Gli idrocarburi
Cacciatore Maria Pia; Carrieri Riccardo; Carriero Noemi; Marchianò Sara; Saponaro Giuseppe; Serio Pietro. Liceo D. De Ruggieri, classe V^A, a.s. 2023/2024
Indice:
Estrazione
Cosa e quali sono in chimica
Cosa sono nella quotidianità
Curiosità
Caratteristiche
Raffinazione
Origine
Curiosità
Cosa sono in chimica
Sono composti organici che contengono atomi di carbonio legati ad atomi di idrogeno e in base all'aumento degli atomi di carbonio nella struttura molecolare, si possono ottenere diversi composti idrocarburici; Esistono gli idrocarburi alifatici e aromatici. Tuttavia, gli idrocarburi si classificano anche in saturi e insaturi, e in natura si presentano come: idrocarburi gassosi (metano, etano, propano) idrocarburi liquidi (petrolio, benzene) idrocarburi solidi o semisolidi (asfalto)
gli idrocarburi saturi hanno legami singoli tra gli atomi di carbonio come gli alcani, mentre gli idrocarburi insaturi hanno legami doppi e tripli, come gli alcheni e gli alchini.
In cosa si dividono?
03
02
01
gli alcheni
gli alcani
gli alchini
Gli alcani
Formula: Cn H2n+2
- a temperatura ambiente i primi 4 alcani sono gassosi, dal 5° al 16° sono
liquidi, gli altri sono solidi;
- hanno una densità minore di quella dell’acqua;
- le molecole degli alcani sono apolari perchè contengono legami apolari.
I cicloalcani
Formula: Cn H2n
Gli alcani sono composti saturi a catena lineare o ramificata in cui gli atomi di carbonio sono uniti fra loro solo da legami covalenti semplici; hanno ibridazione sp3, struttura tetraedrica e angolo di legame 109,5°.
I cicloalcani sono alcani ciclici, cioiè con una struttura ad anello (rappresentanta da un poligono) Fra i cicloalcani il più importante è il cicloesano
+ info: il metano
Principali composti
Conformazioni dell'esano
a sedia a barca
ATTENZIONE!
Gli alcheni
Formula: CnH2n
la conformazione sfalsata è possibile averla solo negli alcani.
Il più semplice degli alcheni è l’etene o etilene, materia prima per la sintesi del polietilene, il tipo di plastica più usato.
Gli alcheni sono idrocarburi insaturi a catena aperta, con un doppio legame e con ibridazione sp2
.Hanno struttura planare, con angoli di legame 120 °.
forma ecclissata ; forma sfalsata
Caratteristiche fisiche
Principali composti
- gli alcheni fino a 5 atomi di carbonio sono gassosi, quelli dal 6° al 16° sono liquidi, quelli con più di 16 atomi di carbonio sono solidi;
- sono insolubili in acqua e nei solventi polari, mentre si sciolgono molto bene nei solventi apolari.
+ info: l'etene
ACETILENE
Gli alchini
Formula: CnH2n-2
L’acetilene è un gas che ha contribuito al progresso industriale; fin dagli inizi del secolo è stato largamente impiegato nell’attività manifatturiera (saldatura autogena) e nel campo dell’illuminazione civile e marittima (fari).
1. sono insolubili nei solventi polari 2. molto solubili in quelli apolari 3. sono più reattivi degli alcheni in quanto hanno due legami
gli alchini sono composti organici insaturi formati da un triplice legame e possiedono quattro atomi di idrogeno in meno rispetto agli alcani. Hanno ibridazione sp, struttura lineare con angoli di legame 180°.
- odore: etereo, dolciastro;
- gas incolore;
- gas estremamente pericoloso: può scoppiare con piccoli innesti;
- temperatura di autoaccensione: 305°C.
Principali composti
i primi tre alchini, a temperatura ambiente, sono gassosi.
