bg‑blue

Zastosowanie węglowodorów

Metan CH4

Rh7NDByBv7qlw
Model metanu
Źródło: dostępny w internecie: SnappyGoat.com, domena publiczna.
R1GSRDCKGKGTC1
1. Przemysł energetyczny Pierwszy z szeregu homologicznego alkanów – metan – jest głównym składnikiem gazu ziemnego (gdzie ponad dziewięćdziesiąt % tego naturalnego surowca to metan). Pokłady gazu ziemnego – określanego również jako błękitne paliwo – znajdują się niemal na całym świecie, a odpowiednio zbudowane rurociągi umożliwiają jego przesyłanie na duże odległości. Zdjęcie przedstawia rury wkopane płytko pod powierzchnię ziemi. Budowa gazociągu
licencja CC BY‑SA 2.5, dostępny w internecie: pl.wikipedia.org Na mapie świata zaznaczono wydobycie gazu ziemnego. Dominują takie kraje jak: Kanada, USA, Norwegia, Rosja, Chiny, Iran, Arabia Saudyjska z wynikiem powyżej stu miliardów metrów sześciennych. Na drugim miejscu znajduję się: Meksyk, większość krajów Ameryki Południowej, Niemcy, Ukraina, Rumunia, Wielka Brytania, Kazachstan, Azerbejdżan, Turkmenistan, Indie, Pakistan, Tajlandia, Kambodża, Malezja, Indonezja, Australia, Algieria, Egipt, Nigeria z ilością powyżej dziesięciu miliardów metrów sześciennych. W Polsce wydobycie wynosi powyżej miliarda metrów sześciennych.Źródło: GroMar Sp. z o.o. CC BY‑SA 3.0 opracowano na podstawie: www.sl.wikipedia.org, Mauriece07, domena publiczna
Ciekawostka „Polska jest jednym z nielicznych krajów w Europie, które własnym wydobyciem pokrywają część swojego zapotrzebowania na gaz”.
Źródło: wysokienapiecie.pl, data dostępu 17.02.2020.

W Polsce metan znalazł zastosowanie do napędzania turbin gazowych w energetyce. Stosowany jest również w domowych sieciach gazowych, gdzie służy do zasilania kuchenek gazowych oraz do ogrzewania mieszkań.Zdjęcie przedstawia zapalone palniki w kuchence gazowej.licencja: domena publiczna, dostępny w internecie: www.pixabay.com, 2. Paliwo Metan, pod postacią gazu ziemnego, znalazł zastosowanie jako paliwo do pojazdów z uwagi na to, że jest bardziej przyjazny dla środowisko niż benzyna. W trakcie spalania metanu wydzielają się znikome ilości tlenku węgla(cztery) niż w tradycyjnych paliwach. Z tego względu metan określany jest mianem paliwa alternatywnego. Do korzystania z metanu jako paliwa w postaci sprężonego gazu ziemnego CNG (CNG, ang. compressed natural gas „sprężony gaz ziemny”) przekonali się właściciele samochodów w największych miastach europejskich, w tym Polski. Zdjęcie przedstawia autobus na ulicy. Autobus ma na dachu prostokątny, płaski zbiornik.Autobus napędzany sprężonym gazem ziemnym CNG, poruszający się po ulicach Gdańska
Źródło: www.commons.wikimedia.org, Licencja: CC BY‑SA 3.0. Autor: Crusier.
Ilustracja przedstawia znak informujący o stacji benzynowej. Znak jest prostokątny, ma niebieska obwódkę. Na białym tle jest czarny i niebieski dystrybutor. Nad nimi napis CNG.Znak oznajmiający stację paliw CNG
Licencja: domena publiczna, dostępny w internecie: pl.wikipedia.org
, 3. Produkcja amoniaku i nawozów Jedna z metod syntetycznej produkcji nawozów wymaga użycia gazów naturalnych i powietrza. W jaki sposób metan umożliwia powstawanie nawozów? Reakcja metanu z parą wodną (w stosunku cztery do jednego, woda:metan) umożliwia otrzymanie wodoru, będącego jednym ze składników gazu syntezowego (mieszaniny N indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego i H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego stosowanej do produkcji amoniaku). Warto podkreślić, że reakcja metanu z parą wodną (tzw. konwersja metanu) zachodzi w wysokiej temperaturze:
C H indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, plus, H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O, strzałka w prawo, C O, plus, dwa H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego
, 4. Otrzymywanie halogenopochodnych Metan jest stosowany w reakcjach halogenowania. Chlorowanie inicjowane światłem UV lub temperaturą prowadzi do mono- i wielopodstawionych chloropochodnych metanu:
C H indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, plus, C l indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, C H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, C l, plus, H C l
C H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, C l, plus, C l indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, C H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, C l indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, H C l
C H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, C l indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, C l indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, C H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, C l, plus, H C l

Chloroform (C H C l indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego) lub dichlorometan (C H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, C l indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego) są stosowane jako rozpuszczalniki w chemii organicznej.Rysunek przedstawia pokój z trzema mężczyznami. W pokoju jest stół. Jeden z mężczyzn leży pod stołem, drugi siedzi na krześle, reszta ciała leży na stole. Trzeci mężczyzna klęczy przy stole i trzyma rękę na czole. Wokół stołu leżą dwa przewrócone krzesła, porozrzucane kartki papieru.Dawnej chloroform stosowany był także do głębokiej narkozy.
Licencja: domena publiczna, dostępny w internecie: pl.wikipedia.org

Etan C2H6

RcmhjNFmkOl7H
Model etanu
Źródło: dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.
11
1. Produkcja etylenu i innych chemikaliów

Jednym z głównych zastosowań etanu jest produkcja etenu (etylenu). Techniką pozwalającą na otrzymanie etenu z etanu jest krakingkrakingkraking termiczny (parowy). W obecności pary wodnej, i krótkotrwałym podgrzaniu do bardzo wysokich temperatur (900°C) etan przechodzi w etylen.

Z etanu można również otrzymywać inne chemikalia. Przykładem jest produkcja chlorku winylu w procesie oksydacyjnego chlorowania etanu, a także kwasu octowego poprzez utlenianie etanu.

2. Czynnik chłodniczy

Z kolei ciekły etan wykorzystywany jest jako czynnik chłodniczy w kriogenicznej mikroskopii elektronowej. W metodzie tej- stosowanej głównie w badaniach naukowych- wodny roztwór próbki badanej zamrażany jest w ciekłym etanie lub mieszaninie ciekłego etanu i propanu.Metoda ta umożliwia wykonywanie badań na próbkach pochodzenia biologicznego i analizę złożonch struktur białek.

Propan C3H8 i butan C4H10

RociwiOeUDfVE
Model propanu (po lewej) i butanu (po prawej)
Źródło: dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.
R1FaBRU4d28M51
1. Paliwo oraz źródło energii Powszechnie znany przez kierowców samochodów autogaz LPG (ang. liquefied petroleum gas „ciekły gaz z ropy naftowej”) to gaz otrzymywany poprzez skroplenie pod niskim ciśnieniem propanu i butanu. LPG jest stosowany nie tylko jako paliwo silnikowe, ale również paliwo do cięcia metali, lutowania lub jako źródło energii w domowych kuchenkach gazowych, nagrzewnicach oraz grillach. Nie sposób nie wspomnieć również o jednorazowych zapalniczkach do papierosów wypełnionych butanem, które są powszechnie dostępne w każdym sklepie. Zdjęcie przedstawia stojącą w plenerze na desce niebieską kuchenkę turystyczną. W dolnej części jest butla, w górnej elementy, na których można postawić garnek lub rondel.Butla turystyczna z mieszaniną propan‑butan
Licencja: domena publiczna, dostępny w internecie: pixabay.com
, 2. Gazy wytłaczające Zarówno propan, jak i butan sprawdzają się doskonale jako gazy wyrzutowe (tzw. propelenty) w aerozolach leczniczych i kosmetycznych, w tym w odświeżaczach powietrza., 3. Reagent w syntezie organicznej Propan jest surowcem do produkcji propylenu, który stanowi materiał wyjściowy dla wielu związków, np. propenu, czy też kwasu akrylowego.
Źródło Michae Hävecke et.al, Surface chemistry of phase‑pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid, Journal of Catalysis, Volume 285, Issue 1, 2012, Pages 48‑60 Ilustracja przedstawia wzór kreskowy cząsteczki propenu, który to zbudowany jest z grupy C H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego połączonej za pomocą wiązania podwójnego z grupą C H, która to jest związana za pomocą wiązania pojedynczego z grupą metylową C H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego.Propen.
Licencja: domena publiczna, dostępny w internecie: pl.wikipedia.org
Ilustracja przedstawiająca wzór cząsteczki kwasu akrylowego, który to zbudowany jest z grupy C H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego połączonej za pomocą wiązania podwójnego z grupą C H, która to związana jest z atomem węgla. Atom ten łączy się za pomocą wiązania podwójnego z atomem węgla oraz za pomocą wiązania pojedynczego z grupą hydroksylową O H.Kwas akrylowy – najprostszy nienasycony kwas karboksylowy
Licencja: domena publiczna, dostępny w internecie: pl.wikipedia.org

