Química del Petróleo: Composición, Procesos y Propiedades de Hidrocarburos

Petróleo: Composición y Origen

El **petróleo** es un **compuesto químico complejo** que puede presentarse en fases sólida, líquida y gaseosa. Está formado principalmente por **hidrocarburos** y pequeñas proporciones de **nitrógeno**, **azufre**, **oxígeno** y **metales**. Se encuentra de forma natural en **depósitos de roca sedimentaria**, especialmente en zonas que fueron antiguos lechos marinos. Su color varía entre **ámbar** y **negro**.

Se forma a partir de **restos de animales y plantas** que, durante millones de años, son sometidos a **grandes presiones y altas temperaturas** junto con la acción de **bacterias anaeróbicas**. Es un **líquido** que se encuentra mezclado con **gases y agua**, siendo **muy volátil** y tendiendo a gasificarse en contacto con el aire.

Procesos Clave en la Industria Petrolera

Destilación Fraccionada

Es el **proceso de destilación** del **crudo de petróleo**. Se basa en la **diferencia de puntos de ebullición** de sus componentes. Los productos obtenidos se dividen según su **densidad** y **volumen**, permitiendo separar los **hidrocarburos** (principalmente alcanos) en **fracciones** con puntos de ebullición similares.

Cracking Catalítico

Es un proceso donde se transforman **fracciones de petróleo menos valiosas** en **productos más apreciados y de mayor consumo**. Se obtiene al calentar **hidrocarburos de cadena larga** (alcanos) en presencia de **catalizadores** que promueven la **ruptura de moléculas grandes** en otras más pequeñas. El **cracking** se utiliza para transformar **fracciones de alto punto de ebullición** en mezclas de **hidrocarburos** que pueden ser mezcladas con **gasolina**. Cuando el cracking se lleva a cabo en presencia de **hidrógeno**, se denomina **hidrocracking**, resultando en una mezcla de **alcanos libres de impurezas de azufre y nitrógeno**.

Grupos de la Petroquímica

• **Plásticos** (**termoplásticos**, **termoendurecibles** y **poliuretanos**)
• **Fibras sintéticas**
• **Cauchos sintéticos** o **elastómeros**
• **Detergentes**
• **Abonos nitrogenados**

Alcanos Importantes y sus Aplicaciones

Alcanos Gaseosos (C1-C4)

El **metano**, **etano**, **propano** y **butano** son **gases a temperatura ambiente y presión atmosférica**. Los dos primeros (**metano** y **etano**) son difíciles de licuar, manejándose como **gases comprimidos** y requiriendo **muy bajas temperaturas** (proceso de **criogenia**) para su licuefacción. El **propano** y el **butano** se licúan fácilmente a temperatura ambiente y presiones moderadas, almacenándose en **cilindros de baja presión** como **gas licuado de petróleo (GLP)**. Son **excelentes combustibles** y han reemplazado el uso del **gas freón** como refrigerante en algunas aplicaciones.

Alcanos Líquidos (C5-C7)

El **pentano**, **hexano** y **heptano** son los **constituyentes principales de la gasolina**, siendo **muy volátiles** y utilizados como **combustible en motores de combustión interna**.

Combustión de Hidrocarburos

Es una **oxidación rápida** que ocurre a **altas temperaturas**. En el caso de los alcanos, produce **dióxido de carbono** y **agua**.

Propiedades de los Hidrocarburos

Propiedades de los Alcanos

Punto de Ebullición

Aumenta con el incremento del **peso molecular** (o número de carbonos). Disminuye si el alcano es **ramificado**.

Punto de Fusión

Aumenta con el incremento del **peso molecular**. Presenta una tendencia a aumentar con el número de carbonos, siendo generalmente **mayor para alcanos con un número par de carbonos** que para aquellos con un número impar similar. Una **cadena ramificada** tiende a aumentar el punto de fusión debido a un mejor empaquetamiento cristalino.

Densidad

Aumenta con el **tamaño del alcano** (número de carbonos).

Solubilidad

Los alcanos, al ser **compuestos de baja polaridad**, se disuelven en **disolventes no polares** como el **benceno**, el **éter** y el **tetracloruro de carbono**.

Propiedades de los Alquenos

Son **compuestos poco polares**. Son **insolubles en agua**. Solubles en **disolventes no polares** como el **benceno**, el **éter** o el **cloroformo**. Son solubles en **ácido sulfúrico concentrado y frío**, lo que los diferencia de los alcanos.

Punto de Ebullición

Aumenta al incrementar el **número de carbonos** y disminuye al presentar **ramificaciones**.

Punto de Fusión

Aumenta al ser mayor el **número de átomos de carbono**.

Densidad

Aumenta su **densidad** con el incremento del **número de carbonos**.