Cosa sono nella quotidianità
Gli idrocarburi hanno diverse applicazioni:
- combustibili
- cosmetici
- gomme e matite
- materie plastiche
- propellenti
- lubrificanti
- risorse energetiche: gli idrocarburi sono utilizzati per la produzione di combustibili che alimentano le varie industrie e per la corrente elettrica che viene utilizzata per il consumo domestico
CARATTERISTICHE CHIMICHE E FISICHE
Gli idrocarburi sono insolubili in acqua (idrofobo); più il peso aumenta più diminuisce la solubilità;
Sono formati esclusivamente da atomi di carbonio e idrogeno.
Aumentando il numero di atomi di carbonio cambia il tipo di idrocarburo che si può formare;
All’aumentare del peso molecolare aumentano anche il punto di fusione e di ebollizione.
Durante una combustione inadeguata: vengono prodotti rifiuti composti da acqua, carbonio e/o monossido di carbonio;durante una combustione completa: vengono prodotti anidride carbonica e acqua.
La maggior parte non ha colore, ad eccezione di quelli con molti legami coniugati
Origine degli idrocarburi
Gli idrocarburi possono avere un’origine abiotica in particolari condizioni geologiche nella crosta o nel mantello. È stato simulato il comportamento di atomi di carbonio e idrogeno alle condizioni di pressione e temperatura presenti tra 64 e 150 chilometri di profondità sotto la superficie terrestre.
Quasi tutti gli idrocarburi si sono formati per decomposizione dei resti di organismi viventi sepolti sotto strati di sedimenti nella crosta terrestre.
Estrazione degli idrocarburi
L'estrazione degli idrocarburi include l'insieme delle tecniche, delle attività e dei processi attraverso cui gli idrocarburi sono prelevati dal sottosuolo, dove si sono accumulati nel corso del tempo geologico . Essa costituisce la fonte di alimentazione di tutta l'industria petrolifera.
Viene quindi eseguito uno studio geologico e geofisico in base alle quali vengono individuate le aree di maggiore interesse per la ricerca di idrocarburi.Una volta individuato un potenziale giacimento di idrocarburi, si procede alla perforazione di un pozzo esplorativo.
All'estrazione in superficie di idrocarburi si arriva al termine di una sequenza di operazioni che parte con una fase esplorativa per individuare potenziali accumuli di idrocarburi nel sottosuolo.
L'UNIONE EUROPEA DOVREBBE EVITARE L'ESTRAZIONE DI IDROCARBURI IN MARE?
Lo sfruttamento e l’estrazione provocano gravi conseguenze sull’ambiente marino attraverso terremoti, fanghi tossici e maree nere.Le aree marine protette fanno parte di quelle che chiamiamo “zone sensibili”, in cui le estrazioni energetiche dovrebbero essere vietate in fretta. Se avvenisse una catastrofe riguardante petrolio o gas sarebbe un vero e proprio disastro, perché si perderebbe all’istante una grande parte dell’ecosistema marino e un intervento di salvataggio in quelle acque sarebbe molto difficoltoso per via delle condizioni climatiche estreme. Ancora oggi, le trivellazioni sono autorizzate nelle zone marine protette e nelle acque artiche, i cui ecosistemi unici e fragili devono essere assolutamente preservati.
Raffinazione del petrolio
Le varie frazioni ottenute dalla distillazione del petrolio greggio e dei gas associati devono essere ulteriormente trattate nelle raffinerie di petrolio per renderle disponibili all’uso.Una volta estratto, il petrolio viene trattato con sostanze chimiche e calore, per eliminare l'acqua, le particelle solide e per separare il gas naturale residuo. Poi è immagazzinato in serbatoi di smistamento e trasportato nelle raffinerie, dove viene trasformato in prodotti petroliferi.
CRACKING Questa fase ha lo scopo di ricavare più benzina dalla fase di distillazione del greggio. Il processo utilizza forti temperature e pressioni per trasformare gli idrocarburi pesanti ottenuti dalla distillazione in prodotti più leggeri come le benzine e i gas.
