Fundamentos de la Química del Petróleo: Hidrocarburos, Destilación y Compuestos Orgánicos
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Introducción a la Química Orgánica y el Petróleo
La Química Orgánica es la química de los compuestos que contienen carbono. Muchos compuestos orgánicos, como las proteínas, los hidratos de carbono y los ácidos nucleicos, son los principales constituyentes de los organismos vivos. Por otra parte, muchos de los compuestos químicos de mayor uso se obtienen por síntesis orgánica a partir de los hidrocarburos presentes en el petróleo y en el gas natural.
El Petróleo: Definición y Origen
El petróleo es un combustible fósil que se forma durante un largo proceso iniciado hace millones de años. En ese lapso, los restos de animales y plantas se almacenaron en las cuencas de sedimentación, en ambientes caracterizados por la lenta degradación y el escaso nivel de oxígeno. Al depositarse nuevos sedimentos, se dieron condiciones de elevadas temperaturas y presiones capaces de convertir los restos de animales y plantas en petróleo.
El petróleo es un recurso natural no renovable, es decir, que no se generará en un corto lapso. Se trata de un líquido oleoso bituminoso compuesto por una mezcla de diferentes sustancias llamadas hidrocarburos.
Definiciones Clave
- Petróleo
- Es una solución de hidrocarburos sólidos y gaseosos disueltos en hidrocarburos líquidos.
- Hidrocarburos
- Son compuestos orgánicos binarios formados exclusivamente por átomos de C y de H.
Procesos de Refinación del Petróleo
Para aprovechar el petróleo, es necesario separarlo en sus diferentes componentes mediante procesos de destilación.
Destilación Primaria
La destilación primaria calienta un líquido hasta convertirlo en vapores. El petróleo se separa en sus diferentes componentes de forma gaseosa y estos, después, al condensarse, vuelven a un estado normal a temperatura ambiente.
- Productos obtenidos: Nafta, queroseno (kerosene) y gasóleo (gas oil).
- Principio: Se mantiene la cantidad de átomos (no hay ruptura molecular).
Destilación Secundaria (Cracking)
Las fracciones pesadas se calientan a 500 °C a presiones de 500 atm, en presencia de sustancias auxiliares: catalizadores, que intervienen en el proceso. La molécula de hidrocarburo con muchos átomos de carbono se rompe, formando hidrocarburos más livianos, de menor número de átomos de carbono en su molécula.
Productos Derivados del Petróleo
Entre los productos finales obtenidos de la refinación se encuentran:
- Plásticos
- Combustibles
- Jabones
Clasificación de los Hidrocarburos
Los hidrocarburos se clasifican según la naturaleza de sus enlaces y su estructura molecular.
Serie Homóloga
Es la serie de los compuestos que pertenecen a la misma familia química.
Hidrocarburos Alifáticos
Los hidrocarburos alifáticos son aquellos de cadena abierta.
1. Alcanos
Son de cadena abierta y saturados, porque tienen el máximo contenido de H debido a que todos los enlaces son simples.
- Fórmula general: CnH2n+2
- Estados de agregación: Los primeros 4 son gases, de 5 a 16 son líquidos y de 16 en adelante, sólidos.
2. Alquenos
Son alifáticos e insaturados porque tienen al menos un enlace covalente doble entre átomos de C.
- Fórmula general: CnH2n
- Estados de agregación: Del 2 al 4 son gases, hasta 15 son líquidos y de ahí son sólidos.
- Propiedades: Solubles en agua y menos pesados que el agua.
3. Alquinos
Son los que tienen al menos 1 enlace covalente triple entre átomos de C, por lo que son insaturados.
- Fórmula general: CnH2n-2
- Estados de agregación: Hasta el 4 son gases, hasta el 15 líquidos y de ahí sólidos.
- Propiedades: Solubles en agua y menos pesados que la misma.