1|Page
Hidrocarburile saturate se impart in functie de natura catenei in hidrocarburi saturate aciclice, liniare sau ramificate (cu formula generala CnH2n+2) si hidrocarburi saturate ciclice (cu formula generala CnH2n). Alcanii
(cunoscuți
și
sub
denumirea
de parafine) sunt hidrocarburi saturate aciclice cu catenă liniară și cu formula generală CnH2n+2.
FORMULA GENERALA Intr-o molecula de alcan la n atomi de carbon se gasesc 2n+2 atomi de hidrogen. Prin urmare, formula generala a alcanilor este CnH2n+2. Pe baza formulei generale se poate stabili formula moleculara a oricarui alcan daca i se cunoaste numarul atomilor de carbon. De exemplu, pentru o molecula care contine doi atomi de carbon (n=2), numarul atomilor de hidrogen este 2*2+2=6; formula hidrocarburii respective este deci C2H6 (etan). Alcanii conțin atomi de carbon în starea de hibridizare sp3. Primul reprezentat al seriei omoloage, care este și cel mai simplu compus organic, este alcanul cu un sigur atom de carbon, la care se leagă patru atomi de hidrogen: metanul cu formula CH4.
2|Page
Alcanii sunt compusi organici nepolari si sunt practic insolubili in apa, dar sunt buni solventi pentru alte substante organice cu molecule nepolare. Cunoasterea acestor proprietati face posibila, atat utilizarea alcanilor ca materii prime sau auxiliare in fabricarea unor produse utile, cat si evaluarea si reducerea riscurilor in cazul dezastrelor ecologice.
Unii alcani se formeaza prin descompunerea lenta, in absenta aerului, a materiilor organice, mai ales din lemn, turba, lignit, huila. De aceea, ei se gasesc in gudroanele de distilare ale acestor substante. Cantitati mari de alcani se gasesc in petrol si gaze naturale. Astfel, parafina din petrol este un amestec de alcani superiori. Alcani cu numar de atomi de carbon se gasesc in unele plante. Extragerea alcanilor in stare
pura
din
produsele
naturale
este
anevoioasa, proprietatilor lor fiind foarte asemanatoare si punctele de fierbere foarte apropiate.
3|Page
Alcanii superiori in stare solida, vaselina sau parafina, care au un grad mare de puritate, se folosesc ca substante auxiliare la fabricarea unor produse farmaceutice sau cosmetice comercializate sub forma de crema. Vaselina are efect emolient si ajuta la mentinerea umiditatii pielii.
Benzina este un bun solvent pentru grasimi. In contact direct cu pielea sau prin inhalarea vaporilor, benzina dizolva grasimile de la nivelul membranelor celulelor determinand efecte fiziologice grave: iritatii, inflamatii sau chiar arsuri chimice. Din acest motiv se recomanda folosirea manusilor de cauciuc chiar si in cazul alimentarii autovehiculelor cu benzina.
Nomenclatura Nomenclatura alcanilor, ca si a altor compusi organici trebuie sa permita fie denumirea lor daca se cunoaste formula de structura sau scrierea formulei de structura daca se cunoaste denumirea. Cea mai simpla hidrocarbura aciclica, saturata este metanul, CH4. Celelalte hidrocarburi din aceasta clasa pot si considerate formal ca derivati ai metanului rezultati prin substituirea unuia sau mai multor atomi de hidrogen cu radicali de hidrocarburi. 4|Page
Astfel, daca in locul unui atom de hidrogen din metan se gaseste un radical metil, -CH3, hidrocarbura (imediat superioara metanului) are compozitia C2H6 si este etanul. Etanul poate fi considerat ca rezultat prin unirea a doi radicali -CH3.
Daca in molecula etanului unui din atomii de hidrogen este inlocuit formal cu un radical metil, -CH3 hidrocarbura saturata respectiva C3H8, este propanul: CH3-CH2-CH3. Propanul mai poate fi considerat format ca derivand din metan prin inlocuirea a doi atomi de hidrogen cu doi radicali metil, -CH3 (sau prin inlocuirea unui atom de hidrogen cu un radical etil, -C2H5). Daca se continuia inlocuirea in mod succesiv a cate unui atom de hidrogen din hidrocarburi cu cate un radical -CH3 rezulta o serie de hidrocarburi fiecare deosebindu-se de cea precedenta printr-o gurpa CH2:
Primii patru alcani cu catena neramificata se numesc metan, etan, propan, butan. 5|Page
Numele alcanilor superiori ai seriei omoloage cu catene liniare se formeaza printr-un prefix numeric (ce indica in limba greaca numarul atomilor de carbon din molecula), urmat de terminatia -an. De exemplu: pentan, hexan, heptan etc. Pentru hidrocarburile cu doua grupe metil, -CH3, la sfarsitul unei catene liniare, se foloseste prefixul izo- la numele hidrocarburii, iar pentru acelea care contin trei grupe -CH3 la sfarsitul catenei se foloseste prefixuo neo- la numele hidrocarburii.
O serie de substante in care fiecare termen al seriei se deosebeste de cel precedent si de cel urmator printr-o grupare CH2 se numeste serie omoloaga.Fiecare termen al acestei serii este omologul superior al celui precedent.
Structura chimica a catenei termenilor seriei omoloage, adica a omologilor este identica. Ca urmare, si proprietatile chimicie ale omologilor sunt foarte asemanatoare. 6|Page
Atomii de carbon ai alcanilor sunt hibridizaţi sp3, ceea ce determină un unghi dintre covalenţe de 109,5 grade şi o lungime a legăturilor C-C de 1,54 A. Alcanii pot fi: cu catena continua, daca toti atomii de carbon sunt legati de cel multi alti doi atomi de carbon si cu catena ramificata daca unul sau mai multi atomi de carbon din molecula sunt legati de mai mult decat doi alti atomi de carbon.
O asemenea izomerie de catena este posibila incepand cu butanul. Numarul izomerilor hidrocarburilor saturate aciclice este foarte mare; el creste cu numarul atomilor de carbon din molecula. De exemplu carbura C10H22 are 75 de izomeri, hidrocarbura C20H42 (eicosan) poate avea 366.319 izomeri. In realitate insa nu s-au izolat toti izomerii posibili.
Alcanii cu catene ramificate se numesc izoalcani.
Alcanii cu catena ramificata au numele format din numele catenei laterale notat ca prefix la numele mai cele mai lungi catene prezente in formula. Pozitia catenei laterale se indica printrun numar. 7|Page
Pentru aceasta, catena cea mai lunga se numeroteaza de la un capat la altul, cu numere arable, in acea directie in care catena laterala sa ocupe pozitia cu numarul cel mai mic. Prezenta ma multor catene laterale identice se indica prin prefixele di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona-, deca- .etc la numele radicalului.
Inlaturind imaginar de la fiecare hidrocarbura cite un atom de hidrogen, vom obtine grupe de atomi numite radicali. Denumirea radicalilor se formeaza de la numele alcanului respectiv, prin inlocuirea terminatiei -an cu terminatia -il. Pentru alcanii cu mai mult de 2 atomide carbon hidrogenul poate fi indepartat de la atomii de carbon primari, secundari sau tertiari. Deci, se pot obtine mai multe grupe alchil.
Radicalii bivalenti si trivalenti derivati din alchili, prin indepartarea unui sau a doi atomi de hidrogen de la atomul de carbon care are valenta libera, au numele format prin adaugarea terminatiei -iden respectiv -idin la numele radicalului monovalent corespunzator.
8|Page
De exemplu CH3-CH= se numeste etiliden. Radicalul CH2= se numeste metilen, CH se numeste metilidin iar CH3-C se numeste etilidin.
Izomeria de catena - Compusii care au aceeasi compozitie dar structura diferita se numesc izomeri. Atomii din catenele de metan, etan, propan, nu se pot aranja decât în câte un singur mod.
Aceştia sunt izomeri de catenă.
9|Page
Numărul de izomeri de catenă creşte odată cu numărul atomilor de carbon din moleculă. Este foarte important de reţinut că toţi izomerii unei substanţe au aceeaşi formulă moleculară dar sunt substanţe chimice diferite.
Izomerii de catenă ai alcanilor se denumesc după următoarea regulă: se stabileşte cea mai lungă catenă liniară; se numerotează de la un capăt atomii de C astfel încât catena laterală să ocupe poziţia cu numărul cel mai mic; se denumesc radicalii catenelor laterale şi se indică poziţia lor prin cifre; citirea radicalilor se face în ordine alfabetică (etilul înaintea metilului); dacă sunt mai mulţi radicali identici se folosesc prefixe: di-, tri-, etc; Principalele surse de alcani sunt gazele naturale şi petrolul. Gazele naturale pot fi formate din metan (zăcăminte de gaz metan) sau gaze de sondă (gaze de petrol) care conţin alcani de la C1 la C5.
Proprietati fizice În functie de masa lor molara, alcanii sunt gazosi, lichizi
sau
solizi.
Datorita
diferentei
mici
de
electronegativitate dintre atomii de carbon si hidrogen, alcanii contin numai legaturi covalente nepolare. 10 | P a g e
De aceea între moleculele alcanilor se exercita forte de atractie van der Waals. Cu cât molecula este mai mare cu atât energia necesara pentru ruperea fortelor intermoleculare trebuie sa fie mai mare, iar punctele de fierbere corespunzatoare vor creste.
Punctul de topire (albastru) si de fierbere (roz) la primii 14 alcani in grade Celsius
Punctele de topire şi fierbere ale alcanilor cresc odată cu creşterea numărului de atomi de carbon. Ramificarea determină micşorarea punctului de fierbere. Dintre izomerii de catena ai unui alcan, cel cu catena normala are punctul de fierbere cel mai ridicat, iar izoalcanul cel mai ramificat are punctul de fierbere cel mai scazut. Până la 4 atomi de C, starea de agregare este gazoasă. De la 4 până la 15 atomi de C, starea de agregare este lichidă. De la 15 atomi de C in sus, starea de agregare este solidă. 11 | P a g e
Deoarece alcanii gazoşi nu au miros, pentru depistarea scăpărilor de gaze din conducte şi de la aragaz se folosesc compuşi cu miros respingător, de avertizare, numiţi mercaptani.
Proprietăţi chimice Denumirea de parafine provine de la “parum affinis”- afinitate (chimică) mică, adică au reactivitate chimică scăzută. Reacţiile chimice la care participă alcanii se grupează după natura legăturilor covalente care se desfac(legăturile C─H se desfac la substituţie, dehidrogenare, oxidare; legăturile C─C se desfac la descompunere termică, izomerizare, ardere). 1. Reacţiile de substituţie - constă în înlocuirea unuia sau mai multor atomi de hidrogen cu alți atomi sau grupe de atomi. Halogenarea:→ derivaţi halogenaţi R─H + X2 → R─X + HX 2. Reacţiile de izomerizare au loc la temperatura de 50 – 100°C sub acţiunea unor catalizatori ca bromura sau clorura de aluminiu anhidră. Această reacţie a fost descoperită de chimistul român C.D. Neniţescu. 3. Reacţiile de oxidare sunt reacţiile care au loc în prezenţa oxigenului. Acestea pot fi: oxidări incomplete şi oxidări totale (arderi). Toți alcanii reacționează cu aerul sau oxigenul.În urma acestor reacții rezultând produși cu diferite trepte de oxidare.Această reacție se mai numeste și reacția de ardere a alcanilor. Oxidări incomplete ale metanului CH4 + 1/2O2 → CH3OH (metanol) la 60 atm şi 400°C; CH4 + O2 → CH2O (aldehida formica) + H2O catalizatori oxizi de azot, 400-600°C; 2CH4 + O2 → 2CO + 4H2 (gaz de sinteză). 12 | P a g e
Arderi: Oxidarea totala a alcanilor conduce la formarea dioxidului de carbon şi a apei, cu degajare de căldură. Aceasta explică folosirea unor alcani ca şi combustibili. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q (căldură).
4. Descompunerea termică a alcanilor Alcanii prezintă stabilitate termică ridicată (la temperaturi mai mici are loc cracarea acestora, iar la temperaturi mai mari de de 650°C are loc dehidrogenarea). Cracare CH3─CH2─CH2─CH3 → CH4 (metan) + CH2═CH─CH3 (propena) → CH3─CH3 (etan) + CH2═CH2 (etena)
Dehidrogenare CH3─CH2─CH2─CH3 → CH2═CH─CH2─CH3 (1-butenă) + H2 → CH3─CH═CH─CH3 (2-butenă) + H2 Principalele surse de alcani sunt gazele naturale şi petrolul. Gazele naturale pot fi formate din metan (gazul metan) cât şi din gaze de sondă sau gaze de petrol. Petrolul este un amestec de hidrocarburi. O sursă naturală pentru obţinerea
hidrocarburilor
este
cărbunele şi oxidul de carbon obţinut din acesta.