RAFFINAZIONETutti i vari prodotti ottenuti con la distillazione, prima di essere venduti, vengono raffinati in piccole colonne per avere prodotti a un più alto grado di purezza: ad esempio le benzine sono “lavate” per togliere le tracce di zolfo e altre impurità e vengono mescolate con sostanze che ne migliorano le caratteristiche.
DISTILLAZIONEServe a separare i componenti del greggio. sfruttando la “distillazione”, cioè il processo composto dalla vaporizzazione e dalla condensazione.
Il più grande giacimento di gas d’Europa si sarebbe fermato a causa di terremoti indotti
ATTENZIONE!
A livello globale questi sono meno dello 0,01% del totale, il 99,99% dei sismi sono di origine naturale. Perciò sono eventi rari e isolati.
Nel momento in cui andiamo a estrarre il gas, infatti, diminuisce gradualmente la pressione all'interno del giacimento e ciò può portare a una sua compattazione. Questo può andare ad aumentare lo stress sulle faglie sotterranee, dando vita a piccoli terremoti.
La decisione dei Pesi Bassi, quindi, è quella di chiudere l'impianto e di utilizzarlo solamente in caso di necessità ma la chiusura definitiva è fissata per ottobre 2024.
Il petrolio greggio liquido viene immesso nella base della torre di frazionamento e riscaldato a temperature di circa 400°C. Qui si trasforma in un miscuglio di gas che salgono l'alto, verso i diversi livelli della torre, e si raffreddano separandosi in base alle diverse temperature di condensazione.
Etene: C2H4
L’etene è un ormone vegetale, cioè un fitormone, sintetizzato dalle piante, che agisce sulla germinazione del seme, la maturazione dei frutti, lo sviluppo dei germogli e la caduta delle foglie in autunno. All’etene, che essendo allo stato gassoso si trova in tutti gli spazi intracellulari, sembrano possano attribuirsi anche l’invecchiamento della pianta e la morte di parti della pianta stessa.
IL METANO : CH4
- Si trova in natura sotto forma di gas;
- Principale componente del gas naturale ed è un ottimo combustibile;
- É inodore, incolore e insapore;
- Per cercare i giacimenti del metano si utilizzano gli stessi sistemi per il ritrovamento del petrolio;
- Utilizzo: produzione di energia elettrica e termica; usi domestici, dei trasporti e siderurgici; industria chimica;
Se si iscrive il metano in un tetraedro, il carbonio sta
esattamente al centro ed i 4 idrogeni sono distribuiti con angoli di legame tutti uguali che misurano 109.5°
Esistono alcuni tipi di gas liquidi (GPL) che sono composti da una misccela di idrocarburi gassosi come butano propano e pentano che, liquefatti sotto pressione, vengono poi inseriti nelle bombole e utilizzati come combustibili al posto del metano o di altri gas
GLI IDROCARBURI
Maria Pia Cacciatore
Created on October 5, 2023
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Gli idrocarburi
Cacciatore Maria Pia; Carrieri Riccardo; Carriero Noemi; Marchianò Sara; Saponaro Giuseppe; Serio Pietro. Liceo D. De Ruggieri, classe V^A, a.s. 2023/2024
Indice:
Estrazione
Cosa e quali sono in chimica
Cosa sono nella quotidianità
Curiosità
Caratteristiche
Raffinazione
Origine
Curiosità
Cosa sono in chimica
Sono composti organici che contengono atomi di carbonio legati ad atomi di idrogeno e in base all'aumento degli atomi di carbonio nella struttura molecolare, si possono ottenere diversi composti idrocarburici; Esistono gli idrocarburi alifatici e aromatici. Tuttavia, gli idrocarburi si classificano anche in saturi e insaturi, e in natura si presentano come: idrocarburi gassosi (metano, etano, propano) idrocarburi liquidi (petrolio, benzene) idrocarburi solidi o semisolidi (asfalto)
gli idrocarburi saturi hanno legami singoli tra gli atomi di carbonio come gli alcani, mentre gli idrocarburi insaturi hanno legami doppi e tripli, come gli alcheni e gli alchini.
In cosa si dividono?
03
02
01
gli alcheni
gli alcani
gli alchini
Gli alcani
Formula: Cn H2n+2
I cicloalcani
Formula: Cn H2n
Gli alcani sono composti saturi a catena lineare o ramificata in cui gli atomi di carbonio sono uniti fra loro solo da legami covalenti semplici; hanno ibridazione sp3, struttura tetraedrica e angolo di legame 109,5°.
I cicloalcani sono alcani ciclici, cioiè con una struttura ad anello (rappresentanta da un poligono) Fra i cicloalcani il più importante è il cicloesano
+ info: il metano
Principali composti
Conformazioni dell'esano
a sedia a barca
ATTENZIONE!
Gli alcheni
Formula: CnH2n
la conformazione sfalsata è possibile averla solo negli alcani.
Il più semplice degli alcheni è l’etene o etilene, materia prima per la sintesi del polietilene, il tipo di plastica più usato.
Gli alcheni sono idrocarburi insaturi a catena aperta, con un doppio legame e con ibridazione sp2 .Hanno struttura planare, con angoli di legame 120 °.
forma ecclissata ; forma sfalsata
Caratteristiche fisiche
Principali composti
+ info: l'etene
ACETILENE
Gli alchini
Formula: CnH2n-2
L’acetilene è un gas che ha contribuito al progresso industriale; fin dagli inizi del secolo è stato largamente impiegato nell’attività manifatturiera (saldatura autogena) e nel campo dell’illuminazione civile e marittima (fari).
1. sono insolubili nei solventi polari 2. molto solubili in quelli apolari 3. sono più reattivi degli alcheni in quanto hanno due legami
gli alchini sono composti organici insaturi formati da un triplice legame e possiedono quattro atomi di idrogeno in meno rispetto agli alcani. Hanno ibridazione sp, struttura lineare con angoli di legame 180°.
Principali composti
i primi tre alchini, a temperatura ambiente, sono gassosi.
Cosa sono nella quotidianità
Gli idrocarburi hanno diverse applicazioni:
CARATTERISTICHE CHIMICHE E FISICHE
Gli idrocarburi sono insolubili in acqua (idrofobo); più il peso aumenta più diminuisce la solubilità;
Sono formati esclusivamente da atomi di carbonio e idrogeno.
Aumentando il numero di atomi di carbonio cambia il tipo di idrocarburo che si può formare;
All’aumentare del peso molecolare aumentano anche il punto di fusione e di ebollizione.
Durante una combustione inadeguata: vengono prodotti rifiuti composti da acqua, carbonio e/o monossido di carbonio;durante una combustione completa: vengono prodotti anidride carbonica e acqua.
La maggior parte non ha colore, ad eccezione di quelli con molti legami coniugati
Origine degli idrocarburi
Gli idrocarburi possono avere un’origine abiotica in particolari condizioni geologiche nella crosta o nel mantello. È stato simulato il comportamento di atomi di carbonio e idrogeno alle condizioni di pressione e temperatura presenti tra 64 e 150 chilometri di profondità sotto la superficie terrestre.
Quasi tutti gli idrocarburi si sono formati per decomposizione dei resti di organismi viventi sepolti sotto strati di sedimenti nella crosta terrestre.
Estrazione degli idrocarburi
L'estrazione degli idrocarburi include l'insieme delle tecniche, delle attività e dei processi attraverso cui gli idrocarburi sono prelevati dal sottosuolo, dove si sono accumulati nel corso del tempo geologico . Essa costituisce la fonte di alimentazione di tutta l'industria petrolifera.
Viene quindi eseguito uno studio geologico e geofisico in base alle quali vengono individuate le aree di maggiore interesse per la ricerca di idrocarburi.Una volta individuato un potenziale giacimento di idrocarburi, si procede alla perforazione di un pozzo esplorativo.
All'estrazione in superficie di idrocarburi si arriva al termine di una sequenza di operazioni che parte con una fase esplorativa per individuare potenziali accumuli di idrocarburi nel sottosuolo.
L'UNIONE EUROPEA DOVREBBE EVITARE L'ESTRAZIONE DI IDROCARBURI IN MARE?