Alkany C5H10C16H34

R6ijuzA65zRVO1
1. Paliwa Alkany zawierające od pięciu do szesnastu atomów węgla w cząsteczce są cieczami o dużej lotności. Większość z nich znalazła zastosowanie jako paliwa w silnikach spalinowych. Wymienić tu można węglowodory od pentanu (C indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego, H indeks dolny, dwanaście, koniec indeksu dolnego) do oktanu (C indeks dolny, osiem, koniec indeksu dolnego, H indeks dolny, osiemnaście, koniec indeksu dolnego), które łatwo odparowują po wejściu do komory spalania.

Przykładem popularnego paliwa jest benzyna, w skład której wchodzą węglowodory alifatyczne o liczbie atomów węgla od pięciu do dwunastu., 2. Rozpuszczalniki Pentan, heksan oraz heptan są dobrymi rozpuszczalnikami dla substancji niepolarnych, bogatych w grupy alkilowe., 3. Inne zastosowania - Nafta
Jest to mieszanina węglowodorów zawierająca od dwunastu do piętnastu atomów węgla. Dawniej stosowana jako źródło energii do oświetlania. Obecnie stosowana jest między innymi jako paliwo do silników odrzutowych, jako rozpuszczalnik oraz w kosmetyce. Zdjęcie przedstawia zapaloną lampę naftową. W szklanej obudowie znajduje się płomień.Lampa naftowa.
Licencja: domena publiczna, dostępny w internecie: www.pixabay.com

- Olej napędowy
Alkany od nonanu (C indeks dolny, dziewięć, koniec indeksu dolnego, H indeks dolny, dwadzieścia, koniec indeksu dolnego) do heksadekanu (C indeks dolny, szesnaście, koniec indeksu dolnego, H indeks dolny, trzydzieści cztery, koniec indeksu dolnego) są cieczami nieodpowiednimi do stosowania w benzynie, ponieważ mają za dużą lepkość. Z powodzeniem jednak wchodzą w skład oleju napędowego i paliwa lotniczego.

Alkany od C16H34 i wyższe

R1AU50uSdGjBk1
1. Oleje, smary, woski Alkany od heksadekanu w górę tworzą najważniejsze składniki oleju opałowego i oleju smarowego. Ponadto działają one jednocześnie jako środki antykorozyjne, ponieważ ich hydrofobowy charakter oznacza, że woda nie może dotrzeć do powierzchni metalu. Wiele stałych alkanów znajduje zastosowanie jako wosk, np. w świecach (tzw. wosk parafinowy). Z kolei ciekła parafina (olej parafinowy) stanowi ochronę w trackie przechowywania metali alkalicznych (np. potasu, sodu). Zdjęcie przedstawia płonącą świecę. Świeca z woskiem parafinowym. Nie należy tego wosku mylić z prawdziwym woskiem, który składa się głównie z estrów.
Źródło: www.pixabay.com; Licencja: domena publiczna.
, 2. Asfalt Alkany o długości łańcucha około trzydzieści pięć lub więcej atomów węgla znajdują się w bitumie. Zdjęcie przedstawia maszynę wylewającą nowy asfalt na drodze. Przy maszynie stoją pracownicy. Przykładem bitumu naturalnego jest asfalt, stosowany w nawierzchniach drogowych.
Źródło: www.pixabay.com; Licencja: domena publiczna.
Zdjęcie przedstawia połyskujące gdzieniegdzie kawałki czarnego kamienia. Na ilustracji przedstawiono naturalny bitum z Morza Martwego.
Źródło: www.pixabay.com; Licencja: domena publiczna.
1
Symulacja 1

Przy pomocy poniższej symulacji interaktywnej sprawdź, gdzie w przemyśle wykorzystuje się alkany. Następnie dopasuj odpowiednie produkty do węglowodorów, z których zostały wyprodukowane. Aby dodatkowo sprawdzić swoją wiedzę dotyczącą wykorzystania alkanów, rozwiąż poniższe ćwiczenia.

