domingo, 31 de julho de 2011

O petróleo e os hidrocarbonetos

O  PETROLEO

O petróleo é uma mistura de milhares de hidrocarbonetos. Cada um apresenta moléculas de determinado tamanho, ao qual sua temperatura de ebulição está diretamente relacionada: os hidrocarbonetos formados por moléculas pequenas possuem temperaturas  de ebulição baixas; os formados por moléculas grandes, temperaturas de ebulição elevadas. A tabela a seguir mostra a relação entre o número de átomos de carbono e hidrogênio das moléculas de alguns hidrocarbonetos e suas temperaturas de ebulição:

substância
Nº atomos de carbono
Estado físico
Temperatura de ebulição C
Metano (CH4)
1
gas
-162
Etano(C2H6)
2
gas

Propano(C3H8)
3
gas

Butano(C4H10)
4
gas
0
Gasolina
5 a 12
líquido
40 a 200
Querosene
12 a 16
líquido
175 a 320
Óleo combustível
15 a 18
líquido
230 a 250
resíduo
Maior que 20
sólido
Asfalto, parafina



Para ser destilado o asfalto é conduzido dos tanques de armazenamento para uma fornalha, na qual se vaporiza. A mistura líquido-vapor é encaminhada para uma torre de fracionamento onde ocorre a destilação. Essa torre é uma grande coluna cilíndrica vertical, com vários pratos horizontais que se intercomunicam, cada uma com uma temperatura: quanto mais alta sua localização na torre, menor a temperatura.

Em cada prato, condensa-se uma fração do petróleo, cada uma com uma composição diferente. Nos pratos inferiores, obtem-se as moléculas maiores; nos superiores as moléculas menores. O principal componente da fração  que corresponde a gasolina é o octano(C8H16).

O método do craqueamento consiste em quebrar as moléculas maiores de hidrocarbonetos:

C17H36 è                    aquecimento è                               C8H16 + C9H20

Óleo combustível                                                                     gasolina

Outro método consiste na alquilação, que é a combinação de moléculas menores dos componentes gasosos para formar moléculas maiores:

C4H8 + C4H10  è            aquecimento + catalisador  è           C8H18

Gases do petróleo                                                                          gasolina

Motores de combustão interna

Os motores dos veículos a gasolina ou álcool são constituídos por um cilindro que movimenta um pistão, duas válvulas (uma de entrada e outra de saída de gases) e uma vela, que produz faísca elétrica. São os motores de quatro tempos.

Polímeros são materiais compostos por macromoléculas. Essas macromoléculas são cadeias compostas pela repetição de uma unidade básica, chamada mero. Daí o nome: poli (muitos) + mero. Os meros estão dispostos um após o outro como pérolas num colar. Uma macromolécula assume formato muito semelhante ao de um cordão. Logo pode-se fazer uma analogia: as macromoléculas de um polímero estão dispostas de uma maneira muito semelhante a um novelo de lã. É difícil extrair um fio de um novelo de lã. Também é difícil remover uma macromolécula de uma porção de plástico, pois as cadeias “seguram-se” entre si.



Hidrocarbonetos

O petróleo é formado quase exclusivamente por uma mistura de carbono e hidrogênio, os hidrocarbonetos, cujas moléculas são formadas de dois a dezenas de milhares de átomos de carbono ligados entre si por ligações covalentes. Essas ligações podem ser:


A característica do átomo de carbono de se unir a outros átomos de carbono, formando cadeias com número praticamente ilimitado de átomos, faz com que o número de compostos também seja ilimitado. O cristal de grafite e diamante são formados por ligações covalentes  com disposição diferente dos átomos de carbono. No grafite, os átomos de carbono foram camadas e suas ligações são fracas, enquanto que no diamante, cada átomo está diretamente ligado a outros quatro átomos, responsável pela sua rigidez e dureza.

HIDROCARBONETOS

ALIFÁTICOS(cadeias abertas)
Saturados – alcanos (ligações simples) –C-C-C-C-C-
Insaturados – alcenos (uma ligação dupla) –C-C-C=C-
Alcinos (uma ligação tripla) -C-C-C=C
Alcadieno (duas ligações duplas) –C-C=C-C=C

CÍCLICOS(cadeias fechadas)

Saturados – ciclanos (ligações simples)

                                              

     Ciclenos (uma ligação dupla)
   Ciclodienos (duas ligações duplas)

     Aromáticos (um ou mais núcleos benzênicos)

                 

Os hidrocarbonetos saturados com estrutura em cadeias abertas normais ou ramificadas constituem a série dos alcanos.

 

Por serem apolares,os alcanos são solúveis em solvente apolares ou fracamente polares como benzeno, éter clorofórmio e são insolúveis em solvente polares como a água.

A mais importante reação dos alcanos é a combustão, sendo, por isso, utilizados como combustíveis. No gás natural, temos o metano,no gás de botijão, o propano, nos isqueiros, o butano, na gasolina, o octano e outros hidrocarbonetos; na parafina, hidrocarbonetos de grande massa molecular.

A combustão completa produz gás carbônico água

CH4    +     2O2    è     CO2     +       H2O

metano

Os hidrocarbonetos insaturados caracterizam-se pela ligação dupla ou tripla carbono-carbono. Quando apresentam ligação duplas são chamados alcenos. Quando apresentam ligações triplas são chamados alcinos.

Os alcenos e alcinos, ao contrário dos alcanos, são muito reativos por causa das ligações duplas e tripla, o que permite a entrada