Referat Combustibilii
Mai jos puteti citi fragmente din
Referat Combustibilii si de asemenea puteti face
Download Referat CombustibiliiCiteste fragmente din Referat Combustibilii
Combustibilii
Prin combustibil se intelege orice substanta, sau amestec de
substante, care in urei unei reactii chimice de ardere, produce o mare
cantitate de caldura.
Din categoria combustibililor chimici fac parte: carbuni de
pamant, titeiul si gazele de sonda, gazele naturale, lemnul etc. Dupa
starea de agregare si dupa provenienta lor, combustibilii chimici se pot
grupa in solizi, lichizi si gazosi.
Caracteristicile combusitbililor:
Pentru caracterizarea unui combustibil, in afara de starea
fizica si de provenienta trebuie sa i se mai cunoasca compozitia
chimica, puterea calorica, cantitatea de aer necesara arderii,
temperatura gazelor de ardere etc.
Compozitia combustibililor: Combustibiliisolizi contin
diferite combinatii organice ale elementelor C, H, S (elemente
combustibile), O si N, alaturi de umiditate, (Wt) si substante minerale
(Al) care dau cenusa.
Carbonul este elementul principal al combustibililor solizi.
Acesta se gaseste in proportie de 50-95%, in functie de natura si varsta
combustibilului . Prin arderea completa a unui kilogram de carbon se
obtine o energie de 33.44o kJ.
Hidrogenul se gaseste in combustibilii solizi intre 2-6 %.
Acesta este, de asemenea un element care ridica valoarea termica a
combustibilului, intrucat prin ardere se degaja o mare cantitate de
caldura .
Sulful participa cu o pondere de 0,1 – 7 %, in compozitia
diferitilor combustibili solizi. In combustibil , sulful se gaseste sub
trei forme: in combinati organice (sulf organic), sub forma de sulfurii
metalice, in combinati anorganice oxigenate (de exemplu,
sulfati). In procesul de ardere intervin numai sulful organic si cel
piritic. Cu toate ca la arderea sulfului se degajeaza o mare cantitate
de caldura, acest element este daunator in
procesul de ardere a combustibililor, deoarece SO2 format, corodeaza
partile metalice ale
focarului si are actiune poluanta (fiind un component al ploilor acide).
Pe langa acesta, sulful necesita pentru aprindere o temperatura mare
(500 – 600 C).
Azotul se gaseste in general in cantitate mica, nedepasind 2%.
El este un element nedorit in masa combustibilului. Acesta nu participa
la ardere, dar ia caldura pentru a se incalzi pana la temperatura cu
care gazele arse parasesc instalatia de ardere si prin urmare consuma o
parte din caldura degajata la arderea combustibilului.
Oxigenul se gaseste in combusitbili in proportie de 2 %
(antracid) pana la 44 % (lemn). Prezenta sa in combusitbil conduce la
micsorarea valorii termice a acestuia, deoarece fiind combinat mai ales
cu carbonul si hidrogenul, o cantitate din aceste elemente combustibile
sunt deja oxidate.
Umiditatea combustibililor constituie de asemenea, un balast,
prin faptul ca aceasta consuma o mare cantitate de caldura pentru a
trece din starea lichida in starea de vapori. De asemsnea mareste
volumul si corozivitatea gazelor de ardere.
Cenusa constituie un balast al combustibilului, intrucat ii
micsoreaza puterea calorica si uneori poate duce la dezorganizarea
completa a procesului de ardere, fie prin faptul ca se acumuleaza in
focar si impiedica admisia aerului, fie ca se topeste la o temperatura
joasa (1150 – 1700 C), si formeaza un conglomerat plastic cu
inglobarea unor cantitati de combustibil.
De aceea, in practica industriala,intotdeauna, la alegerea sistemului de
ardere a combustibililor solizi se ia in consideratie cantitatea de
cenusa si proprietatile ei.
Compozitia combustibilului poate fi determinata prin analiza
chimica elementara, si prin analiza tehnica.
Prin analiza elementara se determina continutul procentual
de C, H, N, O, S din masa organica a combustibilului, iar prin analiza
tehnica se determina umiditatea, materiile volaitle, cenusa si carbunele
fix.
.
Combustibilii lichizi, cu cateva exceptii, provin din titei si
sunt de trei tipuri:
gaze lichefiate,
combustibili distilati,
combustibili reziduali
Combustibilii lichizi distilati sunt:
benzina,
petrolul lampant
motorina
Acestia contin in principal hidrocarburile C5 – C10, C10 – C15 si
respectiv C12 – C1.
Combustibilii reziduali: sunt formati, in general, din
reziduul obtinut la distilarea primara a titeiului si din reziduurile
obtinute la cracarea termica a pacurilor sau a motorinelor. Acestia au o
compozitie foarte complexa.
Combustibilii gazosi : au o compozitie foarte variata, ce
depinde de originea acestora.Astfel, gazele naturale din tara noastra
contin peste 99 % CH4, iar gazele combustibile artificiale constau
dintr-un amestec de gaze combustibile si necombustibile.
Compozitia combustibililor gazosi: se exprima obisnuit in
procente volumetrice. Principalele componente
combustibile ale acestora sunt:CO, H2, CH4, alte hidrocarburi si H2S,
iar componentele necombustibile insotitoare sunt: CO2, O2 si N2.
Puterea calorica
Puterea calorica exprima cantitatea de caldura care rezulta
prin arderea completa a unei unitati de combustibil.
Puterea calorica a combustibililor solizi si lichizi se
exprima in kj/kg sau kcal/kg,iar a celor gazosi in kj/m3N.
Majoritatea combustibililor contin in compozitia lor
hidrogen, component care prin ardere se transforma in apa.In afara de
acestea, inainte de ardere, combustibilii contin o cantitate mai mare
sau mai mica de apa, care exprimata procentual reprezinta umiditatea
initiala a acestora.Apa rezulta prin arderea hidrogenului si apa sub
forma de umiditate poate sa se gaseasca in produsele de ardere sub forma
de vapori sau sub forma lichida.
Intrucat calitatea de caldura determinata de arderea
combustibililor depinde de starea de agregare a apei din produsele de
ardere, in practica se deosebeste puterea calorica superioara si puterea
calorica inferioara.
Puterea calorica inferioara (Qi ): reprezinta cantitatea de
caldura obtinuta prin arderea unei cantitati de combustibil, in cazul
cand produsele de ardere au temperatura de 20 C; in acest caz, apa din
produsele de ardere fiind lichida, in puterea calorica determinata se
include si caldura latenta de condensare a vaporilor de apa .
Puterea calorica inferioara (Qi) reprezinta cantitatea de
caldura determinata la arderea unei unitati de combustibil in conditiile
in care produsele finale sunt evacuate la o temperatura mai mare de
decat temperatura de condensare a vaporilor de apa.
