Povratak na popis lekcija - kemija 8
Video

Ugljen, naftu i zemni plin nazivamo i fosilnim gorivima jer su nastajali milijunima godina od ostataka uginulih biljaka i životinja. Fosilna goriva spadaju u skupinu neobnovljivih izvora energije čija je količina ograničena, a glavni sastavni element im je ugljik. Spaljivanjem fosilnih goriva dobiva se oko 95 % svjetske energije koja se koristi u industriji, za pokretanje motornih vozila, grijanje, dobivanje električne energije itd.

Ugljen je kruto fosilno gorivo koje izgledom podsjeća na crno obojani kamen. Nastao je procesom karbonizacije ili pougljenjavanja u geološkom periodu koje se naziva karbon. Kako je divovsko bilje i drveće umiralo u to doba, padalo je na dno močvara i oceana, stvarajući spužvaste slojeve zvane treset. Treset su prekrivali slojevi pijeska i gline od kojih su nastale sedimentne stijene. Kako su se stijene gomilale jedna na drugu, težile su sve više i više i pritiskale treset. Pri velikom tlaku i povišenoj temperaturi, bez prisustva kisika, iz treseta su izašli plinovi ugljikov dioksid, metan i voda. Zaostali sadržaj postao je bogat ugljikom i pretvorio se u ugljen. Uz ugljik, prirodni ugljen sadrži i spojeve sumpora, dušika, itd.

Postoji više vrsta prirodnog ugljena koji se razlikuju po starosti, količini prisutnog ugljika i primjesa. Što je ugljen stariji, to je bogatiji ugljikom i kvalitetniji je. Poznate vrste ugljena su: antracit, smeđi ugljen, kameni ugljen, lignit i drugi. Najveći postotak ugljika sadrži antracit, pa je on najkvalitetniji ugljen koji izgaranjem daje najviše energije. Lignit je najmlađi i najlošiji ugljen, jer sadrži najmanje ugljika i puno vode. Ugljen je loše gorivo jer daje mnogo pepela, a njegovim gorenjem nastaju različiti spojevi koji onečišćuje okoliš. Umjetni ugljen (koks i drveni) dobivaju se suhom destilacijom drveta, tj. zagrijavanjem na povišenoj temperaturi bez pristupa zraka.

Pogledajmo što sve nastaje suhom destilacijom drveta. Napravit ćemo jednostavan pokus s drvenim čačkalicama. U aluminijsku foliju čvrsto zamotamo desetak drvenih čačkalica sa staklenim štapićem koji nam služi zato da dobijemo cijev za odvod plinova. Nakon što smo smotali čačkalice, izvučemo stakleni štapić i foliju uhvatimo drvenom hvataljkom, i počnemo zagrijavati. Po bijelom dimu koji izlazi iz cijevi u tikvicu, vidimo da je započela suha destilacija drvenih čačkalica. Nastaje i tekući produkt koji se slijeva u tikvicu. Kada bijeli dim prinesemo plamenu, on se zapali. Prekinimo zagrijavanje i pričekajmo da se sadržaj u aluminijskoj foliji ohladi. Provjerimo izgled čačkalica nakon suhe destilacije. Primjećujemo da su pocrnile i da ostavljaju trag na papiru. Dobili smo drveni ugljen. Suhom destilacijom na povišenoj temperaturi drvo pocrni, a nastaju još i tekući i plinoviti produkti. U nastalom plinu ima vodika, metana, ugljikovog monoksida i drugih plinova koji zapaljeni gore. Nastalu tekućinu nazivamo katran. To je smjesa preko 300 različitih korisnih organskih spojeva među kojima su octena kiselina i aceton. Drveni ugljen kvalitetno je gorivo koje ne sadrži sumpor i smolaste tvari, pa zapaljen gori bez svjetlećeg plamena. Koristi se za pripremu jela sa žara, izradu crnog baruta, u metalurgiji itd.

