Матеріал параграфа допоможе вам:
довідатися про природні джерела вуглеводнів і деякі їхні властивості;
отримати уявлення про склад нафти, природного і супутнього нафтового газів, вугілля; поповнити свої знання про застосування вуглеводнів.
Природні джерела вуглеводнів. Існує кілька природних джерел вуглеводнів (схема 3). Їх запаси на нашій планеті поступово зменшуються.
Нафта є сумішшю вуглеводнів, переважно рідких, у яких розчинені невеликі кількості твердих і газуватих вуглеводнів, а також інших органічних сполук. У нафті містяться вода і деякі неорганічні речовини.
Нафта — темна оліїста рідина зі специфічним запахом (мал. 60). Вона легша за воду і нерозчинна в ній. У природних умовах нафта утворює з водою стійку неоднорідну суміш — емульсію. Нафта, як і інші суміші речовин, не має сталих густини, температури кипіння. Вона починає кипіти вже за слабкого нагрівання (30—60 °С), а за високих температур цей процес супроводжується поступовим розкладом компонентів нафти.
Нафта — горюча рідина (мал. 61).
Україна має невеликі родовища нафти. Її щорічний видобуток становить у середньому 3 млн т (це приблизно 10 % від загальної потреби країни).
Запаси нафти у світі швидко витрачаються і можуть бути вичерпані вже в цьому столітті. Тому вчені розробляють технології виробництва рідкого пального з іншої сировини, зокрема з вугілля, якого на планеті значно більше.
Природний газ відомий вам із повсякденного життя; його застосовують для опалення житла, приготування їжі.
Основний компонент природного газу — метан (об’ємна частка цього вуглеводню становить 85—99 %). Домішками є етан, кілька інших вуглеводнів, азот, вуглекислий газ, сірководень.
Властивості природного газу майже такі самі, що й метану. Він є горючим, а його суміші з повітрям вибухонебезпечні.
Покладів природного газу в Україні більше, ніж нафти. Щороку його видобувають у середньому 20 млрд м3, що становить 1/5 від кількості, необхідної для нашої промисловості, енергетики, побуту.
Цікаво знати
Серед органічних речовин, які входять до складу бджолиного воску й озокериту (гірський віск), є тверді вуглеводні.
Супутній нафтовий газ — суміш газува-тих вуглеводнів, які містяться разом із нафтою в її родовищі. За якісним складом супутній нафтовий газ нагадує природний, але метану в ньому менше (30—40 % за об’ємом), а етану та інших вуглеводнів — більше.
Частина цього газу розчинена в нафті. При просуванні нафти із земних надр на поверхню тиск спадає, розчинність газів зменшується, і вони виділяються з неї.
Цікаво знати
На вугілля припадає приблизно 80 % від маси усіх горючих копалин.
Горючі копалини, з яких виробляють вуглеводні. Вуглеводні різного складу добувають переробкою вугілля, горючих сланців.
Вугілля — тверда горюча копалина, що утворилася багато мільйонів років тому в надрах планети внаслідок розкладу величезних рослинних мас. Це суміш багатьох органічних речовин із високим вмістом Карбону, а також деяких неорганічних сполук. Вугілля використовують як паливо (в теплоенергетиці, промисловості, іноді — в побуті), а деякі його види — для виробництва коксу, горючих газових сумішей. Взаємодією вугілля з воднем при нагріванні за підвищеного тиску і наявності каталізаторів добувають суміші вуглеводнів (синтетичне рідке пальне).
Існують три види вугілля — антрацит (мал. 62), кам’яне і буре. Масова частка Карбону в антрациті найбільша (94—97 %), а в бурому вугіллі — найменша (після видалення з нього води вона становить 64—80 %).
Україна багата на поклади вугілля. Найбільше родовище кам’яного вугілля в Донецькій і Луганській областях. Значно менше його у Львівсько-Волинському басейні. Буре вугілля зосереджене переважно в Дніпровському басейні, а поклади антрациту — в Донецькому.
У вугільних пластах міститься і природний газ (метан). Невелику частину його використовують як паливо, а решта виходить в атмосферу. Незважаючи на контроль за вмістом метану в шахтах, іноді трапляються вибухи газу, які призводять до загибелі шахтарів.