In practica se ia in considerare numai puterea calorica inferioara,
intrucat din instalatiile industriale se elimina produsele de ardere
continand apa sub forma de vapori.
Arderea combustibililor
In vederea arderii unui combustibil, trebuie sa se asigure
mai intai, prezenta simultana si a oxigenului si apoi sa se produca
aprinderea.
Arderea oricarui combustibil este precedata de aprindere.
Pentru aprinderea unui combustibil trebuie se existe o anumita proportie
locala intre combustibil si oxigen si sa existe o sursa de energie
pentru incalzirea combustibilului pana la temperatura de aprindere.
Temperatura de aprindere depinde de natura combustibilului si reprezinta
cea mai joasa temperatura la care incepe arderea interna. Aprinderea
combustibilului este precedata intotdeauna de o perioada de timp, numita
perioada de inductie, pe durata careia, sub influenta temperaturii
inalte si a altor factori, combustibilul sufera procese de descompunere
si oxidare, cu formare de combinatii mai simple, produse intermediare
active ca radicali, atomi sau molecule semi-stabile, cu o energie de
activare mica, care participa la propagarea reactiilor de ardere.
Aprinderea si arderea combustibililor gazosi: are loc prin
reactii inlantuite,initiate termic.
Combustibilii gazosi: oferind cea mai mare suprafata de
contact intreei si oxigen, se aprind foarte usor; arderea are loc in
intreg volumul amestecului de combustibil – aer.
Arderea combustibililor lichizi: se realizeaza marindu-se
suprafata de contact cu oxigenul sau aerul, in care acestia se
pulverizeaza.
Arderea combustibililor solizi: este un proces eterogen si
se compune din urmatoarele etape:
incalzirea si uscarea combustibililor;
descompunerea pirogenica a combustibilului cu formare de materii
volatile si a cocsului;
arderea materiilor volatile;
arderea cocsului
Combustibili pentru motoare cu ardere interna
Motoarele termice utilizeaza drept sursa de energie un
combustibil care arzand in anumite conditii in prezenta aerului
furnizeaza o cantitate de caldura ce se transforma in energie mecanica.
Combustibili cei mai des folositi pentru motoarele cu ardere interna
prvin din titei, care este supus unui ansamblu de tratamente chimice si
fizice.Acesti combustibili datorita caracteristicilor functionale ale
motoarelor in care se folosesc, sunt diferentiati in
benzine – pentru motoarele cu aprindere prin scanteie
motorine – pentru motoarele cu aprindere prin compresie
petroluri in amestecuri pentru turbomotoare
Benzinele: din punct de vedere chimic sunt un amestec de
hidrocarburi C5 – C10 din clasa alcanilor (parafinice),cicloalcanilor
(naftenice) aromatice si nesaturate liniare (olefinice). In benzina
procentul de carbon este de 80 – 82% iar cel ce hidrogen de
14 – 15%.
Motorinele(combustibili Diesel): sunt fractiuni petroliere cu
densitate cuprinsa intre 850 – 890 kg/cm3 si cu temperatura de
fierbere cuprinsa intre 200 – 370 C. Ele provin, in general, de la
distilarea atmosferica a titeiului si constau din amestecuri de
hidrocarburi ce au in moleculele lor de la 12 pana la 18 atomi de
carbon.
Combustibilii pentru motoarele Diesel se caracterizeaza prin
proprietati opuse benzinei, respectiv, hidrocarburile componente trebuie
sa se oxideze cu usurinta cu formare de peroxizi si alte produse de
oxidare incompleta, pentru ca autoaprinderea sa se produca usor.
Petrolurile turbo (combustibilii pentru turbomotoare):
intrebuintate in industrie, transporturi terestre, aeriene, navale,
cuprind o mare varietate de produse: produse petroliere, suspensii de
pulberi metalice in fractiuni de titei, combustibili gazosi etc.
In cazul turbomotoarelor de aviatie se utilizeaza fractiuni
de titei cu intervalul de distilare cuprins intre 163 si 302 C, kerosen
si petrol lampant, precum si fractiunea larga in intervalul
temperaturilor de distilare cuprins intre 52 si 302 C.
Cifra octanica
Principalul criteriu pentru determinarea calitatii
antidetonante a benzinelor este cifra octanica (CO). Cu cat valoarea
cifrei octanice este mai mare, cu atat benzina are o rezistenta mai mare
la detonatie.Cifra octanica se determina prin compararea benzinei cu un
combustibil etalon cu o cifra octanica cunoscuta.
Caracteristici ale motorinelor:
Motorinele trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:
rezistenta mica la autoaprindere;
vaporizare usoara;
punct de congelare scazut.
Aditivi pentru combustibili
Aditivii sunt substante introduse in carburanti in vederea imbunatatiri
acestora.
Aditivi pentru benzine:
aditivi antidetonanti (impiedica autoaprinderea, maresc cifra octanica)
aditivi anticorozivi (reduc coroziunea pieselor metalice ce intra in
contact cu benzinele)
aditivi degivranti (au rolul de a impiedica formarea ghetii pe
carburator,
produsa de evaporarea benzinei).
Aditivi pentru motorine:
aditivi acceleratori (maresc cifra cetanica,micsoreaza temperatura de
autoaprindere si favorizeaza procesul de ardere).
aditivi anticongelanti (impiedica formarea si dezvoltarea procesului de
cristalizare a hidrocarburilor parafinice).
aditivi contra fumului (fac ca emisia de fum sa fie mult mai redusa iar
consumul de combustibil sa se reduca si el)
Compozitia chimica a petrolului si gazelor naturale.
Petrolul si gazele naturale sunt amestecuri de hidrocarburi
care se gasesc ca zacaminte in scoarta pamantului in diferite regiuni.
Gazele naturale sunt alcatuite aproape exclusiv din termeni inferiori
(cu numar mic de atomi de carbon) ai seriei hidrocarburilor nesaturate
cu catena deschisa ( alcani ) . Petrolul ( titeiul ) contine totdeauna
reprezentanti ai trei clase de hidrocarburi : saturate aciclice ( alcani
), saturate ciclice ( cicloalcani )si aromatice. Proportia acestora
variaza de la un zacamant la altul. Hidrocarburile nesaturate,
alchenele, si mai ales acetilenele, lipsesc din compozitia titeiului.
.Zacaminte de gaze naturale si petrol.
Prin gaze naturale se inteleg hidrocarburi gazoase provenite din doua
tipuri de surse: zacaminte asociate cu cele de petrol, in care avem de-a
face cu gazele de sonda, si zacamintele independente, care nu au nici o
legatura cu cele de petrol. Cele doua tipuri de gaze naturale au in
comun faptul ca metanul, CH4 , predomina net fata de toate celelalte
componente ale amestecului. In rest , exista o deosebire de compozitie
, relative pronuntata; gazele de sonda sunt mai complexe, pe cand
celelalte gaze naturale sunt alcatuite din mai putine componente.