Nafta je gusta uljasta tekućina, zelene do crne boje, koja se nalazi duboko u tlu. Nastala je prije 500 milijuna godina od ostataka različitih morskih organizama. Zato su u ležištima nafte uvijek prisutni pijesak, slana voda i zemni plin. Nafta je po kemijskom sastavu smjesa različitih spojeva od kojih su najbrojniji ugljikovodici. Nafta se ne koristi u sirovom stanju već se prerađuje frakcijskom destilacijom u rafinerijama, kako bi se dobila goriva i različiti kemijski spojevi. Frakcijska destilacija je metoda odjeljivanja sastojaka iz smjese na temelju njihovih različitih temperatura vrelišta. Dakle, prerada nafte započinje frakcijskom destilacijom u postrojenjima s kolonama. Zagrijavanjem nafte pod atmosferskim tlakom, prvo izlaze plinovite frakcije, zatim benzin, petrolej i lako plinsko ulje, dok se ostatak smjese destilira pod sniženim tlakom pri čemu se dobivaju ulja za podmazivanje, parafini za svijeće i asfalt.

Ispitajmo svojstva dviju frakcija nafte, benzina i petroleja. Kapaljkom uzmimo malo benzina iz bočice i polijmo po papiru. Nastala je mrlja koja stajanjem brzo ishlapi. Ako isti postupak ponovimo s petrolejem vidimo da mrlja od petroleja ostaje na papiru. Zaključujemo da frakcije nafte nižeg vrelišta, poput benzina, lakše hlape za razliku od težih frakcija kao što je petrolej. Upravo na tom svojstvu temelji se odvajanje spojeva iz nafte frakcijskom destilacijom. Ispitajmo zapaljivost para benzina i petroleja. Na satno staklo kapnimo nekoliko kapi benzina. Upalimo treščicu u plamenu plamenika i prinesimo stakalcu. Što opažamo? Pare benzina su se upalile i gore. Ponovimo isti postupak s petrolejem. Upaljenom treščicom ne možemo zapaliti petrolej. Vrelište petroleja je oko 200°C dok je benzinu vrelište na oko 80°C a to znači da benzin pri sobnoj temperaturi puno više isparava. Sve frakcije nafte niskog vrelišta upravo su zbog svoje hlapljivosti vrlo zapaljive pa s njima treba biti oprezan.

Najvažnija frakcija nafte je benzin koji se koristi za pokretanje motora s unutrašnjim izgaranjem. Ostale frakcije koriste se kao sirovine za dobivanje različitih spojeva u petrokemijskoj industriji, za proizvodnju plastike, boja, umjetnih gnojiva, lijekova itd.

Zemni ili prirodni plin fosilno je gorivo koje u prirodi dolazi uz naftu. To je smjesa više različitih plinova, lakših od zraka, a najzastupljeniji je metan. Metan je jednostavan spoj ugljika i vodika, kemijske formule CH4. Zemni plin je bezbojan, bez mirisa i lako zapaljiv. Koristimo ga u kućanstvu za grijanje i kuhanje. U smjesi sa zrakom eksplozivan je pa je njegovo nekontrolirano istjecanje u okoliš jako opasno. Zbog toga se prije dostave potrošačima, iz sigurnosnih razloga miješa s kemikalijama koje mu daju neugodan miris kako bi nam ukazao na istjecanje plina. Ako u prostoriji osjetimo miris plina trebamo upozoriti ljude da izađu, otvoriti prozore i nipošto ne paliti svjetla, telefone, mobitele i druge el. uređaje jer je dovoljna iskra iz sklopke da se plin zapali. U takvoj situaciji trebamo zatvoriti plinsku bocu ili glavni ventil za plin, izaći iz prostorije i tek onda nazvati mjerodavne službe.

Fosilna goriva:

-ugljen, nafta, zemni plin

-nastala su tijekom milijuna godina

-neobnovljivi su izvor energije

-koriste se u industriji za izradu plastike, lijekova umjetnih gnojiva i drugih kemikalija, za grijanje, pokretanje vozila, itd.

Ugljen:

-nastao iz ostataka biljaka u geološkom razdoblju karbon procesom karbonizacije ili pougljenjavanja

-uz ugljik, kao glavni element, prirodni ugljen sadrži i spojeve sumpora, dušika, itd.

-vrste ugljena:

a)prirodni:antracit, kameni, smeđi, lignit...

b)umjetni: koks i drveni ugljen koji se dobivaju suhom destilacijom

Suha destilacija je proces zagrijavanja tvari na povišenoj temperaturi bez pristupa zraka.

Nafta:

-gusta uljasta tekućina, lakša od vode

-zelene do crne boje

-nastala iz biljaka i životinja koje su nastanjivale zemlju i oceane prije puno milijuna godina

-po kemijskom sastavu je smjesa mnoštva kemijskih spojeva

-prerađuje se u rafinerijama postupkom frakcijske destilacije

-najvažnija frakcija je benzin

Frakcijska destilacija -postupak kojim se smjesa razdvaja na dijelove (frakcije) na temelju njihovog različitog vrelišta.

Zemni plin:

-pratilac je nafte

-smjesa je više različitih plinova od kojih je najzastupljeniji metan

-gorenjem ne stvara čađu

-koristi se u domaćinstvu za grijanje i kuhanje

-u smjesi sa zrakom je eksplozivan, (čest uzrok nesrećema)

-najviše ga koriste termoelektrane i petrokemijska industrija

-najjeftinije gorivo (sve više se koristi za pokretanje osobnih automobila)

Petrokemijska industrija

–bavi se proizvodnjom goriva, kemikalija, umjetnih gnojiva i plastičnih masa

-u Hrvatskoj se nalazi u Zagrebu, Kutini, Osijeku, Sisku

Industrijski razvijene zemlje svoju ekonomiju temelje na cijeni sirove nafte. Možemo reći da je 20. stoljeće bilo stoljeće nafte a njen utjecaj na suvremenu civilizaciju je nemjerljiv. Smanjenjem zaliha i sve većom potražnjom došao je kraj jeftinoj nafti. Svijet se sve više okreće drugim izvorima energije, poput nuklerne, geotermalne, solarne itd., te traži nove.

Osmišljavanje i uvođenje alternativnih goriva u automobile uskoro će postati pitanje opstanka automobilske industrije. Već danas su konstruirani «hibridni automobili» koje pokreću električni motori povezani s baterijama punjenim solarnom energijom iz kolektora na krovu. Hibridni automobili imaju i motor s unutarnjim izgaranjem, koji se uključuje da pruži dodatni izvor energije ako je potreban. S najvećom brzinom od 140 km/h, modeli bi trošili najviše dvije litre fosilnog goriva na 100 km, a ispuštanje ugljičnog dioksida bilo bi smanjeno za 75 % u odnosu na automobile koji koriste samo naftu.

Koje svojstvo ne pripada fosilnim gorivima:

spaljivanjem daju energiju
nastali su u geološkom razdoblju karbona
obnovljivi su izvori energije

Nafta je:

smjesa
kemijski spoj
elementarna tvar

Nafta se prerađuje u rafinerijama procesom koji se zove:

suha destilacija
frakcijska destilacija
karbonizacija

Suhom destilacijom drva nastaje:

koks
čađa
drveni ugljen

Zemni plin se uglavnom sastoji od:

vodika
metana
ugljika


Warning: Table './eduvizija/watchdog' is marked as crashed and last (automatic?) repair failed query: INSERT INTO watchdog (uid, type, message, variables, severity, link, location, referer, hostname, timestamp) VALUES (0, 'php', '%message in %file on line %line.', 'a:4:{s:6:\"%error\";s:12:\"user warning\";s:8:\"%message\";s:341:\"Table './eduvizija/accesslog' is marked as crashed and last (automatic?) repair failed\nquery: INSERT INTO accesslog (title, path, url, hostname, uid, sid, timer, timestamp) values('Fosilna goriva', 'node/1739', '', '3.229.118.253', 0, '974h61mipfecs52qsnask5li12', 115, 1582858391)\";s:5:\"%file\";s:69:\"/var/www/eduvizija/htdocs/portal/modules/statistics/statistics.module\";s:5:\"%line\";i:63;}', 3, '', 'http://www.eduvizija.hr/portal/lekcija/8-razre in /var/www/eduvizija/htdocs/portal/includes/database.mysql.inc on line 135