«Вугільний» газ — важливий резерв для теплоенергетики України. Обсяг його щорічного видобутку може становити кілька мільярдів кубометрів.
Горючі сланці — гірська порода, в якій містяться органічні й неорганічні речовини (мал. 63). Органічний компонент є продуктом
тривалого перетворення рослинних і тваринних залишків у надрах планети. Горючі сланці використовують як паливо. Крім того, їх піддають термообробці з метою добування горючих газів, рідкого пального, смоли.
За покладами горючих сланців Україна посідає третє місце в Європі.
Застосування вуглеводнів. Метан (природний газ) використовують як паливо — у теплоенергетиці, промисловості, побуті. Іноді він слугує замінником бензину в автомобільних двигунах. На транспортних засобах встановлюють балони з природним газом, який міститься в них під високим тиском (мал. 64). Метан також є цінною хімічною сировиною для виробництва органічних речовин.
Етан, пропан і бутан використовують значно менше, ніж метан. Сумішшю зріджених пропану й бутану заповнюють балони різної місткості (мал. 65), які застосовують у побуті для газових плит. Якщо вентиль балона відкрити, то з нього виходитиме газ, а не рідина. Пропан-бутанова суміш — один із видів пального у двигунах внутрішнього згоряння. Етан використовують у деяких країнах для виробництва етилену.
Гомологи метану з кількістю атомів Карбону в молекулах від 5 до 18 є компонентами бензину і гасу.
Цікаво знати
Із бутану добувають значну кількість оцтової кислоти.
Неповне згоряння автомобільного пального, а також виділення чадного газу із двигуна призводять до істотного забруднення повітря в містах і на автомагістралях. Для зменшення шкідливих викидів до вихлопної труби автомобіля приєднують насадку з каталізатором (мал. 66), який сприяє перетворенню чадного газу та решток пального на вуглекислий газ і водяну пару.
Перегонкою нафти, а також її термічним розкладом добувають багато вуглеводнів та їх сумішей. Суміші рідких вуглеводнів — уайт-спірит, петролейний ефір — слугують розчинниками для лаків і фарб. Різноманітного застосування набули вазелін (суміш рідких і твердих насичених вуглеводнів) і парафін.
Етилен використовують як сировину для виробництва поліетилену, а також для добування етилового спирту, органічних розчинників, інших речовин. Добавляння невеликої кількості етилену в повітря теплиць прискорює достигання овочів і фруктів.
Найбільше ацетилену витрачають на виробництво етилового спирту, оцтової кислоти, полімерів, органічних розчинників. Завдяки високій температурі, що досягається під час горіння ацетилену в атмосфері кисню, цей газ використовують при зварюванні й різанні металів. Його і кисень підводять у спеціальний пальник, а полум’я спрямовують на метал (мал. 67). Працюючи з ацетиленом, потрібно пам’ятати, що суміші цього газу з повітрям або киснем вибухонебезпечні.
ВИСНОВКИ
Джерелами вуглеводнів у природі є нафта, природний і супутній нафтовий гази.
Нафта — суміш переважно рідких вуглеводнів. Головним компонентом природного і супутнього нафтового газів є метан.
Вугілля і горючі сланці — копалини, в яких міститься багато органічних речовин. Їх використовують як паливо, переробляють на вуглеводні.
Вуглеводні слугують паливом, пальним, розчинниками, сировиною для виробництва різних органічних сполук.
182. Охарактеризуйте склад нафти.
183. Чому нафта не має певної густини і температури кипіння?
184. Порівняйте склад природного і супутнього нафтового газів.
185. Назвіть основні сфери застосування вуглеводнів та їх природних джерел.
186. За матеріалами з інтернету з'ясуйте, які переваги і недоліки має застосування природного газу або пропан-бутанової суміші як пального в транспортних засобах порівняно з бензином.
187. Природний газ одного з родовищ містить 94 % метану, 2 % етану, 2 % пропану (частки об'ємні), а також азот і вуглекислий газ. Який об'єм повітря необхідний для повного згоряння 1 м3 цього газу? Вважайте, що об'ємна частка кисню в повітрі становить 20 %.
188. У результаті спалювання 10 г антрациту в надлишку кисню утворилося 18 л карбон(^) оксиду (н. у.). Визначте масову частку Карбону в антрациті.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Попель, Крикля