Zacamintele de gaze naturale neasociate cu petrolul din tara noastra
reprezinta metan aproape pur ( uneori peste 99% puritate). In alte
regiuni ale globului, alaturi de metan, se gaseste hydrogen sulfurat
(care atinge chiar 15,4% din totalul compozitiei , in gazul de la Lacq,
in sudul Frantei), heliu( in URSS si SUA), bioxid de carbon si mici
cantitati de etan, propan si butan.
Trebuie mentioanata faptul ca hidrogenul sulfurat din aceste gaze
constitue o sursa industriala de sulf, iar pt obtinerea heliului,
gazelle naturale reprezinta singura sursa economica.
Gazele de sonda contin proportii mult mai maridin alcanii cu 2-5 atomi
de carbon (etan,propan, butan, izobutan, pentan si izopentan). Alaturi
de acestea apar uneori, dupa cum am mai mentionat si mici cantitati de
etena.
Toate aceste amestecuri gazoase se gasesc la presiuni foarte ridicate
(cateva sute de atmosphere) si la temperaturi de peste 100 grade
Celsius. Ele se afla in stare adsorbita in roci poroase, pe care gazelle
le “imbibaâ€Â. Datorita suprafetei uriase de contact dintre roca
poroasa si gaze precum si dinpricina presiunii inalte care domneste in
zacamant, roca poate dezvolta, in conditii normale, volume de gaz care
intrec de mii de ori volumul propriu al rocii. O situatie oarecum
asemanatoare se realizeaza in buteliile cu adsorbant poros pentru
acetilena.
Originea biogena, (provenienta din ramasite ale vietuitoarelor din epoci
geologice) este mult mai putin evidenta la gazelle naturale decat la
petrol. Totusi, faptul ca metanul se mai formeaza si astazi , prin
procese de fermentatie anaeroba (“gazul de baltaâ€Â), deci tot absenta
aerului – asa cum se presupune ca au aparut si gazele naturale –
precum si alte trasaturi ale zacamintelor si ale compozitieichimice a
gazelor, pledeaza in favoarea unei asemenea origini. Problema este
intrucatva complicate de faptul ca rocile in prezenta carora s-au format
gazelle naturale, deoarece acestea din urma migreaza prin scoarta
terestra.
Dupa datele de care dispune stiinta pana in present, conditiile fizice
severe sub care se gasesc gazelle naturale in zacaminte, amintesc doar
in parte pe cele cu mult mai energice in care a avut loc formarea
amestecului de hidrocarburi. In esenta, transformarea resturilor de
vietuitoare in hidrocarburi consta in indepartarea celorlalte elemente,
in primul rand oxigenul, azotul,si sulful, fie ca elemente, fie sub
forma unor compusi anorganici simpli. Acestia au fost fixate, in mare
parte, de roc ace inconjura zona de formare a zacamantului. Dupa cum am
vazut, o parte din acesti compusi anorganici (bioxidul de carbon,
hidrogenul sulfurat) au ramas amestecati cu hidrocarburile in compozitia
gazelor naturale.
Petrolul reprezintă un amestec de hidrocarburi rezultat din materie
organică acumulată în regiuni marine subsidente în diferite perioade
geologice care a suferit o descompunere lentă în condiţii de mare
presiune. Petrolul este format în cea mai mare parte din hidrocarburi
desi si câtiva compusi cu oxigen si sulf intra în componenta lui.
Petrolul contine elemente solide, gazoase si lichide fiind un amestec de
hidrocarburi solide si gazoase dizolvate în hidrocarburi lichide.
Consistenta petrolului variaza, având stare de lichid mai fluide asa
cum este benzina si pâna la lichid vâscos care de-abia curge. Are
culoare brun-închisa si miros caracteristic. Din punct de vedere
geologic, zacamintele de petrol au cateva trasaturi generale din care
rareori lipseste vreuna. Astfel, petrolul se gaseste intr-o incretitura
a scoartei, imbibat, sub presiune inalta, intr-un strat de roca poroasa,
prins intre doua straturi de roca impermeabila. In partea superioara a
stratului de roca poroasa se gaseste zona in care se acumuleaza
produsele gazoase (gazele de sonda despre care am vorbit) iar in poartea
inferioara se gaseste o portiune imbibata cu apa sarata. Prezenta
acesteia din urma constitue unul dintre argumentele teoriei formarii
petrolului prin fermentatia, in absenta aerului, a resturilor de
vietuitoare ( mai ales microscopice ) care s-au depus pe fundul marilor
in epoci geologice. In acelasi sens pledeaza si analiza chimica a
petrolului , care a pus in evidenta ramasite ale moleculelor
caracteristice arsenalului chimic al celulei vii.
ă din mileniile VI – V a.Chr., fiind multă vreme folosit la
construcţii, călăfătuirea corăbiilor etc. Abia de la mijlocul
secolului XIX-lea s-a trecut treptat la valorificarea lui industrială
fiind mai întâi folosit ca lubrefiant, iar apoi în petrochimie.
Petrolul este substanţă care prin ardere degajă căldură , este o
resursă epuizabilă. Rezervele mondiale de petrol sunt apreciate la
circa 134,5 miliarde tone.
Petrolul, sau titeiul, cum mai este el numit,se gaseste în
cantitati mari sub suprafata scoartei terestre si se foloseste ca si
combustibil sau ca materie prima în industria chimica. Mai precis,
petrolul si derivatii lui se folosesc la fabricarea medicamentelor si a
îngrasamintelor chimice,a produselor alimentare,a maselor plastice,a
materialelor de constructii,a vopselelor si la producerea de
electricitate.
Conditia principala pentru ca descompunerea acestor resturi
de vietuitoare sa ia calea imbogatirii in carbon o constitue absenta
oxigenului; in caz contrar ar avea loc fermentatia aeroba, cu degajarea
produselor obisnuite ale metabolismului microorganismelor, bioxidul de
carbon si apa. Conditia lipsei de oxygen se indeplineste cel mai bine in
sendimentele foarte putin rascolite depuse pe fundul marilor fara flux
si reflux. Primele etape ale descompunerii fermentative se petrec chiar
pe locul de origine si duc la o scadere a continutului in oxygen, azot
si sulfa sendimentelor organice in straturi mai profunde. Aici procesul
de transformare in hidrocarburi s-a desfasurat la presiuni si
temperature inalte si a beneficiat de actiunea catalitica a rocilor cu
care substantele organice veneau in contact.
