Πετρέλαιο και υδρογονάνθρακες

Ένα μείγμα, όχι μια ουσία

Το αργό πετρέλαιο δεν είναι χημική ένωση. Είναι μείγμα εκατοντάδων υδρογονανθράκων, από ένα άτομο άνθρακα ως πάνω από εβδομήντα.

Όλα τους είναι το ίδιο είδος μορίου: αλυσίδες άνθρακα με υδρογόνα. Διαφέρουν μόνο στο μήκος — και αυτό αρκεί, γιατί το μήκος καθορίζει το σημείο βρασμού.

Μεγαλύτερο μόριο σημαίνει μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής με τα γειτονικά μόρια, άρα ισχυρότερες δυνάμεις μεταξύ τους, άρα περισσότερη ενέργεια για να ξεκολλήσουν. Ο διαχωρισμός δεν είναι χημικός: είναι φυσικός, και το μόνο εργαλείο του είναι η θερμοκρασία.

Η στήλη κλασματικής απόσταξης

Η στήλη είναι ψυχρή στην κορυφή και καυτή στη βάση. Σύρε τη θερμοκρασία και δες ποιο κλάσμα συμπυκνώνεται εκεί — και πόσο μακριά είναι τα μόριά του.

Θερμοκρασία στη στήλη150°C

ΚλάσμαΝάφθα

Εύρος βρασμού110–180°C

Άτομα άνθρακα8–12

Πρώτη ύλη για πλαστικά, φάρμακα και λιπάσματα. Η αφετηρία της πετροχημείας.

Τα μικρά μόρια ανεβαίνουν ψηλά πριν συμπυκνωθούν· τα μεγάλα μένουν στον πάτο.

Πυρόλυση

Η ζήτηση δεν ταιριάζει με την προσφορά. Η βενζίνη είναι το κλάσμα που θέλει ο κόσμος, αλλά το αργό πετρέλαιο δίνει πολύ περισσότερα βαριά κλάσματα από όσα χρειάζονται.

Η πυρόλυση σπάει μεγάλα μόρια σε μικρότερα, με θερμότητα και καταλύτη:

$$\text{C}_{16}\text{H}_{34} \rightarrow \text{C}_8\text{H}_{18} + \text{C}_8\text{H}_{16}$$

Πρόσεξε ότι το ένα προϊόν είναι αλκάνιο και το άλλο αλκένιο. Δεν γίνεται αλλιώς: τα υδρογόνα του αρχικού μορίου δεν αρκούν για δύο κορεσμένα.

Αυτό είναι διπλό κέρδος, γιατί τα αλκένια είναι η πρώτη ύλη για τα πλαστικά.

Καύση

Πλήρης καύση, με αρκετό οξυγόνο — δίνει διοξείδιο του άνθρακα και νερό:

$$\text{C}_3\text{H}_8 + 5\text{O}_2 \rightarrow 3\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O}$$

Ατελής καύση, με λίγο οξυγόνο — δίνει μονοξείδιο του άνθρακα ή και καθαρό άνθρακα:

$$2\text{C}_3\text{H}_8 + 7\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO} + 8\text{H}_2\text{O}$$

Η διαφορά δεν είναι ακαδημαϊκή. Το $\text{CO}$ είναι άχρωμο, άοσμο και θανατηφόρο: δεσμεύεται στην αιμοσφαιρίνη περίπου $200$ φορές ισχυρότερα από το οξυγόνο, και δεν φεύγει.

Γι' αυτό μια σόμπα υγραερίου σε κλειστό δωμάτιο σκοτώνει. Όχι επειδή καταναλώνει το οξυγόνο — αλλά επειδή, μόλις το οξυγόνο λιγοστέψει, αρχίζει να παράγει $\text{CO}$.

Λυμένα παραδείγματα

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση