Przeczytaj
Kopaliny
Ze względu na stan skupienia, kopaliny użyteczne dzieli się na:
stałe (np. węgle, rudy, sole);
ciekłe (ropa naftowa, wody mineralne);
gazowe (gaz ziemny).
Węgiel kopalny
Możemy wyróżnić różne odmiany węgla, takie jak: węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf oraz antracyt i szungit.
Pochodzenie węgla kopalnego
Węgiel powstawał z obumarłych szczątków prehistorycznych roślin, w bagnistych i nisko położonych terenach. Najpierw ze szczątków powstawały węglowodory, które przedostawały się coraz głębiej w ziemię, i w warunkach beztlenowych, pod wpływem wody, temperatury i bardzo wysokiego ciśnienia, przekształcały się w węgiel. Proces ten można przedstawić poniższym równaniem.
Ropa naftowa
Ropa naftowa to surowiec mineralny, będący głównym źródłem węglowodorów nasyconych.
Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów (głownie alkanów, od metanu po alkany o masie powyżej 1000 ), cykloalkanów, arenów, kwasów karboksylowych, fenoli, tioalkocholi, związków heterocyklicznych, pochodnych tiofenu, żywic, związków metaloorganicznych.
Poprzez krakingkraking ropy naftowej otrzymuje się m.in. benzynę i oleje:
Pochodzenie ropy naftowej
Istnieją dwie główne hipotezy dotyczące powstania ropy naftowej:
Hipoteza 1
Ropa naftowa powstała wskutek działania pary wodnej na węgliki metali (wytworzone wskutek redukcji węglanów przez metale), a następnie polimeryzacji otrzymanych gazów.
Hipoteza 2
Ropa naftowa powstała ze szczątków organicznych. Dokładniej rzecz ujmując, najpierw następowała powolna przemiana nagromadzanych na dnie morza substancji organicznych przez bakterie anaerobowe w tzw. kerogenkerogen, czyli substancję bogatą w wodór i węgiel. Następnie zasypany przez osady kerogen, pod wpływem warunków beztlenowych, temperatury (ok. ), ciśnienia i działania substancji promieniotwórczych, zamieniał się w ropę naftową. Ropa występuje wyłącznie w utworach pochodzenia morskiego.
Gaz ziemny
Gaz ziemny to obecne w skorupie ziemskiej paliwo kopalne pochodzenia organicznego. Występuje on samodzielnie lub w towarzystwie ropy naftowej lub węgla kamiennego, tzw. gaz mokrygaz mokry. Głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan. Oprócz niego występują niewielkie ilości etanu, propanu, butanu i innych związków organicznych oraz mineralnych.
Można wyróżnić dwa rodzaje gazu ziemnego:
gaz suchy – 95% metanu i etanu;
gaz mokry, metan i etan oraz cięższe węglowodory do 30%.
Pochodzenie gazu ziemnego
Również w przypadku gazu ziemnego, istnieje kilka hipotez dotyczących jego powstania:
Hipoteza 1
Działanie wody na węgliki metali w wysokiej temperaturze doprowadziło do powstania metanu.
Hipoteza 2
Termiczny rozkład zawartych w skałach węglanów (pod wpływem magmy) na tlenek węgla(IV) i jego reakcja z wodorem (z magmy), doprowadziła do powstania metanu.
Hipoteza 3
W początkach wszechświata, głównym jego składnikiem był wodór. W miarę jak wszechświat się oziębiał, powstawały coraz to cięższe pierwiastki i ich związki. Wybuchy supernowych i innych gwiazd oraz meteoryty, są źródłem pierwiastków i ich związków na naszej planecie. Zatem metan na naszej planecie może pochodzić ze wszechświata. Na uwagę zasługuje fakt, że na przykład atmosfera, takich planet jak Jowisz, Saturn, Uran i Neptun, to głównie metan.
Hipoteza 4
Skały osadowe zawierają zarówno długie łańcuchy alifatyczne, pochodzące z substancji organicznych zawierających dużo lipidów (np. fitoplanktonu), jak i pierścienie aromatyczne, pochodzące ze związków zawartych w ściankach komórek roślin lądowych, głównie ligninyligniny i celulozycelulozy. Termiczny rozkład substancji organicznych, tak zwanego kerogenu, składa się z wielu etapów i ostatecznie prowadzi do powstania gazu ziemnego i ropy naftowej.
Słownik
gaz ziemny towarzyszący ropie naftowej, zawierający, oprócz metanu, inne węglowodory
polimer usieciowany wiązaniami eterowymi i wiązaniem węgiel‑węgiel, którego monomerami są pochodne alkoholi fenolowych; jest składnikiem drewna, lepiszczem nadającym mu wytrzymałość i sztywność
składnik drewna, polimer liniowy, polisacharyd zbudowany z cząsteczek D-glukozy, połączonych wiązaniami beta‑1,4‑glikozydowymi
organiczna substancja woskowa, powstała podczas tworzenia się skał osadowych z substancji roślinnych i zwierzęcych, z której pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury powstaje ropa naftowa i gaz ziemny; dlatego kerogen bywa nazywany niedojrzałą ropą
procesy chemiczne polegające na pękaniu pojedynczych wiązań chemicznych węgiel–węgiel, zachodzące podczas przerobu ciężkich frakcji ropy naftowej o długich węglowodorach alifatycznych, na benzynę i oleje o krótkich łańcuchach, zawierające węglowodory.
wielkocząsteczkowe związki organiczne o charakterze kwasowym, obecne w próchnicy glebowej i wodach naturalnych, powstałe z rozkładu organizmów żywych
Bibliografia
Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.
Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków 2020.
Kaczyński J., Czaplicki A., Chemia ogólna, Warszawa 1974.
Kwiatkowski A., Technologia chemiczna ogólna i organiczna, Gdańsk 1982.
Levorsen A.I. Geologia ropy naftowej i gazu ziemnego, Warszawa 1972.
Matusewicz E. I. Matusewicz J., Chemia, Warszawa 1992.
Żiriakow W. G., Chemia organiczna, Warszawa 1976.