Il convient de noter que les hydrocarbures sont largement distribués dans la nature. La plupart des matières organiques proviennent de sources naturelles. Dans le processus de synthèse des composés organiques, des gaz naturels et associés, du charbon et du lignite, du pétrole, de la tourbe, des produits d'origine animale et végétale sont utilisés comme matières premières.
Sources naturelles d'hydrocarbures : gaz naturels.
Les gaz naturels sont des mélanges naturels d'hydrocarbures de structures diverses et de certaines impuretés gazeuses (sulfure d'hydrogène, hydrogène, dioxyde de carbone) qui remplissent les roches de la croûte terrestre. Ces composés se forment à la suite de l'hydrolyse de substances organiques à de grandes profondeurs dans l'épaisseur de la Terre. On les trouve à l'état libre sous forme d'énormes accumulations - gaz, condensat de gaz et gisements de pétrole et de gaz.
Le principal composant structurel des gaz naturels combustibles est CH₄ (méthane - 98%), С₂Н₆ (éthane - 4,5%), propane (С₃Н₈ - 1,7%), butane (С₄Н₁₀ - 0,8%), pentane (С₅Н₁₂ - 0,6%) . Le gaz de pétrole associé fait partie du pétrole à l'état dissous et en est libéré en raison d'une diminution de la pression lorsque le pétrole remonte à la surface. Dans les gisements de gaz et de pétrole, une tonne de pétrole contient de 30 à 300 m². m de gaz. Les sources naturelles d'hydrocarbures sont un combustible précieux et une matière première pour l'industrie de la synthèse organique. Le gaz est fourni aux entreprises de traitement du gaz, où il est traité (pétrole, adsorption à basse température, condensation et rectification). Il est divisé en composants distincts, chacun étant utilisé à des fins spécifiques. Par exemple, à partir du gaz de synthèse du méthane, qui sont les matières premières de base pour la production d'autres hydrocarbures, l'acétylène, le méthanol, le méthanal, le chloroforme.
Sources naturelles d'hydrocarbures : pétrole.
Le pétrole est un mélange complexe composé principalement d'hydrocarbures naphténiques, paraffiniques et aromatiques. La composition du pétrole comprend des substances asphalto-résineuses, des mono- et disulfures, des mercaptans, du thiophène, du thiophane, du sulfure d'hydrogène, de la pipéridine, de la pyridine et de ses homologues, ainsi que d'autres substances. Sur la base des produits, plus de 3 000 produits différents sont obtenus à l'aide de méthodes de synthèse pétrochimique, incl. éthylène, benzène, propylène, dichloroéthane, chlorure de vinyle, styrène, éthanol, isopropanol, butylènes, plastiques divers, fibres chimiques, colorants, détergents, médicaments, explosifs, etc.
La tourbe est une roche sédimentaire d'origine végétale. Cette substance est utilisée comme combustible (principalement pour les centrales thermiques), comme matière première chimique (pour la synthèse de nombreuses substances organiques), comme litière antiseptique dans les exploitations agricoles, notamment dans les élevages de volailles, comme composant d'engrais pour le jardinage et récoltes des champs.
Sources naturelles d'hydrocarbures : xylème ou bois.
Le xylème est un tissu de plantes supérieures, à travers lequel l'eau et les nutriments dissous proviennent du rhizome du système vers les feuilles, ainsi que d'autres organes végétaux. Il se compose de cellules à coque rigide, qui ont un système de conduction vasculaire. Selon le type de bois, il contient différentes quantités de pectine et de composés minéraux (principalement des sels de calcium), de lipides et d'huiles essentielles. Le bois est utilisé comme combustible; l'alcool méthylique, l'acide acétique, la cellulose et d'autres substances peuvent en être synthétisés. A partir de certaines essences de bois, on obtient des colorants (santal, campêche), des tanins (chêne), des résines et des baumes (cèdre, pin, épicéa), des alcaloïdes (plantes de la famille des solanacées, pavot, renoncules, ombrelles). Certains alcaloïdes sont utilisés comme médicaments (chitine, caféine), herbicides (anabasine), insecticides (nicotine).
Origine des énergies fossiles.
Outre le fait que tous les organismes vivants sont constitués de substances organiques, les principales sources de composés organiques sont : le pétrole, le charbon, les gaz de pétrole naturels et associés.
Le pétrole, le charbon et le gaz naturel sont des sources d'hydrocarbures.
Ces ressources naturelles sont utilisées :
· En tant que combustible (source d'énergie et de chaleur) - c'est la combustion conventionnelle ;
Sous forme de matières premières pour un traitement ultérieur - c'est la synthèse organique.
Théories de l'origine des substances organiques:
1- Théorie de l'origine organique.
Selon cette théorie, des dépôts se sont formés à partir des restes d'organismes végétaux et animaux éteints, qui se sont transformés en un mélange d'hydrocarbures dans l'épaisseur de la croûte terrestre sous l'action de bactéries, de hautes pressions et de températures.
2- Théorie de l'origine minérale (volcanique) du pétrole.
Selon cette théorie, le pétrole, le charbon et le gaz naturel se sont formés au stade initial de la formation de la planète Terre. Dans ce cas, les métaux combinés avec du carbone, formant des carbures. À la suite de la réaction des carbures avec la vapeur d'eau, des hydrocarbures gazeux se sont formés dans les profondeurs de la planète, en particulier du méthane et de l'acétylène. Et sous l'influence du chauffage, des radiations et des catalyseurs, d'autres composés contenus dans l'huile se sont formés à partir d'eux. Dans les couches supérieures de la lithosphère, les composants pétroliers liquides s'évaporent, le liquide s'épaissit, se transforme en asphalte puis en charbon.
Cette théorie a été exprimée pour la première fois par D.I. Mendeleev, puis au XXe siècle, le scientifique français P. Sabatier a simulé le processus décrit en laboratoire et a obtenu un mélange d'hydrocarbures similaire au pétrole.
composant principal gaz naturel est le méthane. Il contient également de l'éthane, du propane, du butane. Plus le poids moléculaire de l'hydrocarbure est élevé, moins il est contenu dans le gaz naturel.
Application: Lorsque le gaz naturel est brûlé, beaucoup de chaleur est libérée, il sert donc de combustible économe en énergie et bon marché dans l'industrie. Le gaz naturel est également une source de matières premières pour l'industrie chimique : production d'acétylène, d'éthylène, d'hydrogène, de suie, de divers plastiques, d'acide acétique, de colorants, de médicaments et d'autres produits.
Gaz de pétrole associés trouve naturellement au-dessus de l'huile ou y est dissous sous pression. Auparavant, les gaz de pétrole associés n'étaient pas utilisés, ils étaient brûlés. Actuellement, ils sont capturés et utilisés comme carburant et matières premières chimiques précieuses. Les gaz associés contiennent moins de méthane que le gaz naturel, mais ils contiennent beaucoup plus de ses homologues. Les gaz de pétrole associés sont séparés en une composition plus étroite.
Par exemple : essence naturelle - un mélange de pentane, d'hexane et d'autres hydrocarbures est ajouté à l'essence pour améliorer le démarrage du moteur ; la fraction propane-butane sous forme de gaz liquéfié est utilisée comme combustible ; le gaz sec - de composition similaire au gaz naturel - est utilisé pour produire de l'acétylène, de l'hydrogène et également comme carburant.Parfois, les gaz de pétrole associés sont soumis à une séparation plus poussée et des hydrocarbures individuels en sont extraits, à partir desquels des hydrocarbures insaturés sont ensuite obtenus.
Le charbon reste l'un des combustibles et des matières premières les plus courants pour la synthèse organique. Quels types de charbon existe-t-il, d'où vient le charbon et quels produits sont utilisés pour l'obtenir - telles sont les principales questions que nous examinerons aujourd'hui dans la leçon. En tant que source de produits chimiques, le charbon a été utilisé plus tôt que le pétrole et le gaz naturel.
Le charbon n'est pas une substance individuelle. Il est constitué de : carbone libre (jusqu'à 10%), de substances organiques contenant, outre le carbone et l'hydrogène, de l'oxygène, du soufre, de l'azote, des minéraux qui restent sous forme de scories lors de la combustion du charbon.
Le charbon est un combustible fossile solide d'origine organique. Selon l'hypothèse biogénique, il s'est formé à partir de plantes mortes à la suite de l'activité vitale de micro-organismes au Carbonifère de l'ère paléozoïque (il y a environ 300 millions d'années). Le charbon est moins cher que le pétrole, il est mieux réparti dans la croûte terrestre, ses réserves naturelles dépassent de loin celles du pétrole et, selon les scientifiques, ne seront pas épuisées avant un siècle.
La formation de charbon à partir de résidus végétaux (coalification) se déroule en plusieurs étapes : tourbe - lignite - houille - anthracite.
Le processus de coalification consiste en une augmentation progressive de la teneur relative en carbone de la matière organique en raison de son appauvrissement en oxygène et en hydrogène. La formation de tourbe et de charbon brun résulte de la décomposition biochimique de résidus végétaux sans oxygène. La transformation du lignite en pierre se produit sous l'influence de températures et de pressions élevées associées aux processus de formation de montagnes et volcaniques.
Objectifs de la leçon:
Formation:
- Développer l'activité cognitive des élèves.
- Faire connaître aux étudiants les sources naturelles d'hydrocarbures : pétrole, gaz naturel, charbon, leur composition et leurs procédés de traitement.
- Étudier les principaux gisements de ces ressources à l'échelle mondiale et en Russie.
- Montrer leur importance dans l'économie nationale.
- Considérez les questions de protection de l'environnement.
Éducatif:
- Susciter l'intérêt pour l'étude du sujet, inculquer la culture de la parole dans les cours de chimie.
Développement:
- Développer l'attention, l'observation, la capacité d'écoute et de tirer des conclusions.
Méthodes et techniques pédagogiques :
- Approche perceptive.
- Approche gnostique.
- approche cybernétique.
Équipement: Tableau interactif, multimédia, manuels électroniques MarSTU, Internet, collections "Pétrole et principaux produits de son traitement", "Charbon et principaux produits de son traitement".
Pendant les cours
I. Moment organisationnel.
Je présente le but et les objectifs de cette leçon.
II. Partie principale.
Les principales sources naturelles d'hydrocarbures sont : le pétrole, le charbon, les gaz de pétrole naturels et associés.
Le pétrole est "l'or noir" (J'initie les élèves à l'origine du pétrole, les principales réserves, la production, la composition du pétrole, les propriétés physiques, les produits raffinés).
Dans le processus de rectification, l'huile est divisée en les fractions suivantes :
Je démontre des échantillons de fractions de la collection (la démonstration est accompagnée d'une explication).
- Gaz de fractionnement- un mélange d'hydrocarbures de bas poids moléculaire, principalement du propane et du butane, avec t d'ébullition jusqu'à 40°C,
- Fraction d'essence (essence)- composition HC C 5 H 12 à C 11 H 24 (Eb t 40-200°C, avec une séparation plus fine de cette fraction, gasoil(éther de pétrole, 40 - 70°C) et essence(70 - 120°С),
- Fraction naphta- composition HC de C 8 H 18 à C 14 H 30 (point d'ébullition t 150 - 250°C),
- Fraction de kérosène- composition HC de C 12 H 26 à C 18 H 38 (point d'ébullition t 180 - 300°C),
- Gas-oil- Composition HC de C 13 H 28 à C 19 H 36 (bp t 200 - 350°C)
Résidus de raffinage du pétrole - essence- contient des hydrocarbures avec le nombre d'atomes de carbone de 18 à 50. La distillation sous pression réduite à partir de mazout est obtenue huile solaire(S 18 H 28 - S 25 H 52), huiles lubrifiantes(S 28 H 58 - S 38 H 78), pétrolatum et paraffine– les mélanges fusibles d'hydrocarbures solides. Le résidu solide de la distillation du mazout - le goudron et produits de sa transformation - bitume et asphalte utilisé pour la fabrication de revêtements routiers.
Les produits obtenus à la suite de la rectification de l'huile sont soumis à un traitement chimique. L'un d'eux est fissuration.
Le craquage est la décomposition thermique des produits pétroliers, qui conduit à la formation d'hydrocarbures avec un plus petit nombre d'atomes de carbone dans la molécule. (J'utilise le manuel électronique MarSTU, qui décrit les types de fissuration).
Les élèves comparent le craquage thermique et catalytique. (Diapositive numéro 16)
Fissuration thermique.
La séparation des molécules d'hydrocarbures se déroule à une température plus élevée (470-5500 C). Le processus se déroule lentement, des hydrocarbures avec une chaîne non ramifiée d'atomes de carbone se forment. Dans l'essence obtenue à la suite d'un craquage thermique, avec les hydrocarbures saturés, il existe de nombreux hydrocarbures insaturés. Par conséquent, cette essence a une plus grande résistance au cliquetis que l'essence de distillation directe. L'essence de craquage thermique contient de nombreux hydrocarbures insaturés, qui s'oxydent et se polymérisent facilement. Par conséquent, cette essence est moins stable lors du stockage. Lorsqu'il brûle, diverses parties du moteur peuvent se boucher.
craquage catalytique.
La séparation des molécules d'hydrocarbures se déroule en présence de catalyseurs et à une température plus basse (450-5000 C). L'accent est mis sur l'essence. Ils essaient d'obtenir plus et nécessairement de meilleure qualité. Le craquage catalytique est apparu précisément à la suite de la lutte à long terme et obstinée des pétroliers pour améliorer la qualité de l'essence. Comparé au craquage thermique, le processus se déroule beaucoup plus rapidement; dans ce cas, non seulement la division des molécules d'hydrocarbures se produit, mais aussi leur isomérisation, c'est-à-dire des hydrocarbures à chaîne ramifiée d'atomes de carbone se forment. Par rapport à l'essence de craquage thermique, l'essence de craquage catalytique a une résistance au cliquetis encore plus grande.
Charbon. (Je présente aux étudiants l'origine du charbon, les principales réserves, l'exploitation minière, les propriétés physiques, les produits transformés).
Origine: (J'utilise le manuel électronique MarGTU, où ils parlent de l'origine du charbon).
Principaux titres : (diapositive numéro 18) Sur la carte, je montre aux étudiants les plus grands gisements de charbon de Russie en termes de production - ce sont les bassins de Tunguska, Kuznetsk et Pechora.
Exploitation minière:(J'utilise le manuel électronique MarGTU, où ils parlent de l'extraction du charbon).
- gaz de cokerie- qui comprend H 2, CH 4, CO, CO 2, les impuretés NH 3, N 2 et d'autres gaz,
- Goudron de houille- contient plusieurs centaines de substances organiques différentes, dont le benzène et ses homologues, le phénol et les alcools aromatiques, le naphtalène et divers composés hétérocycliques,
- Nadsmolnaya, ou alors eau ammoniaquée- contient de l'ammoniac dissous, ainsi que du phénol, du sulfure d'hydrogène et d'autres substances,
- du Coca– résidu solide de cokéfaction, carbone presque pur.
Gaz naturels et associés au pétrole. (J'initie les élèves aux principales réserves, fabrication, composition, produits transformés).
III. Généralisation.
Dans la partie généralisation de la leçon, en utilisant le programme Turning Point, j'ai fait un test. Les étudiants étaient armés de télécommandes. Lorsqu'une question apparaît à l'écran, en appuyant sur le bouton correspondant, ils choisissent la bonne réponse.
1. Les principaux composants du gaz naturel sont :
- Éthane;
- Propane;
- Méthane;
- Butane.
2. Quelle fraction de distillation d'huile contient de 4 à 9 atomes de carbone dans une molécule ?
- Naphte;
- gazole;
- Essence;
- Kérosène.
3. Quelle est la signification du craquage du pétrole lourd ?
- Obtenir du méthane ;
- Obtention de fractions d'essence à haute résistance à la détonation ;
- Obtention de gaz de synthèse ;
- Obtention d'hydrogène.
4. Quel processus ne s'applique pas au raffinage du pétrole ?
- cokéfaction;
- Distillation fractionnée;
- craquage catalytique;
- Fissuration thermique.
5. Lequel des événements suivants est le plus dangereux pour les écosystèmes aquatiques ?
- Violation de l'étanchéité de l'oléoduc ;
- Déversement d'hydrocarbures à la suite d'un accident de pétrolier ;
- Violation de la technologie lors de la production de pétrole en profondeur sur terre ;
- Transport du charbon par voie maritime.
6. À partir du méthane formant du gaz naturel, obtenez :
- gaz de synthèse;
- Éthylène;
- Acétylène;
- Butadiène.
7. Quelles caractéristiques distinguent l'essence de craquage catalytique de l'essence de distillation directe ?
- La présence d'alcènes;
- La présence d'alcynes;
- La présence d'hydrocarbures à chaîne ramifiée d'atomes de carbone;
- Haute résistance à la détonation.
Le résultat du test est immédiatement visible à l'écran.
Devoirs:§ 10, exercice 1 - 8
Littérature:
- L.Yu.Alikberova "Chimie divertissante" - M.: "AST-Press", 1999.
- O.S.Gabrielyan, I.G.Ostroumov "Livre de bureau d'un professeur de chimie de 10e année" - M.: "Blik et K", 2001.
- O.S.Gabrielyan, F.N.Maskaev, S.Yu.Ponomarev, V.I.Terenin "Chimie Grade 10".
Les principales sources naturelles d'hydrocarbures sont le pétrole, le gaz, le charbon. La plupart des substances de la chimie organique en sont isolées. Plus d'informations sur cette classe de substances organiques sont discutées ci-dessous.
Composition des minéraux
Les hydrocarbures constituent la classe la plus étendue de substances organiques. Ceux-ci incluent des classes de composés acycliques (linéaires) et cycliques. Répartir les hydrocarbures saturés (limites) et insaturés (insaturés).
Les hydrocarbures saturés comprennent des composés à liaisons simples :
- alcanes- connexions de lignes ;
- cycloalcanes- substances cycliques.
Les hydrocarbures insaturés regroupent les substances à liaisons multiples :
- alcènes- contiennent une double liaison ;
- alcynes- contiennent une triple liaison ;
- alcadiènes- comprend deux doubles liaisons.
Séparément, une classe d'arènes ou d'hydrocarbures aromatiques contenant un cycle benzénique est distinguée.
Riz. 1. Classification des hydrocarbures.
Les hydrocarbures gazeux et liquides sont isolés des minéraux. Le tableau décrit plus en détail les sources naturelles d'hydrocarbures.
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La source |
Sortes |
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Alcanes, cycloalcanes, arènes, oxygène, azote, composés soufrés |
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Méthane avec des impuretés (pas plus de 5 %) : propane, butane, dioxyde de carbone, azote, sulfure d'hydrogène, vapeur d'eau. Le gaz naturel contient plus de méthane que le gaz associé |
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Carbone, hydrogène, soufre, azote, oxygène, hydrocarbures |
Plus de 600 milliards de m 3 de gaz, 500 millions de tonnes de pétrole et 300 millions de tonnes de charbon sont produits chaque année en Russie.
Recyclage
Les minéraux sont utilisés sous une forme transformée. La houille est calcinée sans accès à l'oxygène (cokéfaction) afin d'isoler plusieurs fractions :
- gaz de cokerie- un mélange de méthane, d'oxydes de carbone (II) et (IV), d'ammoniac, d'azote ;
- goudron de houille- un mélange de benzène, ses homologues, phénol, arènes, composés hétérocycliques ;
- eau ammoniaquée- un mélange d'ammoniac, de phénol, d'hydrogène sulfuré ;
- du Coca- le produit final de la cokéfaction contenant du carbone pur.
Riz. 2. Cokéfaction.
L'une des principales branches de l'industrie mondiale est le raffinage du pétrole. Le pétrole extrait des entrailles de la terre est dit brut. Il est en cours de traitement. Tout d'abord, une purification mécanique des impuretés est effectuée, puis l'huile purifiée est distillée pour obtenir diverses fractions. Le tableau décrit les principales fractions d'huile.
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Fraction |
Composé |
Qu'est-ce qu'ils obtiennent |
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Alcanes gazeux du méthane au butane |
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Essence |
Alcanes du pentane (C 5 H 12) à l'undécane (C 11 H 24) |
Essence, éthers |
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Naphte |
Alcanes de l'octane (C 8 H 18) au tétradécane (C 14 H 30) |
Naphta (essence lourde) |
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Kérosène |
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Diesel |
Alcanes du tridécane (C 13 H 28) au nonadécane (C 19 H 36) |
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Alcanes du pentadécane (C 15 H 32) au pentacontane (C 50 H 102) |
Huiles lubrifiantes, gelée de pétrole, bitume, paraffine, goudron |
Riz. 3. Distillation d'huile.
Les hydrocarbures sont utilisés pour produire des plastiques, des fibres, des médicaments. Le méthane et le propane sont utilisés comme combustibles domestiques. Le coke est utilisé dans la production de fer et d'acier. L'acide nitrique, l'ammoniac, les engrais sont produits à partir d'eau ammoniaquée. Le goudron est utilisé dans la construction.
Qu'avons-nous appris ?
À partir du sujet de la leçon, nous avons appris de quelles sources naturelles les hydrocarbures sont isolés. Le pétrole, le charbon, les gaz naturels et associés sont utilisés comme matières premières pour les composés organiques. Les minéraux sont purifiés et divisés en fractions, à partir desquelles des substances adaptées à la production ou à l'utilisation directe sont obtenues. Les carburants liquides et les huiles sont produits à partir du pétrole. Les gaz contiennent du méthane, du propane, du butane utilisés comme combustible domestique. Du charbon, des matières premières liquides et solides sont isolées pour la production d'alliages, d'engrais et de médicaments.
Questionnaire sur le sujet
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Message sur le thème : "Sources naturelles d'hydrocarbures"
Préparé
hydrocarbures
Les hydrocarbures sont des composés constitués uniquement d'atomes de carbone et d'hydrogène.
Les hydrocarbures sont divisés en cycliques (composés carbocycliques) et acycliques.
Les composés cycliques (carbocycliques) sont appelés composés qui comprennent un ou plusieurs cycles constitués uniquement d'atomes de carbone (contrairement aux composés hétérocycliques contenant des hétéroatomes - azote, soufre, oxygène, etc.).
ré.). Les composés carbocycliques, à leur tour, sont divisés en composés aromatiques et non aromatiques (alicycliques).
Les hydrocarbures acycliques comprennent les composés organiques dont le squelette carboné des molécules est constitué de chaînes ouvertes.
Ces chaînes peuvent être formées de liaisons simples (CnH2n+2 alcanes), contenir une double liaison (CnH2n alcènes), deux ou plusieurs doubles liaisons (diènes ou polyènes), une triple liaison (CnH2n-2 alcynes).
Comme vous le savez, les chaînes carbonées font partie de la plupart des substances organiques. Ainsi, l'étude des hydrocarbures revêt une importance particulière, puisque ces composés sont la base structurelle d'autres classes de composés organiques.
De plus, les hydrocarbures, en particulier les alcanes, sont les principales sources naturelles de composés organiques et la base des synthèses industrielles et de laboratoire les plus importantes.
Les hydrocarbures sont la matière première la plus importante pour l'industrie chimique. À leur tour, les hydrocarbures sont assez répandus dans la nature et peuvent être isolés de diverses sources naturelles: pétrole, pétrole et gaz naturel associés, charbon.
Considérons-les plus en détail.
Le pétrole est un mélange complexe naturel d'hydrocarbures, principalement des alcanes linéaires et ramifiés, contenant de 5 à 50 atomes de carbone dans les molécules, avec d'autres substances organiques.
Sa composition dépend fortement du lieu de sa production (gisement), il peut, en plus des alcanes, contenir des cycloalcanes et des hydrocarbures aromatiques.
Les composants gazeux et solides de l'huile sont dissous dans ses composants liquides, ce qui détermine son état d'agrégation. L'huile est un liquide huileux de couleur foncée (du brun au noir) avec une odeur caractéristique, insoluble dans l'eau. Sa densité est inférieure à celle de l'eau. Par conséquent, en y pénétrant, l'huile se répand à la surface, empêchant la dissolution de l'oxygène et des autres gaz de l'air dans l'eau.
De toute évidence, en pénétrant dans les plans d'eau naturels, le pétrole provoque la mort de micro-organismes et d'animaux, entraînant des catastrophes environnementales et même des catastrophes. Il existe des bactéries qui peuvent utiliser les composants de l'huile comme nourriture, les transformant en produits inoffensifs de leur activité vitale. Il est clair que l'utilisation de cultures de ces bactéries est le moyen le plus sûr et le plus prometteur pour l'environnement de lutter contre la pollution par les hydrocarbures au cours de sa production, de son transport et de sa transformation.
Dans la nature, le pétrole et le gaz de pétrole associé, dont il sera question ci-dessous, remplissent les cavités de l'intérieur de la Terre. Étant un mélange de diverses substances, l'huile n'a pas de point d'ébullition constant. Il est clair que chacun de ses composants conserve ses propriétés physiques individuelles dans le mélange, ce qui permet de séparer l'huile en ses composants. Pour ce faire, il est purifié des impuretés mécaniques, des composés soufrés et soumis à la distillation dite fractionnée, ou rectification.
La distillation fractionnée est une méthode physique pour séparer un mélange de composants avec différents points d'ébullition.
Dans le processus de rectification, l'huile est divisée en les fractions suivantes :
Gaz de rectification - un mélange d'hydrocarbures de faible poids moléculaire, principalement du propane et du butane, avec un point d'ébullition allant jusqu'à 40 ° C;
Fraction essence (essence) - hydrocarbures de composition C5H12 à C11H24 (point d'ébullition 40-200 ° C); avec une séparation plus fine de cette fraction, on obtient de l'essence (éther de pétrole, 40-70°C) et de l'essence (70-120°C);
Fraction naphta - hydrocarbures de composition C8H18 à C14H30 (point d'ébullition 150-250°C) ;
Fraction kérosène - hydrocarbures de composition C12H26 à C18H38 (point d'ébullition 180-300°C) ;
Carburant diesel - hydrocarbures de composition C13H28 à C19H36 (point d'ébullition 200-350 ° C).
Le résidu de la distillation de l'huile - mazout - contient des hydrocarbures avec un nombre d'atomes de carbone de 18 à 50. Par distillation sous pression réduite, l'huile solaire (С18Н28-С25Н52), les huiles lubrifiantes (С28Н58-С38Н78), la vaseline et la paraffine sont obtenues à partir de mazout - mélanges fusibles d'hydrocarbures solides.
Le résidu solide de la distillation du mazout - le goudron et ses produits de traitement - le bitume et l'asphalte sont utilisés pour la fabrication des revêtements routiers.
Gaz de pétrole associé
Les champs pétrolifères contiennent, en règle générale, de grandes accumulations de ce que l'on appelle le gaz de pétrole associé, qui est collecté au-dessus du pétrole dans la croûte terrestre et partiellement dissous sous la pression des roches sus-jacentes.
Comme le pétrole, le gaz de pétrole associé est une précieuse source naturelle d'hydrocarbures. Il contient principalement des alcanes, qui ont de 1 à 6 atomes de carbone dans leurs molécules. Évidemment, la composition du gaz de pétrole associé est beaucoup plus pauvre que celle du pétrole. Cependant, malgré cela, il est également largement utilisé à la fois comme carburant et comme matière première pour l'industrie chimique. Jusqu'à il y a quelques décennies, dans la plupart des gisements de pétrole, le gaz de pétrole associé était brûlé comme un ajout inutile au pétrole.
À l'heure actuelle, par exemple, à Sourgout, le plus riche garde-manger pétrolier de Russie, l'électricité la moins chère du monde est produite en utilisant le gaz de pétrole associé comme combustible.
Le gaz de pétrole associé est plus riche en composition de divers hydrocarbures que le gaz naturel. En les divisant en fractions, ils obtiennent :
Essence naturelle - un mélange très volatil composé principalement de lentane et d'hexane;
Mélange propane-butane, composé, comme son nom l'indique, de propane et de butane et se transforme facilement à l'état liquide lorsque la pression augmente;
Gaz sec - un mélange contenant principalement du méthane et de l'éthane.
L'essence naturelle, étant un mélange de composants volatils de faible poids moléculaire, s'évapore bien même à basse température. Cela permet d'utiliser l'essence à essence comme carburant pour les moteurs à combustion interne dans le Grand Nord et comme additif au carburant moteur, ce qui facilite le démarrage des moteurs dans des conditions hivernales.
Un mélange propane-butane sous forme de gaz liquéfié est utilisé comme combustible domestique (bouteilles de gaz que vous connaissez bien dans le pays) et pour le remplissage des briquets.
La transition progressive du transport routier vers le gaz liquéfié est l'un des principaux moyens de surmonter la crise mondiale du carburant et de résoudre les problèmes environnementaux.
Le gaz sec, de composition proche du gaz naturel, est également largement utilisé comme combustible.
Cependant, l'utilisation du gaz de pétrole associé et de ses composants comme carburant est loin d'être la manière la plus prometteuse de l'utiliser.
Il est beaucoup plus efficace d'utiliser des composants de gaz de pétrole associés comme matière première pour la production chimique. L'hydrogène, l'acétylène, les hydrocarbures insaturés et aromatiques et leurs dérivés sont obtenus à partir d'alcanes, qui font partie du gaz de pétrole associé.
Les hydrocarbures gazeux peuvent non seulement accompagner le pétrole dans la croûte terrestre, mais aussi former des accumulations indépendantes - des gisements de gaz naturel.
Gaz naturel
Le gaz naturel est un mélange d'hydrocarbures saturés gazeux de faible poids moléculaire. Le principal composant du gaz naturel est le méthane dont la part, selon les gisements, varie de 75 à 99 % en volume.
En plus du méthane, le gaz naturel contient de l'éthane, du propane, du butane et de l'isobutane, ainsi que de l'azote et du dioxyde de carbone.
Comme le gaz de pétrole associé, le gaz naturel est utilisé à la fois comme carburant et comme matière première pour la production de diverses substances organiques et inorganiques.
Vous savez déjà que l'hydrogène, l'acétylène et l'alcool méthylique, le formaldéhyde et l'acide formique, ainsi que de nombreuses autres substances organiques sont obtenus à partir du méthane, le principal composant du gaz naturel. En tant que combustible, le gaz naturel est utilisé dans les centrales électriques, dans les systèmes de chaudières pour le chauffage de l'eau des bâtiments résidentiels et des bâtiments industriels, dans les hauts fourneaux et la production à foyer ouvert.
En frottant une allumette et en allumant du gaz dans la cuisinière à gaz de la cuisine d'une maison de ville, vous "démarrez" une réaction en chaîne d'oxydation des alcanes qui font partie du gaz naturel.
Charbon
Outre le pétrole, les gaz de pétrole naturels et associés, le charbon est une source naturelle d'hydrocarbures.
0n forme de puissantes couches dans les entrailles de la terre, ses réserves explorées dépassent largement les réserves de pétrole. Comme le pétrole, le charbon contient une grande quantité de diverses substances organiques.
En plus des substances organiques, il comprend également des substances inorganiques, telles que l'eau, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène et, bien sûr, le carbone lui-même - le charbon. L'un des principaux moyens de traitement du charbon est la cokéfaction - calcination sans accès à l'air. À la suite de la cokéfaction, qui s'effectue à une température d'environ 1000 ° C, il se forme:
Gaz de cokerie, qui comprend l'hydrogène, le méthane, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone, les impuretés d'ammoniac, d'azote et d'autres gaz ;
le goudron de houille contenant plusieurs centaines de substances organiques différentes, dont le benzène et ses homologues, le phénol et les alcools aromatiques, le naphtalène et divers composés hétérocycliques ;
supra-goudron, ou eau ammoniacale, contenant, comme son nom l'indique, de l'ammoniac dissous, ainsi que du phénol, du sulfure d'hydrogène et d'autres substances;
coke - résidu solide de cokéfaction, carbone presque pur.
Le coke est utilisé dans la production de fer et d'acier, l'ammoniac est utilisé dans la production d'azote et d'engrais combinés, et l'importance des produits organiques de cokéfaction ne peut être surestimée.
Conclusion : ainsi, le pétrole, le pétrole associé et les gaz naturels, le charbon sont non seulement les sources les plus précieuses d'hydrocarbures, mais font également partie d'un garde-manger unique de ressources naturelles irremplaçables, dont l'utilisation prudente et raisonnable est une condition nécessaire au développement progressif de la société humaine.
Les sources naturelles d'hydrocarbures sont les combustibles fossiles. La plupart des matières organiques proviennent de sources naturelles. Dans le processus de synthèse des composés organiques, des gaz naturels et associés, du charbon et du lignite, du pétrole, du schiste bitumineux, de la tourbe, des produits d'origine animale et végétale sont utilisés comme matières premières.
Quelle est la composition du gaz naturel
La composition qualitative du gaz naturel se compose de deux groupes de composants : organiques et inorganiques.
Les composants organiques comprennent : méthane - CH4 ; propane-C3H8 ; butane-C4H10 ; éthane - C2H4; hydrocarbures plus lourds avec plus de cinq atomes de carbone. Les composants inorganiques comprennent les composés suivants : hydrogène (en petites quantités) - H2 ; dioxyde de carbone - CO2 ; hélium - Non ; azote - N2; sulfure d'hydrogène - H2S.
Quelle sera exactement la composition d'un mélange particulier dépend de la source, c'est-à-dire du gisement. Les mêmes raisons expliquent les diverses propriétés physiques et chimiques du gaz naturel.
Composition chimique
La majeure partie du gaz naturel est le méthane (CH4) - jusqu'à 98 %. La composition du gaz naturel peut également comprendre des hydrocarbures plus lourds :
* éthane (C2H6),
* propane (C3H8),
* butane (C4H10)
- homologues du méthane, ainsi que d'autres substances non hydrocarbonées :
* hydrogène (H2),
* le sulfure d'hydrogène (H2S),
* dioxyde de carbone (CO2),
* azote (N2),
* hélium (He) .
Le gaz naturel est incolore et inodore.
Afin de pouvoir détecter une fuite par l'odorat, une petite quantité de mercaptans, qui ont une forte odeur désagréable, est ajoutée au gaz.
Quels sont les avantages du gaz naturel par rapport aux autres combustibles
1. extraction simplifiée (ne nécessite pas de pompage artificiel)
2. prêt à l'emploi sans traitement intermédiaire (distillation)
transport à l'état gazeux et liquide.
4. émissions minimales de substances nocives lors de la combustion.
5. commodité de fournir du combustible déjà à l'état gazeux lors de sa combustion (moindre coût des équipements utilisant ce type de combustible)
réserves plus importantes que les autres carburants (valeur/marché inférieur)
7. utilisation dans des secteurs plus larges de l'économie que les autres combustibles.
une quantité suffisante dans les entrailles de la Russie.
9. Les émissions du carburant lui-même lors d'accidents sont moins toxiques pour l'environnement.
10. température de combustion élevée à utiliser dans les organigrammes de l'économie nationale, etc., etc.
Application dans l'industrie chimique
Il est utilisé pour produire des plastiques, de l'alcool, du caoutchouc, des acides organiques. Ce n'est qu'avec l'utilisation du gaz naturel qu'il est possible de synthétiser des produits chimiques qui ne peuvent tout simplement pas être trouvés dans la nature, comme le polyéthylène.
le méthane est utilisé comme matière première pour la production d'acétylène, d'ammoniac, de méthanol et de cyanure d'hydrogène. Dans le même temps, le gaz naturel est la principale matière première de base dans la production d'ammoniac. Près des trois quarts de tout l'ammoniac est utilisé pour la production d'engrais azotés.
Le cyanure d'hydrogène, déjà obtenu à partir d'ammoniac, ainsi que l'acétylène servent de matière première initiale pour la production de diverses fibres synthétiques. L'acétylène peut être utilisé pour produire diverses couches, qui sont assez largement utilisées dans l'industrie et dans la vie quotidienne.
Elle produit également de la soie d'acétate.
Le gaz naturel est l'un des meilleurs combustibles utilisés pour les besoins industriels et domestiques. Sa valeur en tant que carburant réside également dans le fait que ce carburant minéral est assez respectueux de l'environnement. Lorsqu'il est brûlé, beaucoup moins de substances nocives apparaissent par rapport aux autres types de carburant.
Les produits pétroliers les plus importants
De l'huile dans le processus de traitement du carburant (liquide et gazeux), des huiles et graisses lubrifiantes, des solvants, des hydrocarbures individuels - éthylène, propylène, méthane, acétylène, benzène, toluène, xylo, etc., des mélanges solides et semi-solides d'hydrocarbures ( paraffine, gelée de pétrole, cérésine), bitume de pétrole, noir de carbone (suie), acides de pétrole et leurs dérivés.
Les carburants liquides obtenus par raffinage du pétrole sont divisés en carburants pour moteurs et pour chaudières.
Les combustibles gazeux comprennent les gaz combustibles liquéfiés d'hydrocarbures utilisés pour les services domestiques. Ce sont des mélanges de propane et de butane dans des proportions différentes.
Les huiles lubrifiantes conçues pour fournir une lubrification liquide dans diverses machines et mécanismes sont divisées, selon l'application, en huiles industrielles, turbine, compresseur, transmission, isolantes, moteur.
Les graisses sont des huiles de pétrole épaissies avec des savons, des hydrocarbures solides et d'autres épaississants.
Les hydrocarbures individuels obtenus à la suite du traitement du pétrole et du gaz de pétrole servent de matières premières pour la production de polymères et de produits de synthèse organique.
Parmi ceux-ci, les plus importants sont les limitants - méthane, éthane, propane, butane ; insaturé - éthylène, propylène; aromatique - benzène, toluène, xylènes. En outre, les produits de raffinage du pétrole sont des hydrocarbures saturés de poids moléculaire élevé (C16 et supérieur) - paraffines, cérésines, utilisés dans l'industrie de la parfumerie et comme épaississants pour les graisses.
Le bitume de pétrole, obtenu à partir de résidus d'huiles lourdes par oxydation, est utilisé pour la construction de routes, pour la production de matériaux de couverture, pour la préparation de vernis d'asphalte et d'encres d'imprimerie, etc.
L'un des principaux produits du raffinage du pétrole est le carburant, qui comprend l'essence d'aviation et l'essence à moteur.
Quelles sont les principales sources naturelles d'hydrocarbures que vous connaissez ?
Les sources naturelles d'hydrocarbures sont les combustibles fossiles.
La plupart des matières organiques proviennent de sources naturelles. Dans le processus de synthèse des composés organiques, des gaz naturels et associés, du charbon et du lignite, du pétrole, du schiste bitumineux, de la tourbe, des produits d'origine animale et végétale sont utilisés comme matières premières.
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Réponses au paragraphe 19
1. Quelles sont les principales sources naturelles d'hydrocarbures que vous connaissez ?
Pétrole, gaz naturel, schiste, charbon.
Quelle est la composition du gaz naturel ? Indiquer sur la carte géographique les gisements les plus importants : a) gaz naturel ; ébullition; c) charbon.
3. Quels sont les avantages du gaz naturel par rapport aux autres combustibles ? A quoi sert le gaz naturel dans l'industrie chimique ?
Le gaz naturel, comparé à d'autres sources d'hydrocarbures, est le plus facile à extraire, à transporter et à traiter.
Dans l'industrie chimique, le gaz naturel est utilisé comme source d'hydrocarbures de faible poids moléculaire.
4. Écrivez les équations des réactions d'obtention : a) de l'acétylène à partir du méthane ; b) caoutchouc chloroprène à partir d'acétylène ; c) tétrachlorure de carbone à partir de méthane. 
5. Quelle est la différence entre les gaz de pétrole associés et le gaz naturel ?
Les gaz associés sont des hydrocarbures volatils dissous dans l'huile.
Leur isolement se fait par distillation. Contrairement au gaz naturel, il peut être rejeté à n'importe quel stade du développement d'un champ pétrolier.
6. Décrire les principaux produits obtenus à partir des gaz de pétrole associés.
Principaux produits : méthane, éthane, propane, n-butane, pentane, isobutane, isopentane, n-hexane, n-heptane, hexane et isomères de l'heptane.
Nommez les produits pétroliers les plus importants, indiquez leur composition et leurs domaines d'application. 
8. Quelles huiles lubrifiantes sont utilisées dans la production ?
Huiles moteur pour transmission, émulsions industrielles, lubrifiants-refroidisseurs pour machines-outils, etc.
Comment s'effectue le raffinage du pétrole ? 
10. Qu'est-ce que le craquage d'huile ? Écrire une équation pour les réactions de séparation des hydrocarbures 
et 
au cours de ce processus. 
Pourquoi est-il possible d'obtenir pas plus de 20% d'essence lors de la distillation directe du pétrole ?
Parce que la teneur de la fraction essence dans l'huile est limitée.
12. Quelle est la différence entre le craquage thermique et le craquage catalytique ? Décrire les essences de craquage thermique et catalytique.
En craquage thermique, il est nécessaire de chauffer les réactifs à des températures élevées, en craquage catalytique, l'introduction d'un catalyseur diminue l'énergie d'activation de la réaction, ce qui permet de réduire significativement la température de réaction.
Dans quelle mesure l'essence de craquage peut-elle être distinguée de l'essence de distillation directe ?
L'essence de craquage a un indice d'octane plus élevé que l'essence de distillation directe, c'est-à-dire plus résistant à la détonation et recommandé pour une utilisation dans les moteurs à combustion interne.
14. Qu'est-ce que l'aromatisation de l'huile ? Écrivez les équations de réaction qui expliquent ce processus.
Quels sont les principaux produits issus de la cokéfaction du charbon ?
Naphtalène, anthracène, phénanthrène, phénols et huiles de charbon.
16. Comment le coke est-il produit et où est-il utilisé ?
Le coke est un produit solide poreux gris obtenu en cocoant du charbon à des températures de 950-1100 sans oxygène.
Il est utilisé pour la fonte du fer, comme combustible sans fumée, agent réducteur de minerai de fer et poudre à lever pour les matériaux de charge.
17. Quels sont les principaux produits reçus :
a) à partir de goudron de houille ; b) à partir d'eau de goudron ; c) du gaz de cokerie ? Où sont-ils appliqués ? Quelles substances organiques peut-on obtenir à partir du gaz de four à coke ?
a) benzène, toluène, naphtalène - industrie chimique
b) ammoniac, phénols, acides organiques - industrie chimique
c) hydrogène, méthane, éthylène - carburant.
Rappelons tous les principaux moyens d'obtenir des hydrocarbures aromatiques. Quelle est la différence entre les méthodes d'obtention d'hydrocarbures aromatiques à partir des produits de cokéfaction du charbon et du pétrole ? Écrivez les équations des réactions correspondantes.
Ils diffèrent par leurs méthodes de production : le raffinage primaire du pétrole est basé sur la différence des propriétés physiques de diverses fractions, et la cokéfaction est basée uniquement sur les propriétés chimiques du charbon.
Expliquez comment, dans le processus de résolution des problèmes énergétiques du pays, les modes de traitement et d'utilisation des ressources naturelles en hydrocarbures seront améliorés.
Recherche de nouvelles sources d'énergie, optimisation des procédés de production et de raffinage du pétrole, développement de nouveaux catalyseurs pour réduire le coût de l'ensemble de la production, etc.
20. Quelles sont les perspectives d'obtention de combustible liquide à partir du charbon ?
À l'avenir, il est possible d'obtenir du combustible liquide à partir du charbon, à condition que le coût de sa production soit réduit.
Tache 1.
On sait que le gaz contient des fractions volumiques de 0,9 méthane, 0,05 éthane, 0,03 propane, 0,02 azote. Quel volume d'air est nécessaire pour brûler 1 m3 de ce gaz dans des conditions normales ? 
Tâche 2.
Quel volume d'air (N.O.) est nécessaire pour brûler 1 kg d'heptane ? 
Tâche 3. Calculer quel volume (en l) et quelle masse (en kg) de monoxyde de carbone (IV) seront obtenus en brûlant 5 moles d'octane (n.o.). 
Les principales sources d'hydrocarbures sur notre planète sont gaz naturel, huile et charbon. Des millions d'années de conservation dans les entrailles de la terre ont résisté aux hydrocarbures les plus stables : saturés et aromatiques.
Le gaz naturel se compose principalement de méthane avec des impuretés d'autres alcanes gazeux, d'azote, de dioxyde de carbone et de certains autres gaz; le charbon contient principalement des polycycliques Hydrocarbures aromatiques.
Le pétrole, contrairement au gaz naturel et au charbon, contient toute la gamme des composants :
D'autres substances sont également présentes dans le pétrole: composés organiques hétéroatomiques (contenant du soufre, de l'azote, de l'oxygène et d'autres éléments), de l'eau contenant des sels dissous, des particules solides d'autres roches et d'autres impuretés.
Intéressant à savoir On trouve aussi des hydrocarbures dans l'espace, y compris sur d'autres planètes.
Par exemple, le méthane constitue une grande partie de l'atmosphère d'Uranus et est responsable de sa couleur turquoise claire vue à travers un télescope. L'atmosphère de Titan, le plus grand satellite de Saturne, est constituée principalement d'azote, mais contient également des hydrocarbures méthane, éthane, propane, éthine, propyne, butadiine et leurs dérivés ; parfois il pleut du méthane et des rivières d'hydrocarbures se jettent dans des lacs d'hydrocarbures à la surface de Titan.
La présence d'hydrocarbures insaturés, ainsi que d'hydrogène saturé et moléculaire, est due à l'effet du rayonnement solaire.
Mendeleev possède l'expression : "Brûler de l'huile équivaut à chauffer le four avec des billets de banque." Grâce à l'émergence et au développement des technologies de raffinage du pétrole, au 20e siècle, le pétrole est devenu le carburant le plus précieux. source de matière première pour l'industrie chimique.
Les produits pétroliers sont actuellement utilisés dans presque toutes les industries.
Le raffinage primaire du pétrole est formation, c'est-à-dire la purification du pétrole des impuretés inorganiques et du gaz de pétrole dissous dans celui-ci, et distillation, c'est-à-dire la division physique en factions en fonction du point d'ébullition :
Du mazout restant après la distillation du pétrole à pression atmosphérique, sous l'action du vide, des composants de poids moléculaire élevé sont isolés, adaptés à la transformation en huiles minérales, carburants et autres produits, et le reste - le goudron- utilisé pour la production de bitume.
Dans le processus de raffinage du pétrole, les fractions individuelles sont soumises à transformations chimiques.
Ce sont le craquage, le reformage, l'isomérisation et bien d'autres procédés qui permettent d'obtenir des hydrocarbures insaturés et aromatiques, des alcanes ramifiés et d'autres produits pétroliers de valeur. Certains d'entre eux sont consacrés à la production de carburants de haute qualité et de divers solvants, et certains sont des matières premières pour la production de nouveaux composés et matériaux organiques pour diverses industries.
Mais il ne faut pas oublier que les réserves d'hydrocarbures dans la nature se reconstituent beaucoup plus lentement que l'humanité ne les consomme, et le processus de traitement et de combustion des produits pétroliers introduit de fortes déviations dans l'équilibre chimique de la nature.
Bien sûr, tôt ou tard, la nature rétablira l'équilibre, mais cela peut se transformer en de graves problèmes pour l'homme. Par conséquent, il est nécessaire nouvelles technologies afin de s'éloigner de l'utilisation des hydrocarbures comme carburant à l'avenir.
Pour résoudre ces problèmes mondiaux, il faut développement de la science fondamentale et une profonde compréhension du monde qui nous entoure.