Petróleo, gas natural e alótropos do carbono: propiedades, obtención e usos industriais

Petróleo e os seus derivados

Petróleo e os seus derivados.

É un líquido escuro, pegañento, oloroso e máis lixeiro que a auga.

É unha mestura de hidrocarburos.

Atópase en xacementos subterráneos formando grandes bolsas entre rochas impermeables.

Procede da descomposición anaeróbica de grandes masas de restos orgánicos, sometidos a elevadas temperaturas e presións, que foron sepultados en concas sedimentarias mariñas fai millóns de anos.

Fracción do petróleo

Fracción do petróleo. O petróleo bruto trasládase a unha refinería para o seu tratamento.

1. Fraccionamento: separar os compoñentes do petróleo en función das temperaturas de ebulición mediante a destilación fraccionada.
2. Craqueo: romper fraccións máis pesadas en outras máis lixeiras (por exemplo, gasolinas).
3. Craqueo catalítico: realízase o proceso en presenza de catalizadores, o que permite obter gasolinas de alta calidade e outros produtos da industria química.
4. Reformado: os produtos obtidos límpanse de impurezas; é moi importante para evitar as emisións de SO₂ (choiva ácida).

A fracción do petróleo de maior consumo é a gasolina. É moi importante que non detone; o poder antidetonante desta substancia indícase mediante o índice de octano.

O petróleo como materia prima

O petróleo como materia prima.
O seu uso prioritario está súperutilizado na nosa sociedade, esgotando este recurso. É moi empregado en disolventes, insecticidas, medicamentos e na obtención de polímeros.

Os polímeros sintéticos máis relevantes son os plásticos, que substitúen a moitos materiais naturais como a madeira, o algodón, etc.

Gas natural

Gas natural:

Constitúese principalmente por alcanos de poucos átomos de carbono, de composición variada.

É inodoro, pero por razóns de seguridade debe olerse. As substancias que se engaden para dar cheiro son os mercaptanos, compostos que conteñen tiol.

Orixe

Orixe. Ten unha orixe semellante á do petróleo. Obtense mediante perforacións no subsolo, onde se atopa en cavidades de rochas impermeables. O proceso de extracción non é sinxelo e as instalacións para facelo poden ser terrestres ou mariñas.

Transporte e almacenamento

Como se transporta e almacena. Unha vez extraído, se licúa, o que permite abaratar o traslado e facelo máis seguro. A condensación conséguese mediante arrefriamento a -160 °C.

O gas natural como combustible

O gas natural como combustible. O seu emprego está a aumentar por varios motivos:

• Produce moito menos CO₂ que outros combustibles fósiles.
• Quémase de forma máis limpa e eficiente.
• É máis versátil.
• A localización dos xacementos é máis diversa.

O metano

O metano: produto natural da descomposición bacteriana anaerobia da materia vexetal subacuática.

En condicións de altas presións e baixas temperaturas ten aspecto de xeo e chámase hidrato de metano.

É un dos gases de efecto invernadoiro.

É o principal compoñente do grisú, gas que se forma nas minas.

Formas alotrópicas do carbono

Formas alotrópicas do carbono:

1. Grafito e diamante

Grafito e diamante: son as formas do carbono máis coñecidas. Teñen propiedades distintas debido á distribución espacial dos átomos e á forma en que se unen. O grafito é máis abundante. Ten estrutura laminar e utilízase como lubricante debido á súa estrutura.

O diamante é menos estable termodinamicamente que outras formas a condicións ordinarias. É un dos sólidos máis duros que se coñecen; a súa temperatura de ebulición e fusión non están claramente definidas. Ten unha estrutura cristalina moi estable.

2. Grafeno

O grafeno. Ten estrutura laminar de unha soa capa de átomos de carbono. Ten menor densidade que o aceiro pero é máis resistente. É un dos mellores condutores de electricidade. Os aparellos electrónicos baseados en grafeno poden ser moito máis rápidos que os de silicio. Ademais, é biocompatible e biodegradable, o que abre aplicacións en medicina rexenerativa.

3. Fullerenos

Os fullerenos. Exemplo típico: C₆₀. Permiten obter novos materiais como superconductores e certos polímeros.

4. Nanotubos de carbono

Nanotubos de carbono.

Son nanoestruturas con propiedades inusuais e moi valiosas para deseñar dispositivos electrónicos e ópticos.

Son máis resistentes que os fíos de aceiro, polo que poderían utilizarse en aplicacións de nanotecnoloxía aplicadas á medicina.

Son excelentes condutores eléctricos, polo que poderían contribuír a resolver o problema da xeración de calor nos dispositivos electrónicos cada vez máis rápidos e pequenos.