13 | P a g e
Principala metoda de obtinere a alcanilor este distilarea fractionara a petrolului in urma careia se obtin gaze (butan, propan), lichide (benzina, motorina, pacura) si reziduri solide (bitum). Alcanii au multiple utilizari si astfel petrolul si gazele naturale sunt materii prime valoroase in industria chimica.
Metanul a fost descoperit de A.Volts in 1778 in malul baltilor si a fost numit prima oara gaz de balta. Metanul este cel mai simplu alcan, o hidrocarbura saturata aciclica, primul termen al seriei de hidrocarburi parafinice. Se gaseste sub forma de zacaminte naturale in stare destul de pura. Tara noastra poseda zacaminte de metan cu puritate ridicata (98%-99%), cele mai importante fiind cele de la Sarmasel, Copsa Mica, Bazna, Nades, Sincai, Deleni etc.. Cantitati apreciabile de gaz metan se gasesc si in minele de carbuni. Metanul se produce si acolo unde a avut loc o fermentare a celulozei in absenta aerului, sub influenta unor bacterii anaerobe; de aceea, din fundul baltilor, unde continuu plutesc plante, se degaja uneori metan. Este un component in proportie de 20-30% din gazul de iluminat rezultat prin distilarea uscata a huilei. Separarea metanului din gazul de iluminat constituie un izvor pentru obtinerea lui in tarile bogate in zacaminte de carbuni. Ca si petrolul, gazul metan se extrage din zacaminte prin sonde. De la locul de extractie, el este trimis prin conducte pana la centrele de consum. In laborator metanul se poate prepara prin reactia dintre apa si carbura de aluminiu intr-un dispozitiv de preparat gaze la cald (metoda Moissan): Al4C3 + 12H2O = 3CH5 + 4Al(OH)2 Carbura de beriliu formeaza cu apa, in mod preponderent, metan. 14 | P a g e
O alta metoda de laborator este descompunerea acetatului de sodiu (sau de potasiu) prin incalzire (metoda Dumas): CH3-COONa + NaOH = CH4 + NaCO3
Proprietati fizice Metanul este un gaz incolor, mai usor decat aerul, insolubil in apa, solubil in alcool, eter, benzen. Mirosul gazului metan din conductele industriale si casnice este dat de substantele continand sulf (mercaptani) care sunt adaugate special pentru a face gazul usor de recunoscut prin miros; eventualele scapari de gaze pot fi astfel descoperite la timp. El poate fi prins sub apa fara pierderi insemnate. Legaturile C-H din molecula metanului nu sunt polare; in schimb apa este dupa cum am vazut un compus polar. Lipsind atractiile electrostatice, moleculele de metan nu vor fi inconjurate de un roi de molecule de apa (asa cum se intampla cu alte molecule sau ioni, fenomen numit salvatare), iar fara aceasta nu are loc dizolvarea.
Petrolul (titeiul), este un lichid vascos, de culoare bruna, neagra sau verde masliniu, inflamabil, cu miros caracteristic, insolubil in apa, cu densitatea mai mica decat a apei. Nu are temperatura de fierbere fixa fiind un amestec complex de hidrocarburi. Contine in cantitati mici si substante anorganice ca sulf, oxigen si azot. Petrolul contine hidrocarburi a caror masa moleculara variaza de la 16 (metan) pana la circa 1800. Compozitia petrolului difera de la un zacamant la altul, dar contine amestecuri din trei clase de hidrocarburi: alcani, cicloalcani si arene. In petrol nu se gasesc hidrocarburi nesaturate.
15 | P a g e
Titeiul sau petrolul brut constituie una dintre principalele bogatii naturale ale tarii noastre. Zacaminte de titei se gasesc in judetele: Bacau, Arges, Prahova si Gorj.
