Link to the lesson

Petrol and gas oil

Cars with a combustion engine are powered by petrol and the ones with compression‑ignition (diesel) engine are powered by gas oil. What are the properties of these two types of fuels?

Task 1

Formulate a research question and hypothesis before watching a video “Testing of the properties exhibited by petrol and gas oil”.

Rk4ktr5YVz2Fe

Przez zapoznaniem się z doświadczeniem "Testowanie właściwości benzyny i oleju napędowego" sformułuj pytanie badawcze i hipotezę.

Przez zapoznaniem się z doświadczeniem "Testowanie właściwości benzyny i oleju napędowego" sformułuj pytanie badawcze i hipotezę.

Analysis of the experiment: “Testing of the properties exhibited by petrol and gas oil”

---

Research question

---

Hypothesis

---

RbFasW6lzyDJC

Na stole laboratoryjnym znajdują się 2 zlewki. W jednej jest bezbarwna ciecz (benzyna), a w drugiej ciecz bardziej żółtawa (olej napędowy). Eksperymentator podnosi obie zlewki i się przygląda przez chwilkę tym cieczom. Następnie naczynie z olejem napędowym odkłada i sprawdza zapach benzyny, wąchając opary znad tej cieczy w kierunku własnego nosa. Pierwszą zlewkę odkłada i bada zapach substancji w zlewce drugiej. Do jednej parownicy eksperymentator nalewa niewielką ilość benzyny silnikowej, zapala łuczywo i ostrożnie przykłada także palące się łuczywo do powierzchni benzyny. Benzyna natychmiast się zapala. Płomień jest jasny. Następnie eksperymentator do drugiej parownicy nalewa olej napędowy , zapala łuczywo i ostrożnie przykłada do powierzchni tego paliwa . Olej napędowy zapala się również, ale nieco wolniej i płomień jest żółty, nieco kopcący. Eksperymentator do jednego cylindra miarowego nalewa benzyny, a do drugiego oleju napędowego. Do obu cylindrów wprowadza areometr i obserwuje do jakiego poziomu zanurzy się jego nóżka. Zbliżenie na odczyt. Eksperymentator odczytuje wartość gęstości w miejscu, gdzie poziom cieczy przecina skalę areometru. Dla benzyny wartość powinna mieścić się w przedziale 0,720 – 0,775 g/cm3, a dla oleju napędowego 0.82 – 0.845 g/cm3. Do dwóch probówek należy nalać po 2 cm3 benzyny samochodowej. Do pierwszej dodać około 1 cm3 wody, a do drugiej około 1 cm3 oleju roślinnego. Zawartość probówek wymieszać wstrząsając. W przypadku mieszaniny wody z benzyną chemik pokazuje probówkę, zbliżenie kamery i widać wyraźnie 2 niemieszające się ciecze.(warstwa dolna o dwa razy mniejszej objętości to woda, a warstwa górna lekko żółta to benzyna). W drugiej probówce po wymieszaniu powstaje mętna prawie bezbarwna ciecz, co można zauważyć po zbliżeniu kamery na probówkę. Tę samą czynność należy powtórzyć z olejem napędowym. Podobne wyniki, z tym że warstwa oleju napędowego będzie bardziej żółta od benzyny.

