glI IDROCARBURI

glI IDROCARBURI

presentazione

Nicola Fierro, Olivia Da Col, Flavia Casoni, Domenica Morini, Nicola Lanzi

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introduzione

Gli idrocarburi sono composti organici binari formati esclusivamente da atomi di carbonio e idrogeno ,costituenti principali di petrolio e gas naturale. Essendo la base della chimica organica, si dividono principalmente in alifatici (catena aperta/chiusa: alcani, alcheni, alchini) e aromatici (struttura a anello come il benzene). Sono infiammabili, insolubili in acqua e utilizzati come combustibili e materie prime industriali.

COME SI DIVIDONO?

aromatici

alifatici

Idrocarburi aromatici e alifatici: quali sono le principali differenze?

Le principali differenze tra idrocarburi alifatici e aromatici risiedono nella loro struttura e nel modo in cui reagiscono chimicamente. Mentre gli alifatici possono formare catene lineari o ramificate e presentano legami localizzati tra gli atomi, gli aromatici hanno una struttura ciclica e planare in cui gli elettroni sono delocalizzati, conferendo alla molecola una stabilità superiore. Di conseguenza, a differenza degli alifatici che tendono a rompere i loro legami doppi attraverso reazioni di addizione, gli aromatici mantengono la loro struttura integra preferendo reazioni di sostituzione.

saturi

insaturi

classificazione

Esistono due tipologie principali di idrocarburi, ovvero, saturi e insaturi, e in natura si presentano come: Idrocarburi gassosi (metano, etano, propano); Idrocarburi liquidi (petrolio, benzene); stato solido o semisolido (asfalto)

classificazione

Le molecole degli idrocarburi sono alla base della versatilissima chimica organica industriale, in particolare della petrolchimica, che fornisce prodotti indispensabili in molti settori (plastica, prodotti, farmaceutici, prodotti agricoli). Gli idrocarburi più importanti per uso domestico e industriale sono sicuramente gli alcani (etano, propano, butano, pentano, ecc…, o frazioni petrolifere grossolane denominate virgin nafta e/o gasoli) e gli alcheni (etilene, propilene, butene, isobutene, butadiene) sono utili per la sintesi di altri composti e per la produzione di materie plastiche e gomme. Gli idrocarburi con atomi di carbonio da C4 a C10 sono impiegati come carburanti per autotrazione; quelli da C9 a C16 come carburanti avio e per autotrazione; infine, come carburanti per motori Diesel, gli idrocarburi con un numero di atomi di carbonio compresi tra C15 e C25.

formazione del petrolio

Il petrolio si forma in milioni di anni dalla decomposizione di resti organici, principalmente plancton marino, accumulati sui fondali di antichi mari e laghi. Coperti da sedimenti, la pressione e il calore elevati trasformano questa materia in idrocarburi, che migrano in "rocce serbatoio" porose, intrappolati poi da strati impermeabili.

La Raffinazione del petrolio

La raffinazione del petrolio è un processo industriale complesso che trasforma il petrolio greggio in una varietà di prodotti utili, tra cui benzina, diesel, gasolio da riscaldamento e prodotti petrolchimici. Il processo di raffinazione prevede diverse fasi, ciascuna finalizzata a rimuovere le impurità e separare il petrolio greggio nelle sue varie componenti.

linea del tempo dell' utilizzo degli idrocarburi

1908

LE AUTO

Il petrolio diventa indispensabile per muovere auto e per produrre la plastica

1781

Il carbone divena il motore del mondo.

CARBONE

1859

PRIMO POZZO

Primo pozzo di petrolio in Pennsylvania

2015

SVOLTA GREEN

Accordo di Parigi. Il mondo vuole usare meno petrolio

inquinamento

In ogni caso si tratta di sostanze che inquinano aria e acqua e sono pericolose per l’uomo e per l’ambiente, nonostante i tanti vantaggi che derivano dalla loro applicazione in ambito domestico e industriale. Vediamo perché gli idrocarburi sono inquinanti e gli effetti che provocano.

inquinamento atmosferico

Inquinamento marino

Quali sono gli effetti degli idrocarburi sulla salute di uomo e ambiente?