Zapoznaj się z poniższą symulacją, z której dowiesz się, gdzie w przemyśle wykorzystuje się alkany. Aby dodatkowo sprawdzić swoją wiedzę dotyczącą wykorzystania alkanów, rozwiąż poniższe ćwiczenia.

RXydOrVyi4KaA1
W symulacji przedstawiona jest typowa stacja benzynowa, w której możliwe jest zatankowanie LPG, benzyny, jak i  diesla (to jest oleju napędowego). Ponadto na stacji znajduje się sklep, w którym dostępne są artykuły takie jak: świece, pasta do podłogi, rozpuszczalnik uniwersalny, smar do łożysk. Poniżej pojawia się tabelka, do której należy przypisać zastosowanie wyżej wymienionych produktów. Tak więc węglowodory gazowe wykorzystywane są jako paliwo do pojazdów samochodowych LPG. Węglowodory płynne jako paliwo do pojazdów samochodowych (w postaci benzyny oraz oleju napędowego), a także jako rozpuszczalniki, np. do farb. Węglowodory stałe wykorzystywane są w produkcji świec, smarów czy też past do podłóg.
Symulacja interaktywna pt. „Zastosowanie alkanów”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Podpowiedźgreenwhite
RPe4sKqf6bkAB
Wybierz, z jakich węglowodorów produkuje się między innymi benzynę, olej napędowy, rozpuszczalniki do farb. Możliwe odpowiedzi: 1. Z węglowodorów płynnych., 2. Z węglowodorów stałych., 3. Z węglowodorów gazowych.
RQ2CtNCxcv5cR
Zaznacz artykuły, które produkuje się z wykorzystaniem węglowodorów stałych. Możliwe odpowiedzi: 1. świece, 2. smary, 3. pasty do podłóg, 4. mydło, 5. nawozy sztuczne
R1I4H0uL5y8IK
Ćwiczenie 1
Wybierz poprawne dokończenie poniższego zdania.

Alkany zawierające od pięciu do szesnastu atomów węgla w cząsteczce zaliczane są do węglowodorów ciekłych. Większość z nich stosowana jest jako: Możliwe odpowiedzi: 1. paliwa do pojazdów samochodowych., 2. pasty do podłóg., 3. specjalistyczne smary.
Rj4VIrip5fnB1
Ćwiczenie 2
Uzupełnij zdania wybierając odpowiednie wyrażenia spośród podanych w tekście. Następnie sprawdź, czy zadanie zostało wykonane prawidłowo. Najważniejszymi źródłami alkanów są ropa naftowa i gaz syntezowy/gaz ziemny. Gaz ziemny - złożony głównie z  metanu, etanu, propanu, butanu/metanu i oktanu/ etanu i propanu - używany jest do ogrzewania i gotowania oraz do wytwarzania energii. Do najbardziej wszechstronnych źródeł energii należy LPG/benzyna/ON, czyli mieszanina heksanu i oktanu/propanu i butanu/metanu i etanu, używana jako: paliwo do zasilania różnego rodzaju urządzeń grzewczych oraz paliwo silnikowe, tzw. autogaz.
Alkany są ważnymi surowcami w przemyśle chemicznym i głównym składnikiem benzyny i olejów smarowych. Alkany od butanu/etanu/pentanu do oktanu są wysoce lotnymi cieczami i dobrymi rozpuszczalnikami dla substancji niepolarnych. Stosowane są jako sprężony gaz ziemny CNG/smar/paliwo w silnikach spalinowych tzw. benzyna.
bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
kraking
kraking

(z ang. crack „pękać”, „łamać”) to proces, podczas którego na skutek działania wysokiej temperatury (lub w obecności katalizatora) następuje rozerwanie wiązania węgiel – węgiel, wskutek czego z cząsteczki alkanu (łańcuch zawierający co najmniej 4 atomy węgla) powstają dwie cząsteczki – alkanu oraz alkenu; rozerwanie wiązania może zachodzić w różnym miejscu, stąd otrzymywane są mieszaniny węglowodorów