Na stole laboratoryjnym znajdują się 2 zlewki. W jednej jest bezbarwna ciecz (benzyna), a w drugiej ciecz bardziej żółtawa (olej napędowy). Eksperymentator podnosi obie zlewki i się przygląda przez chwilkę tym cieczom. Następnie naczynie z olejem napędowym odkłada i sprawdza zapach benzyny, wąchając opary znad tej cieczy w kierunku własnego nosa. Pierwszą zlewkę odkłada i bada zapach substancji w zlewce drugiej. Do jednej parownicy eksperymentator nalewa niewielką ilość benzyny silnikowej, zapala łuczywo i ostrożnie przykłada także palące się łuczywo do powierzchni benzyny. Benzyna natychmiast się zapala. Płomień jest jasny. Następnie eksperymentator do drugiej parownicy nalewa olej napędowy , zapala łuczywo i ostrożnie przykłada do powierzchni tego paliwa . Olej napędowy zapala się również, ale nieco wolniej i płomień jest żółty, nieco kopcący. Eksperymentator do jednego cylindra miarowego nalewa benzyny, a do drugiego oleju napędowego. Do obu cylindrów wprowadza areometr i obserwuje do jakiego poziomu zanurzy się jego nóżka. Zbliżenie na odczyt. Eksperymentator odczytuje wartość gęstości w miejscu, gdzie poziom cieczy przecina skalę areometru. Dla benzyny wartość powinna mieścić się w przedziale 0,720 – 0,775 g/cm3, a dla oleju napędowego 0.82 – 0.845 g/cm3. Do dwóch probówek należy nalać po 2 cm3 benzyny samochodowej. Do pierwszej dodać około 1 cm3 wody, a do drugiej około 1 cm3 oleju roślinnego. Zawartość probówek wymieszać wstrząsając. W przypadku mieszaniny wody z benzyną chemik pokazuje probówkę, zbliżenie kamery i widać wyraźnie 2 niemieszające się ciecze.(warstwa dolna o dwa razy mniejszej objętości to woda, a warstwa górna lekko żółta to benzyna). W drugiej probówce po wymieszaniu powstaje mętna prawie bezbarwna ciecz, co można zauważyć po zbliżeniu kamery na probówkę. Tę samą czynność należy powtórzyć z olejem napędowym. Podobne wyniki, z tym że warstwa oleju napędowego będzie bardziej żółta od benzyny.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Na stole laboratoryjnym znajdują się 2 zlewki. W jednej jest bezbarwna ciecz (benzyna), a w drugiej ciecz bardziej żółtawa (olej napędowy). Eksperymentator podnosi obie zlewki i się przygląda przez chwilkę tym cieczom. Następnie naczynie z olejem napędowym odkłada i sprawdza zapach benzyny, wąchając opary znad tej cieczy w kierunku własnego nosa. Pierwszą zlewkę odkłada i bada zapach substancji w zlewce drugiej. Do jednej parownicy eksperymentator nalewa niewielką ilość benzyny silnikowej, zapala łuczywo i ostrożnie przykłada także palące się łuczywo do powierzchni benzyny. Benzyna natychmiast się zapala. Płomień jest jasny. Następnie eksperymentator do drugiej parownicy nalewa olej napędowy , zapala łuczywo i ostrożnie przykłada do powierzchni tego paliwa . Olej napędowy zapala się również, ale nieco wolniej i płomień jest żółty, nieco kopcący. Eksperymentator do jednego cylindra miarowego nalewa benzyny, a do drugiego oleju napędowego. Do obu cylindrów wprowadza areometr i obserwuje do jakiego poziomu zanurzy się jego nóżka. Zbliżenie na odczyt. Eksperymentator odczytuje wartość gęstości w miejscu, gdzie poziom cieczy przecina skalę areometru. Dla benzyny wartość powinna mieścić się w przedziale 0,720 – 0,775 g/cm3, a dla oleju napędowego 0.82 – 0.845 g/cm3. Do dwóch probówek należy nalać po 2 cm3 benzyny samochodowej. Do pierwszej dodać około 1 cm3 wody, a do drugiej około 1 cm3 oleju roślinnego. Zawartość probówek wymieszać wstrząsając. W przypadku mieszaniny wody z benzyną chemik pokazuje probówkę, zbliżenie kamery i widać wyraźnie 2 niemieszające się ciecze.(warstwa dolna o dwa razy mniejszej objętości to woda, a warstwa górna lekko żółta to benzyna). W drugiej probówce po wymieszaniu powstaje mętna prawie bezbarwna ciecz, co można zauważyć po zbliżeniu kamery na probówkę. Tę samą czynność należy powtórzyć z olejem napędowym. Podobne wyniki, z tym że warstwa oleju napędowego będzie bardziej żółta od benzyny.

Cracking

The quantity of petrol obtained directly as a result of fractional distillation of crude oil is not sufficient to meet the demand for this fuel. That it why it is produced in the processing of hard coal or synthesis gas, or in crackingcrackingcracking from the highest fractions obtained during fractional distillation of crude oil. Cracking (crack means break, burst) is a process that involves breakdown of long carbon chains into shorter ones. If cracking of long chains takes place under appropriate pressure (4–6 MPa) and temperature (740‑810 K), without air access, we are dealing with thermal cracking. If molecules with shorter chains are formed as a result of heating (at temp. of about 720 K), under the influence of elevated pressure and in the presence of a catalyst (for example AlClIndeks dolny 3₃, CrIndeks dolny 2₂OIndeks dolny 3₃, aluminosilicates), we are dealing with catalytic cracking. Catalyst makes it possible to decrease temperature and pressure needed during this process. Alkanes and alkenes with shorter carbon chain are formed as a result of cracking of alkanes, for example:

RcEeuZpyP5Kgj

Ilustracja przedstawiająca równanie reakcji chemicznej: wiązanie CH3 - (CH2)12 - CH3 - (strzałka górna: temp., p (kat.) wiązanie CH3 - (CH2)6 - CH3 + wiązanie CH2=CH-(CH2)3-CH3 ; (strzałka dolna: temp., p (kat.) wiązanie CH3 - (CH2)4 - CH3 + wiązanie CH2=CH-(CH2)5-CH3. Schemat ukazuje rozerwanie czternastowęglowego węglowodoru na dwa różne sposoby. W pierwszym przypadku w środowisku wysokiej temperatury i katalizatora węglowodór uległ rozerwaniu po ósmym atomie węgla, w drugi przypadku po szóstym atomie węgla.

Octane number

Petrol obtained in the fractional distillation of crude oil is a mixture of hydrocarbons with simple carbon chains, which burns explosively, which is why it cannot be used as a fuel in vehicles. The octane number (ON) is the most significant parameter determining the quality of petrol. It reflects capacity of combustion in a cylinder of combustion engine without detonating (igniting). A mixture of petrol and air ignited by a sparking plug should burn evenly and not too quickly, because too rapid combustion causes uneven engine operation and its premature wear. Patrol of ON = 98 burns like a mixture consisting of 98% of isooctane and 2% of n‑heptane (n‑alkanes have the lowest octane numbers).

Antidetonators (anti‑knock agents)

The octane number of petrol can be increased using the so‑called antidetonatorsantidetonatorsantidetonators, which are chemical anti‑knock agents. Iodine and aniline were one of the first of such agents. Employees of General Motors were testing 33,000 different chemical substances within 7 years and in 1922 they discovered and patented the anti‑knock effect of tetraethyllead – a compound with the following formula: Pb(CIndeks dolny 2₂HIndeks dolny 5₅)Indeks dolny 4₄. This substance turned out to be cheap and very effective because ON of petrol was increased from 60 to 96 if merely 0.15 g of this reagent was added to 1 dmIndeks górny 3³ of petrol. However, it was soon realised that highly toxic lead compounds are released into the atmosphere with exhaust gases, posing a threat to people and natural environment. Nowadays, lead‑free petrols are used with antidetonators, mainly ethers, such as methyl tert‑butyl ether (MTBE) and ethyl tert‑butyl ether (ETBE) or alcohols (for example methanol and ethanol).

Reforming

ReformingreformingReforming is another process used to increase the octane number of petrol. It consists in changing the components of gasoline at high temperature and in presence of catalysis, as a result of which branched and cyclic hydrocarbons (including aromatic ones) are formed. When these hydrocarbons are added to fuel, they increase its octane number. Reforming leads to: isomerization (production of hydrocarbons with the same composition but different structure), cyclization (conversion of chain hydrocarbons into ring hydrocarbons) and aromatization (transformation of chain hydrocarbons into ring hydrocarbons with a specific structure; those who will have extended chemistry curriculum will learn more about these hydrocarbons).

Summary

• Petrol is obtained in the fractional distillation of crude oil and needs to be modified before it can become a motor fuel.

• Octane number is a parameter that measures resistance of petrol to knocking.

• Antidetonators are anti‑knock agents, which increase the octane number of petrol.

• Cracking is a method for obtaining petrol from heavier fractions of crude oil distillation.

• Reforming is a methods for obtaining high‑octane components of petrol (branched and ring hydrocarbons) from simple hydrocarbon.

Keywords

antidetonators, cracking, reforming

Glossary