Tanti sono gli effetti dell’inquinamento da idrocarburi sulla salute dell’uomo e sull’ambiente. In particolare sono stati analizzati gli effetti di benzene e IPA, idrocarburi prodotti dal traffico veicolare e maggiormente presenti nelle aree urbane. Si tratta di effetti nocivi che riguardano: Ambiente e vegetali: la diminuzione dello strato di ozono ad opera di CFC (Clorofluorocarburi), comporta un aumento delle radiazioni UV, che danneggiano il rendimento di alcune culture, come quella del mais; Uomo: gli idrocarburi con funzioni carboniliche presenti nell'aria provocano: irritazione agli occhi, ai rivestimenti cutanei ed alle prime vie respiratorie. Gli idrocarburu clorurati leggeri, in concentrazioni elevate possono essere tossici. Gli idrocarburi polinucleari e il benzene sono i più pericolosi poichè sono cancerogeni. L’idrocarburo più pericoloso per la salute umana è sicuramente il benzene, che è assorbito nel sangue in percentuale tra il 28 e 50% della quantità inalata; numerosi studi su lavoratori esposti a benzene hanno dimostrato aumento di incidenza di leucemia. Tuttavia, la nostra società non può fare a meno dei gas idrocarburi e per questo sono state approvate normative come il Protocollo di Kyoto per regolamentare l’uso di questi importanti gas, che trovano impiego in molteplici ambiti della vita industriale e domestica.

GRAZIE PER L'ATTENZIONE

PRESENTAZIONE DI NICOLA LANZI, OLIVIA DA COL, FLAVIA CASONI, NICOLA FIERRO, DOMENICA MORINI

GLI ALIFATICI

Gli idrocarburi alifatici comprendono composti che non contengono anelli benzenici nella loro struttura e si dividono in due principali sottocategorie: aciclici e ciclici. Gli aciclici, o idrocarburi a catena aperta, possono essere lineari o ramificati, mentre i ciclici presentano una catena chiusa a forma di anello. Gli alifatici si distinguono inoltre tra saturi e insaturi: Alcani (saturi): presentano solo legami semplici tra gli atomi di carbonio. Un esempio comune è il metano (CH₄). Alcheni (insaturi): hanno almeno un doppio legame carbonio-carbonio, come l’etilene (C₂H₄). Alchini (insaturi): contengono un triplo legame carbonio-carbonio, come l’acetilene (C₂H₂). Questi composti hanno una grande varietà di usi, dai combustibili ai solventi, e sono noti per la loro infiammabilità e versatilità chimica.

GLI AROMATICI

Gli idrocarburi aromatici, invece, noti anche come areni, sono caratterizzati dalla presenza di uno o più anelli benzenici (C₆H₆). L’anello benzenico è una struttura ciclica a sei atomi di carbonio con una particolare stabilità dovuta alla delocalizzazione elettronica. Non a caso, questa proprietà conferisce agli idrocarburi aromatici una maggiore resistenza alle reazioni chimiche rispetto agli alifatici. Inoltre, gli aromatici si dividono in: Monociclici, che contengono un solo anello benzenico, come il benzene. Policiclici, che presentano più anelli benzenici condensati tra loro, come il naftalene.

inquinamento dell aria

Gli idrocarburi sono dannosi in presenza di NOx e O3 in quanto responsabili dello smog fotochimico, sono aggressivi per i manufatti organici (materie plastiche e gomme), contribuiscono a sporcare le superfici dei materiali favorendone la degradazione. La presenza di idrocarburi in atmosfera deriva dall’evaporazione dai punti di lavorazione e dalla combustione incompleta del carbone e dei combustibili liquidi, dalla combustione dei rifiuti e dalla lavorazione del petrolio. Anche i veicoli emettono idrocarburi al pari delle industrie petrolchimiche e dei depositi o distributori di carburante. Nelle aree urbane le principali sorgenti di idrocarburi sono i gas di scarico degli autoveicoli, in particolare i motori a benzina e diesel. Non manca la presenza di idrocarburi connessa a emissioni di solventi ad uso industriale o di altri prodotti riconducibili a cicli produttivi. Tipici dell'area tessile sono gli alchilbenzeni, utilizzati come oleanti di filatura ed immessi in atmosfera nei processi di asciugatura dei tessuti. Piccole quantità di idrocarburi, diversi dal metano, possono svilupparsi anche in processi fermentativi da specie vegetali o da fenomeni di putrefazione (processi che hanno originato del resto tutti i combustibili fossili) ed avere quindi origine naturale.

inquinamento del mare

Gli idrocarburi sono gli inquinanti principali del mare per la elevata richiesta di ossigeno che li caratterizza e per la capacità di creare traumi agli ecosistemi interferendo con le reti trofiche. Forse non lo sai, ma ogni mese sono immesse in mare 3-4 tonnellate di petrolio e tra le principali fonti di inquinamento marino (e non solo) ci sono: impianti offshore che sono ~ 1.5% Perdite dalle navi 45% che quindi rappresentano la maggiore fonte d’inquinamento Scarichi urbani e industriali Raffinerie Sorgenti naturali Atmosfera