Compozitie Din punct de vedere al compozitie chimice, titeiul este un amestec complex de hidrocarburi gazoase sau solide dizolvate in hidrocarburi lichide; de aceea se prezinta in natura in stare lichida. Titeiul mai contine compusi organici cu oxigen (fenoli, acizi naftenici), cu sulf (tiofen, mercaptani), cu azot (chinolina) etc. In hidrocarburi se gasesc hidrocarburi aciclice saturate (alcani sau parafine), hidrocarburi ciclice saturate (cicloparafine sau naftene) si hidrocarburi aromatice. Aceste trei clase de hidrocarburi in proportii diferite se gasesc in toate tipurile de titei. Originea titeiului Asupra modului de formare a titeiului in scoarta pamantului s-au emis mai multe teorii. Unele din acestea considera titeiul ca fiind de origine anorganica, altele ii atribuie origine organica. Teoria anorganica asupra originei titeiului a fost formulata de M. Berthelot si a fost completata si sustinuta de D. I. Mendeleer. Acesta teorie afirma ca titeiul s-a format in straturi adanci ale scoartei prin actiunea apei asupra carburilor metalice: CaCl2, Al4C3 etc. care in contact cu apa se descompun rezultand acetilena, metan si alte hidrocarburi; sub actiunea temperaturii si presiunii inalte din interiorul pamantului si in prezenta catalizatorilor naturali, hidrocarburile nesaturate sau polimerizat formand titeiul de astazi. Teoria organica se fundamenteaza pe mai mute ipostaze, si anume: ďƒ˜ titeiul
este
de
origune
vegetala
(Figuier),
formandu-se din plante, prin putrezirea acestora si transformarea lor in metan, bioxid de carbon si acizi grasi etc.; 16 | P a g e
titeiul este de origine animala (Engler), rezultand din transformarea grasimilor animalelor marine, in special a pestilor, la temperaturi si presiuni mari in scoarta pamantului; titeiul este de origine mixta, vegetala-animala (Potonié): prin transformarea unor plante si animale marine microscopice, acoperite de namol, si sub actiunea unor bacterii anaerobe a rezultat o materie organica, numita “sapropel”, care a imbibat namolul. Sub influenta temperaturii si a presiunii inalte, “saprolpelul” din namol a suferit transformari chimice, rezultand titeiul. Principalele derivate ale titeiului sunt cele date in scheme urmatoare: - Benzina usoara; - Benzina grea; - Gaze de cracare; - Petrol lampant – Benzine; - Motorina - Uleiuri - Pacura prin cracare – Bitum; - Parafina; - Cocs de petrol; - Pacura de cracare. Inainte de a fi supus operatiei de distilare fractionata, titeiul este supus unui proces preliminar, pentru indepartarea gazelor de sonda care insotesc totdeauna titeiul. In urma acestui tratament se obtin: gaze sarace, alcatuite din hidricarburi saturate gazoase cu 1-4 atomi de carboni, gazolina, o fractiune lichida foarte volatila, care contine in special alcani cu 5 atomi de carbon (pentan+izopentan) si titeiul dezbenzinat. Din gazele sarace se separa butanul si propanul care, comprimate in buteli sunt utilizate in gospodarie sub numele de aragaz. Instalatiile speciale folosite pentru separarea titeiului in fractiuni, prin distilare, sunt alcatiute din coloane de distilare prevazute cu talere si cu clopote.
17 | P a g e
Fractiuni de titei care se obtin sunt urmatoarele: benzinele (fractiuni lichide, contin hidrocarburi cu 5-10 atomi C), petrolul lampant (fractiune lichida, contine hidrocarburi cu 10-15 atomi C), motorina (lichid galbenbrun, contine hidrocarburi cu 12-20 atomi de C), pacura (rezid obtinut dupa separarea din titei), parafina (masa alba, semiopaca, contine hidrocarburi cu mai mult de 20 atomi de C), uleiurile de uns (fractiuni lichde-vascoase, contin hidrocarburi cu 20-50 atomi de C), asfalt (bitum, smoala de petrol, substanta lichda-vascaosa, contine hidrocarburi grele, mai ales aromatice). Benzina, fractiunea cea mai volatila, contine hidrocarburile cu punct de fierbere intre aproximativ 25° si 200°. Hidrocarburile din benzina contin intre 5 si 10 atomi de carbon in molecula. Benzina este
utilizata
drept
combustibil
in
motoarele cu explozie ale automobilelor si avioanelor. In cilindrii acestor motoare un amestec de vapori de benzina si aer este aprins de o scanteie electrica. Benzina obtinuta prin distilarea directa a titeiului, asa cum s-a aratat mai sus, nu satisface toate cerintele motoarelor moderne. De aceea se foloseste mult si benzina de cracare. Petrolul lampant fierbe intre limitele 170°C si 270°C si contine hidrocarburile cu aproximativ 10 pana la 15 atomi de carbon. Motorina fierbe intre 220°C si 360°C si cuprinde hidrocarburil de la 12 la 20 de atomi de carbon. Motorina este un comustibil folosit in motoarele Diesel. In aceste motoare combustibilul pompat in cilindru simultan cu aer se aprinde prin caldura produsa de compresia gazelor.mult utilizat inainte in lampile cu petrol, serveste in prezent anumite tipuri de motoare cu explozie (tractoare), dar mai ales in motoarele cu reactie ale avioanelor moderne.
18 | P a g e
Pacura este reziduul, de culoare neagra, ce se aduna la fundul coloanei dupa distilarea fractiunii aratate mai sus. Pacura se arde, in cea mai mare parte, pentru producerea aburului, in locomotive, vapoare, dar si in instalatii fixe (in aceestea din urma, combustibilul cel mai indicat este insa metanul, mai ieftin si mai usor de transportat, prin conducte). Pacura serveste insa si pentru obtinerea a doua produse importante: uleiurile de uns si asfaltul. Uleiurile de uns obisnuite (pentru masini cu turatie mica) se fabrica din pacura obtinuta din titeiurile neparafinoase sau asfaltoase, prin distilare sub presiune redudusa. Uleiurile de calitate superioara pentru motoarele cu turatie mare ale automobilelor si avioanelor, se fabrica din pacurile titeiurilor parafinoase care intai se parafineaza, iar apoi sunt supuse unei rafinari cu un solvent selectiv.
Gazul natural este un amestec de gaze, care poate fi foarte diferit după așezarea zăcământului. Cea mai mare parte este constituită din metan,
la
care
se
adaugă
uneori
cantități
apreciabile
de
hidrocarburi
saturate
(alcani), metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8), hidrocarburi nesaturate, alchene sau olefine, și hidrocarburi aromatice sau arene. Gazele naturale mai conțin: vapori de gaze condensate din care cauză mai sunt numite gaze umede, hidrogen sulfurat (H2S), care necesită îndepărtarea sulfului, și până la 9% dioxid de carbon (CO2) care diminuează calitatea gazului. În
general,
gazul
natural
are
în
compoziție
85% metan, 4% alți alcani (etan, propan, butan, pentan) și 11% gaze inerte (care nu ard). Deosebit de valoroase sunt gazele naturale care conțin heliu, aceste gaze fiind sursa principală de obținere a heliului. 19 | P a g e
Proprietăți Gazul
natural
este
un
amestec
puternic
inflamabil, de regulă insipid și inodor (din care cauză pentru odorizare se adaugă gazului mercaptan cu scopul de a ușura detecta scurgerile) cu o temperatură de aprindere de circa 600 °C. Este un gaz mai ușor ca aerul; pentru arderea 1 m³N de gaz sunt necesari circa 10 m³N de aer. Gazul este clasificat după compoziție în diferite categorii, gaz sărac și gaz bogat. Gazul sărac are un procent mai ridicat de metan (87–99% volumic), pe când în gazul bogat conținutul în metan oscilează între 80 și 87% volumic, având în compoziție cantități mai mari de dioxid de carbon și azot. Densitatea este între 0,700–0,840 kg/m³. După compoziție (gaz sărac sau gaz bogat), căldura degajată prin ardere (puterea calorifică) este: 8,2– 11,1 kWh/m³N = 30–40 MJ/m³N, iar temperatura de fierbere este de -161°.
Producția mondială de gaz 15 state exploatează 84% din producţia mondială de gaz.
20 | P a g e
Cantitatea netă de gaz exploatat în anul 2004 a fost de 2.689 miliarde m³, din care 22% revine Rusiei, 20% Statelor Unite ale Americii, 6,8% Canadei, 3,6% Regatului Unit, 3% Algeriei și17,2% Indoneziei, Olandei,Uzbekistanului, Iranului, Argentinei, Mexicului, Arabi ei Saudite, Malaysiei și Germaniei, iar 0,6% Austriei. Gazul natural acoperă 24% din necesarul de energie al lumii. Pentru prima oară în 1844 s-a găsit în Europa gaz natural în zona gării de est din Viena, urmate de noi descoperiri în 1892 prin forajele din regiunea Wels, Austria. Zăcăminte mari de gaz se găsesc în North Field (peste 900 TCF sau 25 miliarde (10¹²) m3) în Qatar (peninsula Arabiei) și Urengoi (peste 300 TCF sau 8 milarde (10¹²) m3) din Siberia, Rusia. De asemenea se presupune existența unor zăcăminte de gaz și mai mari în Iran.
Zăcămintele de gaz, de regulă, sunt sub presiune, fapt ce ușurează exploatarea lui. Rezervele globale de gaz estimate în anul 2004 sunt de 170.942 miliarde m³, respectiv 185 miliarde tone (SKE) care ar acoperi necesarul pe o perioadă de 67 de ani. Din această cantitate de gaz, 2.830 miliarde m³ aparțin Orientului Apropiat (Peninsula Arabă, o parte din Nordul Africii), 64.020 miliarde m³ Europei și Statelor GUS (Uniunii Sovietice), 14.210 miliarde m³ Asiei și Australiei, 14.060 miliarde m³ Africii, 7.320 miliarde m³ Americii de Nord și 7.100 miliarde m³ Americii de Sud.
21 | P a g e
Cererea globală este așteptată să sară de 5,1 trilioane de metri cubi (tmc) până în 2035, cu 1,8 tmc mai mult decât în 2011.
Transport și depozitare Poate fi transportat prin conducte sau cu alte mijloace de transport în stare comprimată sau în stare lichidă, actualmente fiind folosit pe scară tot mai largă ca înlocuitor al benzinei. Uscarea gazului reprezintă procesul de înlăturare a vaporilor de apă, care face parte din metodele de pregătire a gazului înainte de utilizare. Îndepărtarea apei din gaz este importantă, deoarece prin uscarea gazului se înlătură posibilitatea formării cristalohidraților. Aceștia sunt impurități solide care blochează conductele și dăunează armăturilor. Gradul de uscare al gazului se stabilește astfel încât cristalohidrații să se formeze doar sub -8 °C.
Pentru a trăi pe pământ, omul are nevoie de existenta stabilă, continuă, a unui mediu favorabil de viaţă, capabil să-i asigure existenţa fizică şi să-i ofere posibilitatea dezvoltării sale intelectuale, morale, sociale şi spirituale. Multă vreme omul a presupus că aerul, solul, apa, pot prelua, absorbi şi recicla produsele reziduale ale activităţii sale, atmosfera, oceanul şi chiar pământul, fiind considerate astfel un fel de receptoare cu capacitate nelimitată.
22 | P a g e
Tratând natura neglijent şi considerându-se în afara ei, omul a reuşit să-şi provoace atât lui însuşi, cât şi Pământului pagube imense. Poluarea mediului ambiant este una dintre problemele cele mai actuale şi cele mai importante ale omenirii. Această problemă a fost tratată cu îngăduinţă până acum 15-20 de ani, dar in condiţiile dezvoltării tehnico-ştiinţifice, pe de o parte, şi a tendinţei obţinerii unei rate cât mai mari a profitului, pe de altă parte, problema protejării naturii adevenit o preocupare majoră atât pentru oamenii de ştiinţă din diverse domenii, cât şi pentru oamenii politici. Termenul de poluare a aerului presupune un anumit tip de formă atmosferică, de la care poate fi observată o variaţie. Astfel, adăugarea unor compuşi chimici la compoziţia obişnuită a aerului şi care determină modificări preponderente ale proprietăţilor fizice şi chimice ale acestora, se numeşte poluarea aerului. Alcanii, substante utilizate in variate domenii, sunt un factor economic important al societatii in care traim, insa acestia au si efecte nocive asupra mediului.
Metanul Emisiile de CH4 contribuie cu aproape 15% la creşterea potenţialului efectului de seră. Metanul este principalul componenet al gazului natural ars de către utilajele de încălzit. El provine de la descompunerea vegetală (arderile anaerobe - descompunerea vegetaţiei in lipsa de O2) dar provine în egală măsură si de la scurgerile conductelor de gaze, de la centrele de tratament, de la instalaţiile de foraj şi de la minele de cărbune, de la materialeorganice in descompunere (cum ar fi produsele alimentare aflate în depozite). Cercetătorii sunt alarmaţi, ca o nouă încălzire a climei va antrena eliberarea unei părţi de CH4 natural acumulat în cantităţi mari sub gheţari şi în calotele polare, provocând astfel efectul de retroacţiune. Altfel spus, reîncălzirea climei va avea un efect de creştere.