Zacamintele de hidrocarburi reprezinta o bogatie incalculabila , iar
utilizarea lor drept surse de combustibil va fi supusa foarte curand,
fara indoiala, unor limitari drastice. Aceasta deoarece, pe de o parte,
se vor dezvolta alte mijloace de producere a energiei , mai rentabile si
mai lipsite de efecte secundare (poluarea atmosferei prin produse de
ardere etc.), pe de alta parte, ne apare tot mai nerationala arderea
pana la bioxidul de carbon si apa a unor compusi atat de pretiosi,
create de natura tot din bioxid de carbon si apa, pe un drum lung si
complex, compusi din care se pot prepara, prin sinteza organica,
substante fara de care civilizatia actuala ar fi de neconceput.
.Extractia si prelucrarea gazelor naturale.
Zacamintele de gaze naturale se exploateaza prin foraje, urmate de
racordarea tubului de sonda, introdus in zacamant, la un sistem de
conducte care transporta gazul la consumator, dupa reducerea
corespunzatoare a presiunii. Intre acestea se intercaleaza, acolo unde
este necesar, instalatia de epurare a gazului. Aceasta serveste la
indepartarea impuritatilor, in asa fel incat in conducte sa se trimita
metan pur ; caile de realizare a epurarii depind de natura chimica a
impuritatii. Trecerea prin solutii bazice permite retinerea
combinatiilor acide ( CO2; H2O etc.); condensarea (“debenzinareaâ€Â)
duce la separarea, sub forma lichida, a hidrocarburilor cu molecula mai
mare. O alta cale de separare a hidrocarburilor cu numar mai mare de
atomi de 3 carboni consta in absorbtia selective pe carbine active,
poros, care fixeaza moleculele cu atat mai puternic cu cat sunt
alcatuite din mai multi atomi sub produsele, rezultate in instalatiile
de epurare, fie drept sursa de benzene (hidrocarburile lichide).
La gazele de sonda operatia de epurare este totodata necesara, aceste
gaze reprezentand, dupa cum am vazut, amestecuri mai complexe. Un
subprodus important al gazelor de sonda il constitue butanii, care se
lichefiaza, sub presiune nu prea ridicata, si se utilizeaza in butelii
drept combustibil casnic (“aragazâ€Â) sau se folosesc in industria
chimica (cauciuc etc. ).
Chimizarea metanului intereseaza numeroase capitole din chimia
anorganica . Amintim aici pe cele deja intalnite de noi pana acum:
-obtinerea negrului de fum
- obtinerea gazului de sinteza ( CO + 3H2 )
- obtinerea acetilenei
- obtinerea hidrogenului
La acestea se adauga fabricarea acidului cianhidric, a formaldehidei si
a unei game largi de alte produse mult mai utilizate in tehnica,
agricultura si viata cotidiana.
.Extractia si prelucrarea petrolului
Zacamintele de petrol se exploateaza tot prin foraje, cu ajutorul
sondelor. Extractia petrolului poate avea loc in doua situatii si anume
petrolul poate fi adus la suprafata de presiunea gazelor din zacamant
(care, uneori, provoaca eruptii greu de controlat) sau poate fi necesara
pomparea , daca zacamantul se gaseste sub presiune, ca urmare a
epuizarii gazelor.
Pentru a scoate petrolul la suprafata exista mai multe
metode dar cea mai interesanta si una dintre cele mai mari realizari
inginiere din ultimele decenii este constructia la marginea unei mari
sau a unui ocean,a unei turle pentru sonde petroliere.Acestea sunt
instalate pentru a functiona de pe o platforma petroliera pâna la
adâncimi de câteva sute de metri; platforma poate fie sa pluteasca,
fie sa stea pe picioare instalate pe fundul apei. Ea poate rezista
valurilor si vânturilor puternice, sau în regiunile arctice la
banchizele de gheata.Ca si în turlele traditionale, dericul (macara
învârtitoare) este în principal un dispozitiv pentru suspendarea si
rotirea tevilor care foreaza dupa petrol.ÃŽn acest fel au fost forate cu
succes mari puturi pâna la adâncimea de 6,5 km de la suprafata
oceanului. Unul dintre statele care folosesc acest procedeu este chiar
S.U.A. deoarece a avut foarte mult de câstigat de-a lungul anilor din
exportul de petrol.
Dupa extractie, petrolul se supune prelucrarii. Putem
distinge, in linii mari, trei etape principale a prelucrarii titeiului:
a) Indepartarea impuritatilor care au o alta natura chimica
decat hidrocarburile;
b) Fractionarea, prin distilare,a amestecului de
hidrocarburi;
c) Prelucrarea chimica a fractiunilor obtinute prin
rafinare.
Aproape peste tot pe Glob exista bazine de extractie a
petrolului.Cele mai mari sunt:Golful Persic (tarile din regiune sunt
cele mai mari exportatoare de petrol din lume) ,Alaska(Prudhoe Bay-10
miliarde de barili* de petrol se presupune ca adaposteste acest bazin)
dar si unele mari cum ar fi Marea Nordului(platformele Norvegiei,în
principal), Marea Neagra, Marea Ohotsk(în N Federatiei Ruse) etc.Dar
cel mai bogat dintre ele este, cu siguranta Golful Persic.De-a lungul
ultimelor decenii tarile din regiune au detinut si detin monopolul în
ceea ce priveste exporturile de petrol.De altfel, întreaga economie a
acestor tari se bazeaza pe productia de petrol. Cele mai mari
exportatoare de petrol din lume au fondat o organizatie denumita
OPEC(Organizatia tarilor exportatoare de petrol) care are ca domeniu de
activitate politica petroliera.Tarile membre sunt: Algeria, Arabia
Saudita, Ecuador, Emiratele Arabe Unite, Gabon, Indonezia, Irak, Iran,
Kuweit, Libia, Nigeria, Quatar, Venezuela.
O data ce petrolul este scos, este tratat cu produse
chimice si caldura pentru a se înlatura apa si alte impuritati astfel
încât petrolul sa fie de cea mai buna calitate. Apoi, este transportat
la o rafinarie în cisterne.Unele centre de extractie a petrolului au
tevi care transporta petrolul direct la rafinarie.
Rafinarea
Principala metoda de rafinare a petrolului este
distilarea. Prin încalzirea treptata a petrolului se separa componentii
sai, dupa temperatura lor de fierbere. Acest mod de prelucrare a
petrolului se numeste distilare fractionata. Pentru a se obtine o
varietate de produse din petrol acesta este cracat prin mai multe
procedee. Astfel se obtin: alcooluri, detergenti, cauciuc sintetic,
glicerina, îngrasaminte chimice, sulf care au dezvoltat enorm industria
petrochimica mondiala o data cu descoperirea lor, deci, implicit a
petrolului. Pe lânga toate acestea se mai obtin:medicamente, nylon,
mase plastice, vopsele, poliester si material explozibil.
Utilizandu-se coloane de distilare de dimensiuni mult mai
mari, titeiul se fractioneaza in cateva grupuri de hidrocarburi, pe baza
diferentelor dintre punctele lor de fierbere. Stim ca acestia din urma
sunt, in linii mari, cu atat mai ridicate cu cat numarul de atomi de
carbon din molecuila hidrocarburii este mai mare. Deoarece, in timpul
functionarii, vaporii si lichidul sunt in echilibru termic, la baza
coloanei temperature atinge 350 – 360 grade C, corespunzand punctului
de fierbere al fractiunilor celor mai grele , iar la partea superioara
temperature este de numai 25 – 50 grade C.
Multe din aceste fractiuni sunt supuse chimizarii, fie pt. a
le utilize ca materie prima in industria chimica organica, fie pt .a le
imbunatati calitatile lor de carburanti.
Astfel benzinele, obtinute direct prin rafinarea
petrolului, nu permit atingerea unor randamente suficient de ridicate
ale motoarelor cu explozie. Se stie ca randamentul motorului depinde
foarte mult de gradul de comprimare al gazelor (amestec de aer si vapori
de benzina) inainte de detenta, produsa ca urmare a exploziei amorsate
prin scanteie electrica data de bujie. Comprimarea amestecului nu se
poate efectua decat pana la o anumita limita, deoarece, la un moment
dat, are loc o explozie spontana, ca urmare a ciocnirilor prea violente
intre molecule, la temperature si presiunea produse prin comprimare.
Asemenea explozii spontane au urmari foarte grave pt functionarea
motorului, care cere ca explozia sa nu aiba loc decat intr-un moment
foparte bine stabilit in functie de pozitia pieselor in miscare.
Capacitatea amestecului de aer si vapori de benzina de a rezista la
comprimare, fara sa explodeze spontan, exprimata de cifra octanica a
benzinei.
Pentru definirea cifrei octanice s-au ales doua
hidrocarburi, una care detoneaza foarte usor, hectanul normal, si alta
care rezista deosebit de bine la comprimarea amestecului vaporilor cu
aer , si anume unul din izooctani (doi, doi, patru, trimetil-pentan
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2- CH2- CH3 n-heptan [cifra octanica 0] )
Prin conventie s-a atribuit n-heptanului cifra octanica 0
iar izooctanului cifra octanica 100. Facand amestecuri din aceste doua
hidrocarburi, in diferite proportii, putem obtine combustibili, a caror
comportare, in motoarele cu explozie , este identica cu cea a mostrei de
benzina pe care dorim s-o caracterizam. Cifra octanica a bezinei
respective este egala cu proportia de izooctan, in volume, din amestecul
de izooctani si n-hectan care are aceeasi comportare la detonatie. O
benzina cu cifra octanica 98 ( cum este cea utilizata de motorul , cu
caracteristici superioare, autoturismului “Dacia†) se comporta la
fel cu un amestec de 98 % izooctani si 2% n-hectan. Cresterea cifrei
octanice permite o compresie mai avansata si deci construirea unor
motoare cu un randament mai bun. Pentru indeplinirea acestor conditii,
benzinele brute, cu cifra octanica relative scazute, se trateaza cu
anti-detonanti, ca tetraetil-plumbul (C2H5)4Pb. Aceasta substanta se
descompune foarte usor la incalzire si pune in libertate atomi de Pb
care blocheaza intermediarii reactivi ce initiaza reactia in lant a
exploziei. O alta cale, mult mai avantajoasa, de ridicare a cifrei
octanice consta in ridicarea continutlui de hidrocarburi aromatice in
benzina; aceasta se realizeaza prin chimizare.
Pacura, rezduu greu ramas la distilare , in afara de
utilizarea drept combustibil in arzatoare speciale se poate supune unei
redistilari, acesta operatie se executa sub vid, pt a evita incalzirile
la temperature mai ridicate, care ar prouce descompuneri nedorite.
Rezidul ramas dupa aceasta redistilare se supune unei insuflari de aer
cald, cand au loc procese complicate de oxidare si se obtine asfaltul,
masa utilizata la construire de sosele.
Prelucrarea chimica
Produsele izolate prin rafinare se supun transformarilor
chimice in cadrul a doua tipuri de procese : cracarea si reformarea.
Cracarea cuprinde ansamblul de reactii chimice ce au loc prin incalzirea
la temperaturi ridicate si in prezenta unor catalizatori, cand
moleculule alcanilor sufera ruperi de fragmente mai mici. Prin cracare
alcanii superiori trec in alcani inferiori si alchene (cracarea
propiuzisa) sau elimina atomi de hidrogen ducand la alchene cu acelasi
numar de atomi de carbon in molecula (de hidrogenare).
1.Cracare CH3- CH2- CH2- CH3 CH4 +
CH3-CH=CH2
CH3-CH2-CH2-CH3 -> CH3-CH3 +
CH2=CH2
2. Dehidrogenare CH3-CH2-CH2-CH3 -> CH2=CH-CH2-CH3 + H2
CH3-CH2-CH2-CH3 ->
CH3-CH=CH-CH3 + H2
Ponderea reactiilor de dehidrogenare scade pe masura ce
molecula alcanului creste. Alcanii superiori trec aproape numai in
alchene si alcanii cu molecule mai mici. Desfasurarea paralela a
reactiilor de cracare si de dehidrogenare , precum si toate celelalte
caracteristici a procesului de descompunere al alcanilor prin cracare,
se explica prin aparitia acelorasi intermediari reactivi: radicalii
liberi ai hidrocarburilor. Acestia apar prin ruperea homolitica
(datorita temperaturii ridicate) a unei legaturi C-H ; fragmentarea
scheletului in molecule, formarea alchenelor, eliminarea cu precadere a
moleculelor de metan nu sunt altceva decat diferite moduri de
stabilizare a acestori intermediari reactivi.
Prin acest procedeu se obtin alchenele, materii prime de baza
in industria chimica; aceasta este sursa principala de etena. In acelasi
timp produsele grele ca motorina etc., ieftine si cu utilizari
restranse, se pot transforma in benzina, combustibil mult mai cautati.
Produsele obtinute prin cracare sunt separate tot prin
distilare fractionate; aceasta se face insa sub presiune, deoarece, in
conditii normale, multe din substantele cu molecule mici ce rezulta din
fragmentari sunt in stare gazoasa. Prin ridicarea presiunii, acesti
compusi se lichefiaza si pot fi supusi distilarii la temperaturi
coborate.
Din acest punct de vedere al sintezei organice cel mai
important produs al cracarii il constitue etena, material prim pentru
etanol, polietilena, polistiren si multe altele. Valoroase sunt de
asemenea propena (pe care o vom intalni de pilda la sinteza fenolului si
glicerinei) si butenele baza unei serii de solventi oragnici si
cauciucuri sintetice.
Reformarea catalitica este numita astfel deoarece benzinele obtinute
prin rafinare sunt obtinute pe un catalizator de platina ( depus pe un
support de oxid de aluminiu) odata la temperaturi si presiuni ridicate (
450-500 grade C si 15-20 atm.) ; in aceste conditii hidrocarburile
alifatice se transforma in hidrocarburi alifatice, fara a-si schimba
neaparat numarul de atomi de carbon. Pe aceasta cale se obtin cantitati
insemnate de benzene, toluene, cei trei izomeri ai zilenului, precum si
omologi superiori ai acestuia.
Deoarece plecam de la un alcan si ajungem la o hidrocarbura
aromatica este evident ca procesul trebuie sa constea dintr-o
dehidrogenare; daca molecula substantei are o catena liniara de atomi de
carbon , dehidrogenarea trebuie sa fie insotita de o ciclizare. Aceasta
consta dintr-o reactie a moleculei de alcan cu ea insesi (dupa
reactivare prin ruperea unor legaturi CH ) .
Ţiţeiul dezvoltă o putere calorică de la 5.500 – 11.000
kcal/kg, este uÅŸor de exploatat ÅŸi transportat, iar prin prelucrare
dă o mulţime de produse folosite în activităţile curente. După
1930, petrolul s-a situat pe primul loc intre resursele energetice,
ajungând în prezent să reprezinte peste 45% din balanţa energetică
mondială.
Astăzi viaţa oamenilor este de neconceput fără existenţa
petrolului. Din petrol se obţin păcură, benzină şi motorină,
folosite pentru producerea de căldură sau de energie electrică şi
pentru punerea în mişcare a autovehiculelor.
Titeiul este o roca sedimentara lichida existenta sub forma
de zacamant in scoarta pamantului. Titeiul este cunoscut din timpuri
stravechi in diverse zone ale globului si in urma cercetarilor facute
s-a ajuns la concluzia ca s-a format prin descompunerea organismelor
marine (planton care s-a depus pe fundul marilor si oceanelor si apoi
s-a acumulat sub forma de sedimente). Titeiul este un produs natural
lichid vascos de culoare negru-verzui fiind un amestec de hidrocarburi
solide si gazoase dizolvade in lichide.
Titeiul este inflamabil si are densitate m-ai mica decat
apa,si se ridica la suprafata apei.Titeiul este materia prima cea mai
importanta pentru prepararea combustibilului si lubrifiantilor dar si a
altor produse chimice (cauciuc sintetic,inlocuitori de
piele,detergenti).Compozitia chimica a titeiului este diferita de la o
zona geografica la alta.
In urma analizelor facute s-a ajuns la concluzia ca titeiul
este un amestec de alcani cicloalcani si arene.Extractia titeiului din
zacaminte se face cu ajutorul sondelor de foraj care pot lucra de la
adancimi de sute de metri pana la 7000 metri.Dupa extractia titeiul
este supus unei prelucriri prin metode fizice si chimice,prelucrare ce
se realizeaza in cadrul combinatelor petrochimice.
La noi in tara (Ploiesti,Pitesti,Onesti langa Bacau,Media
Navodari).Toata industria depinde de petrol, se formeaza prin
descompuneria organismelor.Procesul dureaza milioane de ani.Titeiul este
separat mai intai de apa sarata cu care este amestecat si apoi este
supus distilari fractionate in coloane de distilare care pot atinge o
inaltime de pana la 50 m.
Petrolul brut incalzit la 400 grade celsius se introduce pe
la baza coloanei de distilare si rand pe rand se separa in functie de
volavilitatea urmatoarelor fractiuni.
-gaze (alcan,metan,propan,butan)
-benzine usoare (motorina,uleiuri grele,porofina,bitum)
Dupa ce au fost separate sectiunile respective sufera
diferite prelucrari pentru a putea fi apoi utilizate in diferite domeni
de activitate.Numerosi derivati petrolieri sunt folositi ca materie
prima pentru diverse substante din industria chimica.Titeiul m-ai este
numit si "aur negru"Aproape peste tot exista bazine de extractie a
petrolului iar cele m-ai importante sunt in: Golful Persic si Alaska.
Tari exportatoare de petrol: Algeria,Arabia,Libia si Nigeria.
Teoria titeiului
-titei de origine vegetala (formandu-se din plante)
-titei de origine animala (rezultand din transformarea grasimilor
animalelor marine pesti)
-titei de origine mixta (vegetala,animala prin transformarea
plantelor si animalelor marine.Ramura chimiei care se preocupa cu
prelucrarea produselor petroliere se numesc Petrochimie.Motoarele cu
explozie folosesc drept combustibil benzinele care sunt amestecuri cu
hidrocarburi.Benzinele se diferentiaza in functie de cifra Octonica CO.
Cifra octonica a unei benzine este data de continutul in izoctomi
comparativ cu continutul normal heptan al unei benzine.Carburanti
obisnuiti au ca cifra octanica intre 70-100 pe cand super carburantii au
cifra octonica intre 120-140.
Petrolul este bogăţia cea mai importantă a substratului consolidat. O
activitate de cercetare, prospecţiune şi exploatare deosebit de
intensă a dus la punerea in evidenţă a unor zăcăminte de
hidrocarburi foarte importante. În 1954 două ţări exploatau petrolul
din adâncul platformei continentale, iar peste 20 de ani au devenit ca
număr 30. În prezent există aproximativ 600 de platforme pentru
forarea şi exploatarea zăcămintelor de petrol submarin. Producţia
crescând din 1954 de la 810 mii t. în 1975 la 464 mil.t , în 1980 la
900 mil.t ÅŸi 1984 la 2 miliarde tone. Cele mai multe zone petroliere se
află în bazinul mijlociu al Atlanticului (10,5 miliarde), bazinul
nordic al Atlanticului (inclusiv Marea Nordului), în nordul Canadei şi
peninsula Alaska. Principalele zone marine în care se concentrează
rezervele sunt: Golful Persic, Marea Caspică, Marea Egee, Marea
Adriatică, Golful Mexic, Marea Mediterană, Marea Roşie, Marea
Nordului, Golful Guines, Marea Neagră, Marea Japoniei, Marea Galbenă,
Platforma continentală a Australiei, Platforma continentală a Americii
de Sud şi Platforma continentală a Americii de Nord. Pentru
exploatarea zăcămintelor de petrol se folosesc platformele de foraj de
diferite feluri.
Alaska, un uscat format mai ales din stânci, zăpadă şi gheaţă, are
mari zăcăminte de petrol, formate din resturile animalelor şi
plantelor marine, care pe vremuri populau zona respectivă.
Poluarea activă
Poluarea cu petrol a oceanelor a atins proporţii critice
şi frecvenţa şi scara manifestărilor a crescut rapid. În prezent
hidrocarburile reprezintă întradevăr principalii agenţi poluanţi ai
mărilor. Fiind rezistente la acţiunea bacteriilor, persistă timp
îndelungat în regiunile infectate, formând o peliculă superficială
(întrucât au densitatea mai mica decât a apei) care împiedică
difuzarea oxigenului în apă. Asimilaţia clorofiliană şi respiraţia
organismelor sunt împiedicate. Ca urmare se îngreunează fotosinteza
fitoplanctonului, care produce circa 70% din oxigenul atmosferic.
Aliment de baza al vieţii marine, algele şi planctonul încetează să
prolifereze. Compuşii fenolici şi aromatici au acţiune toxică asupra
vieţuitoarelor acvatice. Hidrocarburile cancerigene (3-4 benzopiren),
concentrate în organismul animalelor acvatice comestibile, ajung în
alimentaţia omului. Aşadar poluarea cu petrol dă o lovitură
puternică nu numai echilibrului marin, ci şi sănătăţii omului.
Setea crescândă de petrol determină o largă toleranţă faţă de
poluarea produsă de prelucrarea şi consumul lui, ea nu va constitui
în următoarele decenii un argument în favoarea limitării consumului,
iar eforturile nu vor stăvili tendinţa de creştere a poluării.
Poluarea determinată de extracţie şi transport vizează în deosebi
mediul marin. Deversările în Marea Nordului, Golful Mexic, Golful
Persic, avariile cât şi operaţiile de întreţinere completează
cantitatea petrolului irosit anual în mare, calculat la peste 12
milioane tone.
Atenţia cea mai mare pe plan internaţional este concentrată asupra
efectelor poluării pe termen lung. În principal se urmăreşte
evoluţia unor mari închise, ca Marea Baltică, Marea Neagră şi Marea
Mediterană.
Tancurile petroliere au întins hidrocarburi pe cea mai mare suprafaţă
a oceanelor. Ele au apărut ca mici nodule de petrol care au spălat
plajele internaţionale, mai ales zona debarcaderelor. Din loc în loc
marile revărsări petroliere au devastat comunităţile de-a lungul
ţărmului. Acestea sunt tulburări de mediu provocate de activitatea
umană şi date fiind dimensiunile uriaşe ale tancurilor petroliere,
este de mirare ca aceste hidrocarburi nu au fost identificate în
cantităţi şi mai mari.
Riscurile legate de transporturile marine s-au redus mult comparativ
cu situaţia existentă cu câteva decenii în urma. În prezent, peste
85% din petrolul exploatat pe glob se transporta cu ajutorul tancurilor
petroliere uriaşe unele având peste 320 m lungime şi o capacitate
de peste 2 milioane barili. Eşuarea acestor vase în timp de furtună,
din cauza defecţiunii tehnice sau din cauza unor erori de pilotaj,
generează cele mai grave accidente ecologice.
Eşuarea petrolierului “Amoco Cadiz†în 1978, coastele franceze din
Bretagne a determinat deversarea a 230000 tone de petrol în mare, fiind
afectată fauna şi flora din regiune pe suprafeţe de sute de
kilometrii pătraţi în lungul coastelor.
Un alt accident grav s-a înregistrat în Golful Prinţul William din
Alaska, unde eÅŸuarea petrolierului “Exon Valdezâ€Â, in 1989, a
determinat deversarea în apele oceanului a 38000 tone petrol, care au
afectat grav ecosistemele marine pe o suprafaţă de 1500 km2 .
Cheltuielile legate de îndepărtarea poluării suportate de Compania
Exon, proprietara vasului, au fost de 2,5 miliarde dolari.
 De fapt, toata industria moderna depinde de petrol si de
produsele sale; structura materiala si modul de viata în comunitatile
din suburbiile care înconjoara marile orase sunt rezultatul unei ample
si necostisitoare alimentare cu petrol.Restrictiile impuse politic cu
privire la alimentarea cu petrol si la folosirea lui au dus la o mare
crestere a preturilor în anii 70 pentru o îndelungata
perioada.Aceasta a adus temeri cu privire la lipsa globala de petrol si
astfel la mijlocul anilor 90 preturile au scazut la jumatate.
Petrolul este folosit în aproape toate domeniile, pentru
ca, cu siguranta este cea mai importanta resursa naturala a Terrei.
Oamenii de stiinta au cautat altceva ce ar putea înlocui petrolul în
viitor când toate resursele de petrol vor epuiza. Dar, se pare ca,
pentru moment petrolul poate fi cel mai bine înlocuit de carbune, dar
chiar si acesta nu este la fel de folositor ca si petrolul.
Nota: *Barilul reprezinta unitatea de masura a petrolului dar se mai
foloseste si la bere.Este unitatea de masura pentru capacitate, pe
lânga galoni, în Statele Unite si Marea Britanie.
1 baril = 42 galoni = 159 litri
Carbunele
Este o roca foarte neobisnuita, din doua motive. In primul
rand, este formata din materii organice, tesuturi odinioara vii, si in
al doilea rand spre deosebire de alte roci, arde si degaja caldura.
Carbunele a reprezentat primul combustibil utilizat in
timpul revolutiei industriale si a jucat un rol foarte insemnat in
dezvoltarea marilor tari industrializate. Carbunele contine carbon,
care-i ofera si acea culoare neagra, caracteristica, si gaze inflamabile
cum ar fi hidrogenul, azot si oxigen.
Cea mai mare parte a carbunului s-a format in urma cu
aproximativ 360-286 de milioane de ani, intr-o perioada numita de
geologi era carbonifera tocmai din cauza cantitatilor imense de carbune
care s-au format atunci.
In regiunile carbonifere exista un numar de zacaminte
situate unu deasupra celuilalt, cuprinsa intre straturi de roca
sedimentara. Unele straturi de carbune au o grosime de doar cativa
milimetri, altele au grasimi de cativa metri .
Carbunele este utilizat cel mai des ca si combustibil.
Pana nu de mult, o cantitate mare de carbune era arsa pentru incalzirea
locuintelor. In zilele noastre este ars pentru a genera electricitate
sau in procese industriale. Inainte de exploatarea pe scara larga a
gazelor naturale, unele tari isi produceau intreaga cantitate de gaze
din carbune.
Carbunele este zacamantul cel mai bogat in combustibil
fosil. Rezervele mondiale cunoscute sunt estimate a fi suficiente pentru
200 ani, la o rata de consum cu cea actuala, si multi experti sunt de
parere ca exista cam de 15 ori mai mult carbune ramas nedescoperit. Trei
tari detin doua treimi din rezervele mondiale descoperite. SUA, are 30%,
Rusia si statele aliate cam 25%, iar China 10%. Restul rezervelor sunt
situate in: (Australia, Canada, India, Germania, Polonia, Africa de sud
si Marea Britanie). In America de sud doar patru tari Argentina,
Brazilia, Chile si Columbia detin zacaminte de carbuni. Cea mai mare
parte a carbunelui este ingropat adanc sub padurile tropicale unde este
greu de exploatat. Dintre cele 52 de tari africane, doar 8 exploateaza:
Africa de sud si Zimbabwe, cu cele mai mari zacaminte, Algeria, Maroc,
Mozambic, Tanzania, Nigeria si Zair.
Arderea carbunelui produce fum ce contine compusi
sulfurati. Acestia provoaca ploi acide care distrug vegetatia, ucid
pestii si alte creaturi marine, provocand si deteriorarea carbunilor
cladirilor construite din caramizi si piatra.
Distilarea uscata a carbunilor de pamant (pirogenarea)
Prin distilarea uscata a carbunilor de pamant in spatiile inchise si in
lipsa aerului se obtin patru produse principale: gaz de generator sau de
cocserie, gudron, ape amoniacale si reziduu solid (semicocsul si
cocsul).
Distilarea carbunilor la temperaturi inalte se efectueaza in uzinele
cocsochimice sau in uzinele de gaz.
In functie de temperatura la care se efectueaza procesul termicde
distilare a carbunilor se disting:
- semicocsificarea cand, sub actiunea temperaturii de 500-600°C,
carbunii de pamant (lignitul) sunt transformati in semicocs, gudroane,
gaze etc.
- cocsificarea cand, la temperaturi ce pot ajunge pana la 1000-1100°C,
carbunii de pamant, mai ales huila, sunt transformati in cocs,
gudroane,gaze etc.
Semicocsificarea se face cu scopul fie de a innobila carbunii inferiori
(lignitii) si de a obtine semicocsul, fie de a obtine o cantitate cat
mai importanta de gudroane nedescompuse.
Cocsificarea sau prelucrarea la temperaturi la temperaturi inalte se
face cu scopul de a obtine cocs metalurgic.
Gazul de generator sau de cocserie este alcatuit din H2, CH4, CO, H2S
si alte gaze.
Compozitia gazului de generator depinde de felul carbunilor de pamant
si de temperatura la care e face distilarea.
Aceste gaze au puterea calorifica cuprinsa intre 4000 si 8500 kcal/m3
si sunt folosite pentru incalzire.
–
â€â€
±
²
ÃÂ
×
â„¢
Ÿ
Ã…
&
<
>
@
Å“
greu decat apa si are un miros specific, neplacut.
Apele amoniacale contin dizolvate amoniac liber si saruri de amoniu,
ca: NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2CO3. Apele amoniacale sunt intrebuintate fie
la obtinerea amoniacului, fie la prepararea sarurilor de amoniu folosite
ca ingrasaminte minerale.
Cocsul obtinut in uzinele cocsochimice contine 95% carbon si are o
putere calorifica de 6800-8000 kcal/kg. Este folosit drept combustibil
si ca agent reducator. Daca se tine seama de faptul ca pentru fiecare
tona de fonta obtinuta se consuma circa o tona de cocs, este lesne de
inteles importanta carbunilor pe pamant ca materie prima de baza pentru
dezvoltarea industriei sidelurgice. Uzinele cocsochmice care se
construiesc pe langa marile combinate metalurgice, pentru a se obtine
cocsul necesar fabricarii fontei, dau in acelas timp subproduse de
cocserie. In tara noastra exista uzine cocsochimice la Hunedoara si la
Resita.
In ultimi ani, al noi in tara s-a intensificat pe de o parte extractia
carbunilor de pamant, iar pe de alta parte, chimizarea lor.
Carbunii de pamant constituie una din bogatiile mari ale tarii noastre.
BENZENUL
Starea naturală. Benzenul C6H6 se găseşte în ţiţei,
respectiv în benzine aromatice, din care se extrage.
Metode de preparare. In cantităţi mari, benzenul se obţine prin
distilarea fracţionată a gudroanelor rezultate la distilarea uscată a
cărbunilor de pământ, şi anume din uleiul uşor. Benzenul se poate
obţine sintetic prin polimerizarea acetilenei (sinteza ciclului) şi
prin aromatizarea catalitică a unor fracţiuni de ţiţei.
Proprietăţi fizice. Benzenul este un lichid, fără culoare, cu
miros caracteristic, plăcut. Este mai uşor decât apa, in care se
dizolvă foarte puţin, solubil în alcool şi eter; fierbe la 800C.
Este un bun dizolvant pentru fosfor, sulf, iod, cauciuc, grăsimi,
răşini şi multe alte substanţe organice.
Molecula de Benzen
Elucidarea structurii benzenului a constituit una din
cele mai importante probleme teoretice ale chimiei organice. Prima
formula de structura a benzenului a fost data de August Kekule in 1865,
care tinand seama de tetravalenta carbonului si de monovalenta
hidrogenului, atribuie pentru hihrocarbura C6H6 o formula ciclica de
tipul celei de mai sus. Ea reprezinta un ciclu de 6 atomi de carbon,
uniti intre ei prin legaturi simple si duble, dispuse alternativ
(conjugate). Aceasta a fost prima formula ciclica atribuita unui compus
organic si a reprezentat un pas inainte in dezvoltarea chimiei organice.
Cercetarile intreprinse asupra proprietatilor benzenului, au
aratat ca structura Kekule, desi sustinuta de o serie de constatari
experimentale, este infirmata de altele, ea nu este pe deplin
satisfacatoare.
Dintre datele experimentale care confirma structura Kekule
amintim urmatoarele:
Formula explica raportul 1:1 dintre numarul atomilor de
carbon si hidrogen.
Cei 6 atomi de hidrogen din molecula benzenului sunt
echivalenti intre ei; inlocuiarea unuia dintre ei, oricare ar fi, duce
la un singur derivat monosubstituit. Se cunoaste un singur metilbenzen
(toluenul) indiferent de atomul de carbon la care este legat radicalul
metil.
In conditii speciale (in prezenta de catalizatori - platina
la 250 grade celsius) benzenul poate fi hidrogenat dand HYPERLINK
"http://www.e-scoala.ro/chimie/ciclhexan.html" ciclohexan . De
asemenea, benzenul reactioneaza cu clorul, la lumina, formand
hexaclorciclohexan.
Aceste reactii confirma faptul ca benzenul are un ciclu de 6
atomi de carbon, ca in ciclu exista trei duble legaturi si ca reactiile
de aditie decurg in conditii energice.
Date experimentale ce vin in contradictie cu formula Kekule:
Benzenul participa cu usurinta la reactii de substitutie,
caracteristice compusilor saturati si este chiar mai reactiv decat
acestia. Bromurarea si nitrarea benzenului decurg cu bune randamente si
sunt practicate la scara industriala. De aici concluzia ca benzenul are
un caracter saturat pronuntat.
Agentii oxidanti caracteristici pentru oxidarea alchenelor sunt
fara actiune asupra benzenului, molecula sa fiind stabila la oxidare.
Daca molecula benzenului ar fi asa de nesaturata cum prevede
formula Kekule, ar trebui sa manifeste tendinta de a
polimeriza,映ç¡â´敮潣ç®慴慴â´硥数楲æ•Â瑮污※敤愠敳æ•Â
