Применение углеводородов химия кратко

Обновлено: 07.07.2024

Применение углеводородов. Высокая теплота сгорания углеводородов обусловливает использование их в качестве топлива. МЕТАН в составе природного газа находит все более широкое применение в быту и на производстве. Получило распространение применение пропана и бутана в виде "сжиженного газа", особенно в тех местностях, где нет подводки природного газа. Жидкие углеводороды используются как горючее для двигателей внутреннего сгорания в автомашинах, самолетах и т. д.

Работа состоит из 1 файл

Применение углеводородов.docx

Применение углеводородов. Высо кая теплота сгорания углеводородов обусловливает использование их в качестве топлива. МЕТАН в составе природного газа находит все более широкое применение в быту и на производстве. Получило распространение применение пропана и бутана в виде "сжиженного газа", особенно в тех местностях, где нет подводки природного газа. Жидкие углеводороды используются как горючее для двигателей внутреннего сгорания в автомашинах, самолетах и т. д.

Как весьма доступный углеводород, МЕТАН в се в большей степени используется в качестве химического сырья.

Реакции горения и разложения метана используются в производстве сажи, идущей на получение типографской краски и резиновых изделий из каучука. С этой целью в специальные печи вместе с метаном подают такое количество воздуха, чтобы сгорела лишь часть газа. Под действием развивающейся при горении высокой температуры другая часть разлагается, образуя тонкодисперсную сажу.

В быту чаще всего пользуются жидкими препаратами. Одним из лучших растворителей является вода. Широкое применение в быту находят органические растворители, углеводороды и их производные. Если вода растворяет в основном минеральные вещества, то органические -жиры, смолы, краски и т.д. Рассмотрим несколько органических растворителей, чаще всего применяемых в быту.
Бензины. Их можно разделить на группы:легки, средний, тяжелый.К легким относятуайт-спирит, газолин. Они используются как растворители красок, масел, жиров.

Скипидар — прозрачная жидкость без цвета со специфическим запахом. Является хорошим растворителем масел, смол, жиров, клеев и олифы.
Хлороформ (трихлорметан) — обладает теми же свойствами, что и скипидар, но более сильный растворитель для пластических масс. Ядовит.

Ацетон — легколетучая жидкость, очень огнеопасный растворитель, хранить его необходимо вдалеке от открытого огня в хорошо закрытой таре. Прекрасный растворитель для нитролаков, нитрокрасок, а также масел и жиров.

Толуол, бензол — бесцветные подвижные жидкости со специфическим бензиновым запахом, представители ароматических углеводородов. Летучие и огнеоопасные вещества. Используются в качестве растворителей для веществ органического происхождения.
В быту широко распространены различные спирты.

Метанол (тех. название-древесный спирт) — жидкость со специфическим спиртовым запахом.Смешивается в любых соотношениях с водой и органическими растворителями. Применяется в качестве растворителя для для красителей анилинового ряда. Сильно ядовитое вещество.
Этанол (винный спирт) — наиболее распространенный спирт, с водой смешивается в любых соотнощениях. Хороший растворитель для некоторых смол, лаков и масел, мыл.

Углерод — один из самых распространенных в природе химических элементов. Легче всего он образует разные вариации, соединяясь с атомами водорода. На базе этих двух составляющих и получаются углеводороды.

Природа создает и аккумулирует их в недрах Земли. Всем известные полезные ископаемые — нефть, природный газ, торф и каменный уголь — являются главными природными источниками углеводородов.

Разнообразие природных веществ

Естественные углеводороды очень распространены в природе. При этом они встречаются в твердом, жидком и газообразном состоянии. На это влияют условия, при которых образуется органическое соединение углерода и водорода.

Человечество активно использует основное качество, которым обладают углеводородные ископаемые — при сгорании выделять свет и тепло.

Производимая при этом энергия называется теплотворной способностью. У каждого ископаемого свое значение удельной теплоты сгорания.

Свойства углеводородов различаются в зависимости от их строения.

Поэтому их классифицируют по структуре:

Ациклические (алифатические) — соединения, в которых молекулы формируют незамкнутые прямые или разветвленные цепи.
Циклические (карбоциклические) — класс, отличающийся кольцевым строением атомов углерода.

Кратность углерод—углеродных связей влияет на дальнейшую классификацию. Алифатические углеводороды делятся на предельные и непредельные. Первые — алканы — также называют насыщенными, в них кратные связи отсутствуют, есть только простые. Во вторую подгруппу входят ненасыщенные углеводороды — алкены, алкадиены, алкины, в которых имеются одинарные, двойные или тройные связи.

Аналогично карбоциклические углеводороды также делятся на 2 подгруппы: алициклические (циклоалканы, циклоалкены, циклоалкины) и ароматические (арены).

Практическое применение

Наличие углеводородов в группе полезных ископаемых, относимых к горючим, предполагает использование последних в первую очередь в качестве топлива. Каждый из природных ресурсов имеет свои особенности залегания, добычи и переработки.

