Chemia. Źródła energii

Chemia. Źródła energii. 1.Paliwa kopalne: gaz ziemny, ropa naftowa, torf, węgle kopalne. 2.Gaz ziemny to mieszanina węglowodorów, którego głównym składnikiem jest metan. Innymi węglowodorami wchodzącymi w skład są: etan, propan, butan oraz azot, tlenek węgla (II), tlenek węgla(IV), hel i siarkowodór. 3.Złoża gazu ziemnego występują przeważnie ze złożami ropy naftowej, a także w kopalniach węgla kamiennego. Z tego powodu nazywa się go gazem kopalnianym 4.Mieszanina metanu z powietrzem jest wybuchowa, gdy metan stanowi w niej 5-15%. Utleniający się gaz ziemny stanowi zagrożenie życia. 5.Nawanianie gazu polega na dodawaniu do niego substancji o silnym zapachu np. związków siarki. 6.Ropa naftowa – olej skalny, to mieszanina węglowodorów innych związków chemicznych, powstała w wyniku rozkładu organizmów roślinnych i zwierzęcych w warunkach beztlenowych. Podstawowy skład chemiczny: -węgiel -wodór -siarka -tlen -azot 7.Właściwości ropy naftowej: Fizyczne Chemiczne -oleista ciecz -charakterystyczny zapach -różne barwy – od żółtej do czarnej -palna, płomień żółty, kopcący -nierozpuszczalna w wodzie 8.Substytucja – charakterystyczna tylko dla alkanów, zachodzi w obecności światła nadfioletowego. H H | | H – C – H + CL2 H – C – CL + HCL | [CL-CL] | H H 9.Odmiany węgla kopalnego. a)antracyt – to odmiana węgla kamiennego o najwyższej zawartości węgla pierwiastkowego. Jest twardy, ma czarną barwę i silny połysk. Niektóre odmiany antracytu wykazują przewodnictwo elektryczne. Stosuje się go jako paliwo, do wytwarzania koksu i produkcji barwników b)węgiel kamienny – jest twardy i kruchy, ma czarną barwę. Powstaje z węgla brunatnego w wyniku przemian beztlenowych zachodzących w wysokiej temp. i pod wysokim ciśnieniem. c)węgiel brunatny – ma barwę brunatną lub prawie czarną, powstaje ze szczątków roślinnych przykrytych grubą warstwą osadów, które uległy przemianom w warunkach beztlenowych d)torf – jest kruchy, ma brunatna barwe lub czarną, powstaje z obumarłych roślin, głównie drzew, które zatonęły w bagnach. Pozbawione dostępu do tlenu z powietrza nie gniły, lecz ulegały stopniowej mineralizacji. Świeżo wydobyty torf może być miękki i zawierać dużo wody. 10.Odmiany alotropowe węgla. a)grafit zastosowania: -wkład do ołówków -elektrody do otrzymywania m.in. chloru, magnezu i sodu -pręty w rektorach atomowych -szczotki do silników elektrycznych Właściwości Charakterystyka struktury fizyczne chemiczne -substancja stała -bezwonny -połączony wiązaniami -miękki -mała aktywność kowalencyjnymi z 3 innymi atomami -tłusty w dotyku chemiczna węgla -ciemnoszare płytki -ulega reakcjom spalania -atomy są ułożone na płaszczyznach -nierozpuszczalny w wodzie -płaszczyzna przypomina plaster -dobrze przewodzi prąd i miodu

Chemia. Źródła energii. ciepło -można przekształcić w diament

b)diament zastosowania: -jubilerstwo -materiały ścierne -elektronika -narzędzia tnące i świdry Właściwości fizyczne chemiczne -substancja stała -bezwonny -kruchy -aktywność chem. -bezbarwne kryształy Mniejsza niż grafitu -nierozpuszczalny w wodzie -spala się w temp. -nie przewodzi prądu wyższej nić 850oC elektrycznego -w podwyższonej temp. -dobrze przewodzi ciepło reaguje m.in. z fluorem -wysoki współczynnik załamania światła -można przekształcić w grafit c)fulereny zastosowania: -fotooptyka i elektronika -izolatory, półprzewodniki i przewodniki -leki przeciw AIDS i raka -metalurgia Właściwości fizyczne chemiczne -substancja stała -bezwonny -kryształy o barwie od żółtej -pod wpływem światła do czerwonobrązowej ulega rozkładowi -metaliczny połysk -reagują z -nierozpuszczalny w wodzie najaktywniejszymi -rozpuszcza się w benzynie litowcami (kolorowe roztwory) -ulegają reakcjom -właściwości nadprzewodzące spalania i półprzewodzące

Charakterystyka struktury -połączony mocnymi wiązaniami kowalencyjnymi z 4 innymi atomami węgla -regularna sieć przestrzenna -równomiernie rozłożone wiązania

Charakterystyka struktury -połączony wiązaniami kowalencyjnymi, symetryczne struktury -każdy atom połączony jest 3 innymi atomami węgla -cząsteczka fulerenu ma kształt piłki futbolowej

d)grafen – jedna warstwa grafitu, przeźroczysty, wytrzymalszy od stali e)karbin – białe kryształy, podwójne lub pojedyncze i potrójne wiązania 11.Alotropy różnią się strukturą wewnętrzną, czego następstwem jest różnica we właściwościach chem. i fiz. 12.Fosfor biały jest białą, lepką bardzo trującą substancją. Przechowuje się w wodzie. 13.Fosfor czerwony jest nietoksyczny, postać ciemnoczerwonego proszku. 14.Destylacja frakcyjna polega na kolejnym doprowadzaniu do wrzenia, oziębienia i skraplania substancji tworzących frakcję. I frakcja – substancje gazowe, II frakcja – benzyna (rozpuszczalnik), III frakcja – nafta, IV frakcja – oleje napędowe, V frakcja – smary i mazut (produkcja smoły i asfaltu).

Chemia. Źródła energii. Frakcje ropy naftowej różnią się właściwościami ponieważ są mieszaninami węglowodorów o różnej liczbie atomów węgla w cząsteczce. 15.Węgiel kamienny przerabia się w zakładach przemysłu koksowniczego – koksowniach. 16.Piroliza węgla (sucha destylacja, pirogenizacja) to proces przeróbki węgla kamiennego polegający na ogrzewaniu go w temp. ok. 1000 oC bez dostępu powietrza. Produkty: -gaz koksowniczy/świetlny (gaz opałowy, surowiec do syntez chemicznych) -woda pogazowa (nawozy sztuczne, amoniak i siarczan (VI) amonu) -smoła węglowa (produkcja tworzyw sztucznych, rozpuszczalników, barwników, leków, materiałów zapachowych, materiałów wybuchowych) -koks (paliwo, produkcja karbidu, produkcja gazu syntezowego przetwarzanego na benzynę, reduktor w procesach hutniczych) 17.Metan pozyskiwany z gazu ziemnego jest surowcem do wytwarzania acetylenu w procesie pirolizy. Produktami są etyn i wodór. 2 CH4 C 2H 2 + 3 H 2 18.Węgiel kamienny poddaje się także zgazowaniu. Proces ten polega na ogrzewaniu węgla z tlenem i przegrzaną parę wodną C + H 2O CO + H2 C + 2 H2 CH4 C + CO2 2 CO 2 C + O2 2 CO 19.Otrzymana mieszanina CO i H2 to tzw. gaz syntezowy, który jest cennym surowcem w przemyśle chemicznym. Stosuje się go do produkcji benzyny i metanolu. 20.Benzyna to mieszanina węglowodorów od 5 – 12 atomów węgla w cząsteczce. Ma budowę niepolarną, jest dobrym rozpuszczalnikiem tłuszczów. 21. Właściwości fizyczne Właściwości chemiczne -ciecz lotna -charakterystyczny zapach -temp. wrzenia 36 – 180/200oC -łatwo palna -bezbarwna -gęstość mniejsza od gęstości -nierozpuszczalna w wodzie -rozpuszcza ciecze oleiste 22.Katalizator to substancja, która bierze udział w reakcji, często ją przyśpiesza, ale nie reaguje z substratami, czyli nie zużywa się. 23.Kraking polega na cięciu węglowodorów o długich łańcuchach w wyniku czego powstaje mieszanina alkanów i alkenów o mniejszych cząsteczkach. Prowadzi się go w warunkach obniżonego lub podwyższonego ciśnienia oraz w obecności katalizatorów. 24.Liczba oktanowa określa odporność benzyny na tzw. spalanie stukowe, czyli nierównomierne. Im bardziej rozgałęzione węglowodory wchodzą w skład tym wyższa liczba oktanowa. Benzyna Pb95 spala się : 95% izooktanu i 5% heptanu 25.Środki przeciwstukowe: -antydetonator ( alkohole – MTBE i ETBE) -reforming(izomeracja) – reakcja przekształcenia węglowodorów o łańcuchach prostych w węglowodory o łańcuchach rozgałęzionych lub pierścieniowych, prowadzi się go w podwyższonej temp., pod wysokim ciśnieniem i w obecności katalizatorów. 26.Zastosowania benzyny: -odkażania i odtłuszczanie skóry -usuwanie resztek plastrów -rozpuszczalnik tłuszczów w laboratoriach chemicznych -w lotniczych silnikach tłokowych -w silnikach z zapłonem iskrowym -wykorzystywana do czyszczenia narzędzi malarskich jako rozpuszczalnik 27.Benzyn – C6H6 jest jednym z produktów reformingu benzyny, należy do węglowodorów aromatycznych, wiązanie zdelokalizowane (elektrony tworzą wspólne wiązanie, które łączy wszystkie atomy węgla).

