Химические превращения от метана до полиэтилена можно осуществить через ряд реакций, включая последовательные процессы, такие как пиролиз, гидрирование и полимеризация. Рассмотрим каждый шаг более подробно.

1. Получение этана из метана:

   Первым шагом является преобразование метана (CH4) в этан (C2H6). Это можно осуществить через реакцию с водородом (H2) в присутствии катализатора. Процесс называется гидрированием.

   Реакция выглядит следующим образом:

   CH4 + H2 → C2H6

2. Получение этилена из этана:

   Следующий шаг включает дегидрирование этана для получения этилена (C2H4). Этот процесс также требует катализатора и выполняется при высокой температуре. В результате происходит отщепление водорода от этана.

   Реакция выглядит так:

   C2H6 → C2H4 + H2

3. Получение бутана из этилена:

   Этилен может быть подвергнут реакции с водородом в процессе гидрирования для получения бутана (C4H10). Однако, чтобы получить бутан, необходимо сначала провести полимеризацию этилена, а затем провести реакцию с дополнительным этиленом.

   Эта реакция может быть представлена следующим образом:

   C2H4 + C2H4 → C4H8 (бутен) → C4H10 (бутан) после гидрирования.

4. Получение полиэтилена из этилена:

   Наконец, для получения полиэтилена (PE) из этилена, необходимо провести полимеризацию этилена. Этот процесс может быть осуществлён с помощью различных методов, включая радикальную полимеризацию и полимеризацию под давлением.

   Реакция полимеризации может быть представлена следующим образом:

   n C2H4 → (C2H4)n (полиэтилен)

Таким образом, последовательное преобразование метана в полиэтилен включает в себя несколько этапов: гидрирование метана для получения этана, дегидрирование этана для получения этилена, получение бутана из этилена и, наконец, полимеризацию этилена для получения полиэтилена. Каждый из этих процессов требует специфических условий и катализаторов, что делает их интересными для изучения в области органической химии.