytisches Cracken ➔ Exkurs EX K U R S N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n r V e rl a g s