Нефть

Является главным источником углеводородов. Нефть представляет собой многокомпонентную жидкость маслянистого характера, состоящую преимущественно из жидких и газообразных углеводородов. В зависимости от преобладания в ее составе алканов, циклоалканов или аренов различают нефть парафиновую, нафтеновую и ароматическую. В чистом виде тот или иной вид встречается редко. В состав нефти входит много прочих соединений, механических примесей и вода.

Месторождения нефти располагаются глубоко в недрах земли, как правило, между слоями породы. Добыча осуществляется с помощью нефтяной вышки, которая выкачивает горючее ископаемое через пробуренную скважину.

Для получения топливных продуктов нефть доставляют на перерабатывающие заводы. Перед транспортировкой горючее ископаемое проходит сепарацию — первичную очистку, в процессе которой удаляются сопутствующие газы, вода и неорганические примеси.

Крекинг, коксование — основной этап переработки. Под воздействием атмосферного давления нефть делится на тяжелые и легкие фракции для выделения компонентов разных видов топлива.

Качество получаемых на этой стадии продуктов требует доработки, поэтому необходим и завершающий этап производства.

Риформинг, изомеризация, гидроочистка заключаются в смешении продуктов вторичной переработки, обогащении их различными компонентами или дополнительной очистке для повышения качественного состава.

Примером может служить повышение октанового числа бензина.

Из нефти производится множество разной продукции для различных сфер применения, к которым относятся: бензин, дизельное топливо, мазут, реактивное топливо, смазочные масла, асфальт, удобрения, спирты, ацетон.

Природный газ

Основным компонентом этого природного ресурса является метан. В незначительном количестве содержит этан, пропан, бутан, а также азот, углекислый газ и сероводород. Без углеводородов не было бы и природного газа. Его залежи образовываются в донных отложениях при анаэробном разложении останков животного и растительного происхождения. Соединение накапливающейся органики с молекулами водорода в глубоких слоях пород под воздействием повышенного давления приводило к аккумулированию углеводородов.

Газ имеет превосходство перед нефтью по эффективности использования, простоте добычи и экономичности. Добыча заключается в бурении скважин на всей площади месторождения. Поскольку газ в чистом виде в природе встречается крайне редко, для отделения его от примесей породы или других химических соединений рядом с местом добычи разворачиваются перерабатывающие комплексы. Например, сопутствующий месторождениям нефти газ имеет большую взрывоопасность при добыче черного золота, поэтому его откачка является обязательным первичным условием.

Значительно экономить на транспортировке позволяет то, что сырье не требует такой очистки, как нефть, для перегонки по газопроводу. На химических заводах газ подвергается вторичной переработке, которая по принципу воздействия на природное сырье подразделяется на следующие виды:

физико-энергетическая переработка;
термохимическая;
химико-каталитическая.

Первый метод предполагает сильное нагревание или охлаждение газа, за счет чего происходит его сжатие и разделение на компоненты. Обычно именно этот способ используется на местах газодобычи.

Суть второй технологии заключается в образовании непредельных углеводородов под воздействием высоких температур и давления.

Третий способ заключается в трансформации метана в синтезированный газ и последующая его переработка. Для этого применяют паровую конверсию. Этот вариант — самый быстрый и экономичный, так как высокая скорость протекания химической реакции избавляет от использования дополнительных катализаторов.

В основном продукты переработки природного газа используют как топливо.

Из прочих составляющих также получают смолы, формальдегиды, аммиак, различные кислоты, которые находят дальнейшее применение в химической, оборонной, пищевой промышленности, в текстильном производстве и многих других отраслях.

Каменный уголь

Нашедший наиболее широкое применение вид ископаемого угля.

Твердое горючее вещество органического (растительного) происхождения, представляющее собой смесь соединений углерода, кислорода, водорода, серы и азота.

Неорганические примеси также присутствуют.

Промышленная добыча угля возможна тремя способами в зависимости от глубины залегания породы, ее твердости и доступности:

Карьерный (разрезной) — открытая добыча.
Шахтный — подземная добыча.
Гидравлический способ — с помощью гидравлического комбайна.

Наиболее качественный уголь получают из шахт, но вместе с тем это самый трудоемкий, дорогой и небезопасный способ добычи.

Способы переработки угля

Пиролиз (коксование) — основан на воздействии высоких температур в безвоздушном пространстве, в результате чего происходит разрушение и трансформация полимерных молекул. Полученный таким образом, кокс является сырьем для металлургической промышленности.

Газификация. Этот метод также применяет высокие температуры, но уже при наличии воздушной среды. Воздействие смеси газов и пара преобразует уголь из твердого состояния в газообразное. Конечным результатом переработки являются железо, никель, кобальт и другие металлы.

Полукоксование — за счет окисления с помощью катализатора при низкотемпературном режиме в 500 °C получают промежуточный продукт в виде смолы. В дальнейшем из нее изготавливают топливо или растворители.

Деструктивная гидрогенизация основана на химической реакции присоединения атомов водорода от молекул катализатора, коим является железосодержащая руда, к молекулам угля. Этот способ превращает твердое топливо в жидкое, так называемую синтетическую нефть.

Множество полезных веществ выполняют важную миссию, обеспечивая процесс жизнедеятельности людей.

В целом если нет технологии получения углеводородов, то и прогресс в развитии человечества как таковой невозможен. Ибо для любого действия нужна энергия, а если ее нет, то не будет и действия.

Представляем вашему вниманию видеоурок, посвящённый теме "Углеводороды". Из этой видеолекции все желающие смогут почерпнуть новую информацию о химии органических веществ. Учитель познакомит вас с удивительным миром соединений углерода, остановившись на углеводородах. Также вы узнаете, почему углеводород образует рекордное количество соединений.

Химия

Алканы (предельные или насыщенные углеводороды) широко применяются в различных сферах жизни человека. Они применяются в качестве топлива, используются в медицине и косметологии, на их основе изготавливают растворители, используют при производстве асфальта и пластмасс. Рассмотрим кратко области применения алканов в различных отраслях производства.

Общие сведения

Алканы — класс предельных (насыщенных) углеводородов. Общая формула — СnH2n+2, где n — число атомов углерода. Самым известным простым представителем является метан.

Алкана в природе находятся в трёх агрегатных состояниях:

Газообразные вещества. Это соединения от C до С4 (метан, этан, пропан, бутан).
Жидкие от С5 до С17 (пентан-гептадекан).
Твёрдые с С18 (октадекан и далее).

Насыщенные углеводороды в твёрдом и газообразном виде не имеют запаха, жидкие обладают характерным запахом бензина.

Предельные углеводороды не растворяются в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях. Прекрасно соединяются друг с другом.

Получение алканов

Основным источником для синтеза насыщенных углеводородов являются природные ресурсы. Они являются главными компонентами природных ископаемых: нефть, природный газ, каменный уголь. Получают их двумя способами:

При промышленном способе получения алканы выделяют из природных запасов, которые считаются неиссякаемыми. Нахождением и разработкой месторождений занимаются геологи.

Природный газ на 71—98% состоит из метана. В нём также в незначительном количестве имеются этан, пропан, бутан, пентан, азот и другие газы. Ввиду особого состава природный газ не имеет запаха и становится чрезвычайно горючим при соединении с воздухом.

Предельные углеводороды присутствуют в составе нефти во всех агрегатных состояниях. Содержание их составляет от 40 до 70%. Основную долю продукта составляют углеводороды в жидком состоянии. Далее — в твёрдом. И меньше всего в газообразном состоянии.

Предельные углеводороды находятся в составе озокерита. При его переработке получают церезин.

Насыщенные углеводороды также получают при переработке каменного угля.

При получении предельных углеводородов применяют и лабораторный метод.

К нему можно отнести:

Гидрирование алкинов и алкенов.
Восстановление галогеналканов.
Соединение галогеналканов.

Ввиду неограниченного количества запасов природных источников, в состав которых входят предельные углеводороды, промышленный способ является наиболее выгодным для получения алканов.

Область применения

Сфера применения насыщенных углеводородов обширна. Начиная от горючих материалов и закачивая использованием в медицине и косметологии. Главное применение, в составе природного газа получили в народном хозяйстве, в качестве горючего топлива в газовых печках и котлах. В таблице перечислены области применения алканов:

Метан	Используется для получения алкинов (ацетилена), хлороформа, синильной кислоты и синтез-газа.
Алканы в газообразном состоянии	Применяются как высококалорийное топливо.
Алканы в жидком состоянии	Находят применение как растворитель для моторного и ракетного топлива.
Вазелин	Используется для приготовления мазей и кремов в медицине и косметологии.
Вазелиновое масло	Применяется в медицине, парфюмерии и косметологии.
Парафин	Используется для создания свечей, пропитки спичек и обёрточной бумаги, для прогревания в медицине.
Гудрон	Применяется при строительстве и укладки асфальтовых дорог.
Нефтяные продукты	Используются при выпуске синтетических волокон, пластмасс, моющих средств и каучука.

Алканы применяются и при тушении пожаров. Пропан и бутан в сжиженном виде используют в качестве заправки для баллонов.

Церезин широко применяется при производстве вазелина и крема для сапог, лекарственных мазей, сургуча, чернил для типографии, при изготовлении свечей, в качестве материала для изоляции в радио- и электротехнике.

В отечественных школах изучение темы алканов проходит в 10-м классе на уроках химии. На уроках подробно изучается строение, состав, химические и физические свойства, способы получения и области использования предельных углеводородов.

И также составляются конспекты, которые в дальнейшем могут помочь при подготовке к экзамену.

Читайте также: