Як відомо, органічна хімія вивчає вуглеводні і їх похідні. Тому вуглеводні - це основна сировина для органічного синтезу. Основні джерела вуглеводнів:
- Природний газ.
- Нафта.
- Попутний нафтовий газ.
- Кам'яне вугілля.
Нафта - являє собою маслянисту темного кольору рідина. Утворилася вона з відкладень розклалися органіки, джерелом якої послужили трупи померлих живих організмів.
За багатовіковий період часу при відповідних умовах (висока температура, високий тиск) органіка зазнавала всілякі перетворення. У підсумку вся органіка розклалася до самих хімічно інертних сполук: алканів. ціклоалконов і ароматичних вуглеводнів.
З цих речовин і складається нафту.
Вуглеводи з невеликим числом атомів вуглецю в будові мають газоподібний стан.
Зупинимося докладніше на нафти.
Щоб використовувати цю сировину, її спочатку піддають обробці, яка складається з декількох етапів:
Перший етап. первинна переробка нефті.Сначала нафту очищають від води, солей, легких летючих вуглеводнів (метану).
Потім проводять ректифікацію.
Ректифікація - це спосіб поділу сумішей на складові її речовини. Нафта нагрівають, вона переходить в газоподібну фазу. Більш легкі вуглеводні (пентан, наприклад) має меншу температуру конденсації, ніж більш важкі (наприклад, декан). Цей принцип лежить в основі ректіфікаціі.В результаті ректифікації вуглеводні з нафти «упорядковано» по їх температурах конденсації, тобто поділяються на фракції (як в парламенті): бензинова (C5 - C11), Лігроїнова (С8 - С14), гасову (С12 - С18), газойлевая (дизельне паливо) (С14 - С25).
Решта вуглеводні з великим числом атомів вуглецю в молекулі - мазут.
З нього одержують мастила, гудрон, парафін для свічок і т.д ..
Отримані фракції використовують як джерело первинної сировини для хімічної промисловості, так і в якості палива.
Для палива є важлива характеристика, про яку ви, напевно, чули, але не замислювалися що вона означає.
Характеристика ця - октанове число.
Вам відомо, що якщо почати стискати паливо, то воно рано чи пізно вибухне. І то, наскільки паливо можна стиснути, без детонації, показує октанове число.
Тобто октанове число є показником детонаційної стійкості палива при стисненні.
Від чого воно залежить?
Для цього звернемося до теорії хімічної будови А.М. Бутлерова. червоною ниткою проходить через всю органічну хімію.
Розглянемо н-октан і його ізомер ізооктан (2,2,4-триметилпентан):
ці два вуглеводню завдяки відмінності в хімічному будову мають різну детонационную стійкість (якщо почати стискати н-октан швидше рвоне).
Отже суміші містять в різному співвідношенні ці два ізомери, будуть теж мати різну детонационную стійкість при стисненні. І що відображають цифри в октанове число?
Розберемо на конкретному прикладі.
Є бензин з октановим числом 92.
Що це означає? Це означає, що даний бензин має таку ж детонационную стійкість при стисненні, як штучно приготовлена суміш, що складається на 92% (за об'ємом) з изооктана і на 8% з н-октану.
Ясна річ, що чим сильніше можна стиснути паливо без детонації, тобто чим вище у нього октанове число, тим краще, тим ефективніша робота двигуна.
Тому виробники мають на меті підвищити октанове число свого продукту.
Це досягається вторинної переробкою.
Отримані фракції вуглеводнів піддаються деяким хімічним перетворенням.
В результаті цього процесу більш важкі вуглеводні перетворюються в більш легкі (зв'язку С-С в вуглеводнях рвуться). Це дозволяє підвищити вихід легких фракцій (наприклад, бензинової) в процесі переробки нафти.
Розрізняють термічний і каталітичний крекінг.
Термічний крекінг протікає при високій температурі, в результаті утворюється багато ненасичених вуглеводнів, і, як правило, вуглеводні з неразветвленной ланцюгом.
Каталітичний крекінг (завдяки використанню каталізатора) вимагає меншої температури, і в результаті нього утворюються більші за граничні розгалужених вуглеводнів. Звідси очевидні переваги каталітичного крекінгу над термічним:
Ще один каталітичний процес. В результаті нього відбувається:
- Насичення неграничних вуглеводнів (що забезпечує більшу стійкість при зберіганні).
- Ізомеризація (освіта розгалужених ланцюгів з нерозгалужених, в результаті чого відбувається збільшення октанового числа палива).
- Дегидроциклизация (перетворення алканів в ароматичні вуглеводні).
Вторинна переробка дозволяє підвищити якість палива.
Думаю, немає необхідності говорити про практичну значимість нафти. Вона є основним джерелом сировини для органічної хімії.
Сьогодні буквально всі отримують з продуктів нафтопереробки. При тому необхідно пам'ятати, що нафта - це ксенобіотик. І забруднення нею і продуктами її переробки навколишнього середовища завдають величезної шкоди природі.
Необхідно виявляти обережність у поводженні з нафтою, використовувати її розумно і не допускати витоків.
Ще на цю тему:
- Окисні властивості сірчаної кислоти
- Чисті речовини і суміші
- Валентність і ступінь окиснення атомів
- сполуки ртуті
- Періодичний закон і періодична система
- Реакції іонного обміну