Chemia. Źródła energii. 28.Gazy cieplarniane to freony (pochodne węglowodorów), CO2, metan, para wodna. Powstają w procesie spalania paliw kopalnych. Zapobiegają utracie powietrza przez Ziemię, stężenie w atmosferze nie jest stałe. Ich brak spowodowałby duże zmiany temp. pow. w ciągu doby, całą powierzchnie ziemi pokryłby lód. Zwiększenie gazów cieplarnianych powoduje wzrost średniej temp. powietrza na Ziemi – globalne ocieplenie (prowadzi do zaniku pokrywy lodowej w górach i okolicach podbiegunowych, podniesienie się poziomu mórz. 29.Kwaśne opady - odpowiednie tlenki łącząc się z parą wodną tworzą kwaśne deszcze. S + O2 SO2 2 NO + O2 2 NO2 NO + NO2 N2O3 30.Smog – tlenki siarki i CO2 osadzają się między cząsteczkami powietrza (pyłów, sadzy) tworząc tzw. mgłę przemysłową. 31.Katastrofy ekologiczne – ropa naftowa przedostająca się do morza unosi się na powierzchni wody, odcinając dostęp tlenu i światła organizmom morskim. Wsiąka też w piasek. Niebezpieczna jest też dla ptaków i ssaków morskich, które je połykają. 32.Źródła energii. -paliwa kopalne -przemiany promieniotwórcze pierwiastków chemicznych b)niewyczerpywalne: -Słońce -woda -wiatr -biopaliw -ciepło wnętrza ziemi 33.Alkany CnH2n+2 Metan – CH4 Etan – C2H6 Propan – C3H8 Butan – C4H10 Pentan – C5H12 Heksan – C6H14 Heptan – C7H16 Oktan – C8H18 Nonan – C9H20 Dekan – C10H22 34.Alkeny CnH2n 35.Aliny CnHn-2 36.Addycja – rodzaj reakcji chemicznej, polegającej na przyłączeniu jednej cząsteczki do drugiej w wyniku czego powstaje tylko jeden produkt bez żadnych produktów ubocznych. W chemii organicznej addycja przebiega zwykle z rozerwaniem wiązania wielokrotnego

37.Substytucja - reakcja chemiczna polegająca na wymianie jednego lub kilku atomów w cząsteczce związku chemicznego.