Quimica Ahora 1º medio

UNIDAD: EL PETRÓLEO

HISTORIA

- El hombre paleolítico usaba la brea y alquitrán
- La Biblia también menciona el alquitrán
- Los chinos usaban el gas de petróleo para iluminar
- Los indios americanos usaron el petróleo para permeabilizar sus embarcaciones
- En el renacimiento se destilaba petróleo para obtener lubricantes y productos medicinales.
- La revolución industrial reemplaza el aceite de ballena por aceite combustible para lámparas.
- A. Gessner (1852) obtuvo del petróleo, el queroseno un combustible limpio y barato.
- Sillivan dio a conocer una gran gama de productos que se obtenían de destilar petróleo.
- E. Drake (1859) fue quién perforo el primer pozo petrolífero.
- La invención del automóvil y la primera guerra mundial convirtieron la industria del petróleo en una necesidad energética.

ORIGEN DEL PETRÓLEO

Hay varias teorías que explican el origen del petróleo, algunas son:

a) Hipótesis orgánica de Engler (1911)

Al morir los vegetales y animales (materia orgánica), se acumulo en el fondo marino y se fue mezclando y cubriendo de lodo, tierra y rocas, formando depósitos de sedimentos llamadas roca generadora de crudo. La acumulación de otras capas geológicas genero la roca madre y genero condiciones de alta presión y temperatura lo que facilito la acción de bacterias anaeróbicas que transformo lentamente la materia orgánica en hidrocarburos.
Esta teoría es lamas aceptada ya que en todo yacimiento de petróleo se han encontrado restos de fósiles de animales y vegetales.

b) Hipótesis inorgánica de Mendeléev

El petróleo se origino por la acción de agua sobre carburos metálicos generando metano y acetileno, los demás componentes se generaron por reacciones químicas posteriores.

c) Hipótesis inorgánica de T. Gold (1986)

El gas metano que se encuentra en yacimientos petrolíferos, se genero a partir de meteoritos que cayeron durante la formación de la tierra.

PETRÓLEO (Crudo)

El petróleo esta constituido por una mezcla de compuestos sólidos, líquidos y gaseosos, llamados hidrocarburos (compuestos de carbono e hidrógeno), especialmente del tipo alcano y aromáticos pesados. También pequeñas cantidades de compuestos de nitrógeno, azufre y oxígeno y elementos metálicos en pequeñas cantidades (trazas)

Su color varia de un líquido amarillo pardo a negro y es menos denso que el agua. El petróleo se encuentra junto al gas natural.

COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO

Su composición esta determinada por los tipos de hidrocarburos, según esto los hidrocarburos se clasifican en:

a) Petróleo del tipo parafínico

Es de color claro, fluido de baja densidad, se extrae gran cantidad de gasolina, queroseno y aceite lubricante.

b) Petróleo del tipo asfáltico

Es de color negro, viscoso de elevada densidad, se extrae poca gasolina y aceite lubricante. Deja un residuo asfáltico.

c) Petróleo de base mixta

Tiene características y rendimiento entre las otras dos categorías.

HIDROCARBUROS

Son compuestos orgánicos formados solo por átomos de carbono y hidrógeno. Se clasifican en alifáticos aciclicos (alcanos, alquenos y alquinos), alifáticos cíclicos ( cicloalcanos, cicloalqueno y cicloalquinos) y aromáticos ( bencenos y sus derivados ).


REFINACION DEL PETRÓLEO

- Se extrae mediante profundas perforaciones del mar o tierra
- Debe ser refinado (separar las fracciones) para ser usado como fuente de energías materia prima.
- El crudo extraído se transfiere a depósitos donde se separa el agua, residuos sólidos y gasa natural
- Finalmente es transportado a las refinerías

FRACCIONAMIENTO DEL PETRÓLEO

- En torres de fraccionamiento existentes en las refinerías, el petróleo es sometido a destilación fraccionada, conocido como proceso de Topping o destilación primaria.
-La separación es por diferencia en los puntos de ebullición de las mezclas líquidas
- En la refinería el petróleo se bombea continuamente y se calienta a entre 370 y 400º C en calderas.
- El vapor de petróleo asciende por la columna de fraccionamiento ( las fracciones mas livianas se condensan en la parte alta de la columna y las fracciones mas pesadas en la parte baja )

FRACCIONES

a) Gas (menos de 40ºC , hidrocarburos de 1 a 4 átomos de carbono)

- Metano y etano se comercializan como gas de cañería (gas natural)
- Propano y butano se licuan para ser comercializados en bidones como gas licuado

b) Gasolina (40 -200ºC, de 5 a 12 átomos de carbono)

- Se utiliza en motores de combustión interna y como disolvente industrial
- No se puede usar en automóviles tal como se extrae desde la columna de fraccionamiento

c) Queroseno (200- 300ºC, de 12 a 16 átomos de carbono)

- Se llama parafina líquida, usado en lámparas y estufas
- Es la base para el combustible para aviones de reacción (gas avión)

d) Gasóleo (250- 350 ºC, de 15 a 18 átomos de carbono)

- Se obtiene el combustible Diesel para motores de tractor, locomotoras, camiones y barcos.
- Útil en calderas, calefacción domestica e industrial, motores de termoeléctricas.

e) Aceite lubricante (300 -370º C, de 18 a 20 átomos de carbono)

- Para prepara lubricantes

f) Residuos (fuel oil o aceite combustible)

- Hidrocarburos con más de 20 átomos de carbono que no seevaporar a 370 º C
- Se vuelve a destilar, obteniéndose un destilado (lubricantes para motores de aviones, parafina sólida, vaselina y materia prima para preparar mas gasolina y Diesel) y residuo (asfalto y coque)

MAREA NEGRAS

Derrame accidental de petróleo en el mar. El derrame produce daño ala vida marina, destruye el plancton, causa la muerte de peces, crustáceos y aves.

Los hidrocarburos más livianos se evaporar rápidamente pero los mas pesados flotan sobre la superficie del mar llegando a la costa.

DERIVADOS DEL PETRÓLEO

Los combustibles más importantes para la sociedad actual es la gasolina y el Diesel.

1) LA GASOLINA

- El motor de los automóviles son de combustión interna o explosión
- La mezcla de aire y vapor de gasolina en el cilindro del motor se comprime por el pistón.
- Una bujía enciende la mezcla expulsando el pistón que mueve el eje del motor.

INDICE DE OCTANO U OCTANAJE

- La gasolina es una mezcla de hidrocarburos.
- El índice de octano de una gasolina es una medida de su capacidad antidetonante.
- Las características detonantes de una gasolina se determinan comparándola con una mezcla de n-heptano e isooctano (2,2,4-trimetilpentano )
- El n-heptano: índice de octano 0 (más detonante/ cadena lineal)
- El isooctano o 2,2,4-trimetilpentano: índice de octano 100 ( menos detonantes/ cadena ramificada )
- Si las características de una gasolina son idénticas a la de una mezcla de 97 % de isooctano y 3 % de n-heptano, se le asigna un índice de octano de 97.
- En general los hidrocarburos mas ramificados y los aromáticos tienen índice de octano mayores que los de cadena lineal.

GASOLINA COMERCIAL

- Es una mezcla de gasolina natural y gasolina obtenida de otras fracciones, mediante procesos de craking, polimerización o isomerización.
- Para elevar el octanaje de la gasolina se agrega antidetonantes como; tetraetilplomo (TEP), lo que se llama gasolina con plomo.
- El TEP está prohibido por ser tóxico y se elimina por el tubo de escape del automóvil sustancias con plomo
- La gasolina con plomo genera contaminación ambiental con plomo
- Los hidrocarburos no quemados de la gasolina generan CO (monóxidos de carbono) y
NO x (óxidos de nitrógenos)

CONVERTIDORES CATALITICOS

- Estructura de cerámica impregnada de alumina ( Al2O3 ) y metales como Pt ( platino ), Pa ( paladio ) y Ro ( rodio ) que actúan como catalizadores.
- Su función es transformar los gases tóxicos de la combustión como CO y NOx en gases menos tóxicos como CO2, N2 y agua.

2) COMBUSTIBLE DIESEL

- Se obtiene del gasóleo (15 a 18 átomos de carbono)
- El Diesel es más pesado y aceitoso
- Se evapora más lento y su punto de ebullición es alto
- Más económico porque requiere menos refinación

MOTOR DIESEL

- Se comprime solo el aire elevándose la temperatura aproximadamente a 500ªC, luego se inyecta al aire comprimido el diesel y este se inflama.
- El Diesel es usado en motores de locomotoras, camiones, tractores, barcos, etc.

INDICE DE CETANO

- Es una medida de la tendencia del Diesel a inflamarse espontáneamente.
- El índice de cetano esta referido a una mezcla de n-hexadecano o cetano (índice de cetano 100) y alfa-metilnaftaleno (índice de cetano 0)

PETROQUIMICA

- Del 100 % del petróleo refinado el 90 % es para combustible y el 10 % es para la industria de la petroquímica.
-Mediante diversos procesos químicos la industria de la petroquímica obtiene productos para la vida cotidiana o materia prima como: plásticos, resinas, caucho, fibras sintéticas, fertilizantes, colorantes, material de construcción, explosivos, productos farmacéuticos, alimentos, adhesivos, perfumes, saborizantes , etc.
-Los hidrocarburos más importantes para la industria de la petroquímica son los alquenos ( eteno o etileno ,propeno, butenos ) y los aromáticos ( benceno y tolueno ).

EN CONSECUENCIA, el petróleo

- Es un recurso no renovable ( se agotará algún día )
- Su combustión genera problemas ambientales
- Se acabará la industria de la petroquímica
- Es necesario buscar otras fuentes de energía como; eléctrica, geotérmica, eólica, nuclear, biomasa (se produce por leña, aserrín, papeles, cartones, desechos agrícolas) o biogás (descomposición de desechos orgánicos que generan gas metano).