Lo sfruttamento e l’estrazione provocano gravi conseguenze sull’ambiente marino attraverso terremoti, fanghi tossici e maree nere.Le aree marine protette fanno parte di quelle che chiamiamo “zone sensibili”, in cui le estrazioni energetiche dovrebbero essere vietate in fretta. Se avvenisse una catastrofe riguardante petrolio o gas sarebbe un vero e proprio disastro, perché si perderebbe all’istante una grande parte dell’ecosistema marino e un intervento di salvataggio in quelle acque sarebbe molto difficoltoso per via delle condizioni climatiche estreme. Ancora oggi, le trivellazioni sono autorizzate nelle zone marine protette e nelle acque artiche, i cui ecosistemi unici e fragili devono essere assolutamente preservati.
Raffinazione del petrolio
Le varie frazioni ottenute dalla distillazione del petrolio greggio e dei gas associati devono essere ulteriormente trattate nelle raffinerie di petrolio per renderle disponibili all’uso.Una volta estratto, il petrolio viene trattato con sostanze chimiche e calore, per eliminare l'acqua, le particelle solide e per separare il gas naturale residuo. Poi è immagazzinato in serbatoi di smistamento e trasportato nelle raffinerie, dove viene trasformato in prodotti petroliferi.
CRACKING Questa fase ha lo scopo di ricavare più benzina dalla fase di distillazione del greggio. Il processo utilizza forti temperature e pressioni per trasformare gli idrocarburi pesanti ottenuti dalla distillazione in prodotti più leggeri come le benzine e i gas.
RAFFINAZIONETutti i vari prodotti ottenuti con la distillazione, prima di essere venduti, vengono raffinati in piccole colonne per avere prodotti a un più alto grado di purezza: ad esempio le benzine sono “lavate” per togliere le tracce di zolfo e altre impurità e vengono mescolate con sostanze che ne migliorano le caratteristiche.
DISTILLAZIONEServe a separare i componenti del greggio. sfruttando la “distillazione”, cioè il processo composto dalla vaporizzazione e dalla condensazione.
Il più grande giacimento di gas d’Europa si sarebbe fermato a causa di terremoti indotti
ATTENZIONE!
A livello globale questi sono meno dello 0,01% del totale, il 99,99% dei sismi sono di origine naturale. Perciò sono eventi rari e isolati.
Nel momento in cui andiamo a estrarre il gas, infatti, diminuisce gradualmente la pressione all'interno del giacimento e ciò può portare a una sua compattazione. Questo può andare ad aumentare lo stress sulle faglie sotterranee, dando vita a piccoli terremoti.
La decisione dei Pesi Bassi, quindi, è quella di chiudere l'impianto e di utilizzarlo solamente in caso di necessità ma la chiusura definitiva è fissata per ottobre 2024.
Il petrolio greggio liquido viene immesso nella base della torre di frazionamento e riscaldato a temperature di circa 400°C. Qui si trasforma in un miscuglio di gas che salgono l'alto, verso i diversi livelli della torre, e si raffreddano separandosi in base alle diverse temperature di condensazione.
Etene: C2H4
L’etene è un ormone vegetale, cioè un fitormone, sintetizzato dalle piante, che agisce sulla germinazione del seme, la maturazione dei frutti, lo sviluppo dei germogli e la caduta delle foglie in autunno. All’etene, che essendo allo stato gassoso si trova in tutti gli spazi intracellulari, sembrano possano attribuirsi anche l’invecchiamento della pianta e la morte di parti della pianta stessa.
IL METANO : CH4
Se si iscrive il metano in un tetraedro, il carbonio sta esattamente al centro ed i 4 idrogeni sono distribuiti con angoli di legame tutti uguali che misurano 109.5°
Esistono alcuni tipi di gas liquidi (GPL) che sono composti da una misccela di idrocarburi gassosi come butano propano e pentano che, liquefatti sotto pressione, vengono poi inseriti nelle bombole e utilizzati come combustibili al posto del metano o di altri gas