23 | P a g e
Negrul de fum Este o sursa majora de poluare, acesta se gaseste sub forma de pulberi in suspensie in aer, fiind produs de motoare diesel cu evacuare, fie de arderea biomasei, dar si atunci cand gatim cu combustibili solizi. Acesta are un efect de încălzire a atmosferei de trei-patru ori mai mare decat estimarile actuale, potrivit oamenilor de stiintaintr-un articol din revista "Nature Geoscience. "Omul de stiinta atmosferica V. Ramanathan de la Institutul de Oceanografie Scripps de la Universitatea din California, inginerul chimist Greg Carmichael de la Universitatea din Iowa, San Diego, au declarat că funinginile și alte forme de negru de fum ar putea avea cam 60 la suta din efectul încălzirii globale cauzat de dioxidul de carbon, maimult decât cel al oricărui gaz cu efect de seră (în afară de dioxid de carbon).
Utilizarea petrolului provoaca poluari masive ale aerului in multe orase. Gazele de esapament evacuate de autoturisme si de alte masini cu combustie interna contin gaze otravitoare cum ar fi monoxidul de carbon, hidrocarburi nearse, oxizi de azot si plumb. Unii dintre acesti agenti de poluare reactioneaza cu lumina soarelui producand acel smog neplacut, fotochimic, care pluteste deasupra multor oras, cum ar fi Los Angeles sau Mexico City.
24 | P a g e
Atunci cand acizii de azot se combina cu picaturile de apa din nori, ia nastere ploaia acida care polueaza lacurile si raurile, distrugand si padurile. S-au facut pasi importanti pentru a micsora efectul gazelor de esapament. Se produce benzina fara plumb, iar unele masini sunt dotate cu filtre catalitice care transforma gazele nocive in gaze inofensive. Insa eficienta acestor imbunatatiri este diminuate de cresterea consumului de petrol.
Poluarea apei cu reziduuri petroliere reprezinta o problema deosebit de importanta si greu de prevenit si remediat. Afecteaza atat apele de suprafata, cat si pe cele subterane. In prezent, acest gen de poluare a devenit ubicvitar, iar consecintele ei asupra proprietatilor organoleptice ale apei, faunei si florei acvatice sunt deosebit de nocive si durabile.
Reziduurile de petrol ajung in bazinele naturale de apa prin deversarea de ape reziduale rezultate de la rafinarii, uzini de cracare si alte instalatii de prelucrare a titeilui. Aceste reziduuri conduc la cresterea temperaturii si turbiditatii, la formarea unei pelicule de petrol la suprafata apei sau a unor emulsii (apa- petrol sau petrol-apa) si la schimbarea compozitiei apei, prin dizolvarea in aceasta a substantelor petroliere solubile, toxice in anumite concentratii, pentru organismele acvatice, om si animale.
25 | P a g e
Indicatorii de poluare cu reziduuri petroliere sunt substantele extractibile, ca indicatori chimic global, ce evidentiaza totalitatea reziduurilor si germenii petrol oxidanti, ca indicator bacteriologic care, folosind pentru dezvoltarea lor substantele petroliere, se inmultesc cu atat mai puternic, cu cat acest substrat este in cantitate mai mare. Germenii petrol-oxidanti sunt in acelasi timp si indicatori de autopurificare de reziduuri petroliere.
Alcanii sunt folositi pe larg in viata cotidiana. Alcanii pot fi folositi drept combustibili. Alcanii sunt folositi pentru obtinerea de compusi chimici cu diferite utilizari.
Clorura de metil este un agent frigorific. Acidul cianhidric
folosit la obtinerea fibrelor sintetice. Clorura de metilen (CH2Cl2) şi tetraclorura de carbon (CCl4) se întrebuinţează ca solvent. Tetraclorura de carbon se întrebuinţează şi la stingerea incendiilor. 26 | P a g e
Metanul, componentul principal al gazului metan, se foloseste drept combustibil casnic (aragaz) sau in industrie la obtinerea unor compusi cu imoprtanta practica deosebita. Solventii hidrocarbonati sunt folositi la diluarea sau indepartarea vopselelor. Alcanii au aplicatii in medicina sau in farmacie la obtinerea unor preparate pentru protejarea pielii.
Parafina solida si vaselina, constituite majoritar din alcani solizi, sunt utilizate la obtinerea cremelor. Alcanii sunt substante nepolare, deci insolubile in apa, dar care dizolva alte substante organice nepolare, cum sunt grasimile solide sau lichide. De aceea inhalarea vaporilor de benzina afecteaza plamanii, ca urmare a dizolvarii grasimilor din membranele celulare. Contactul prelungit dintre alcanii lichizi si piele are ca efect dizolvarea grasimilor, producand inflamari sau chiar arsuri grave.
27 | P a g e
Prin oxidarea metanului cu vapori de apă se obţine gaz de sinteză folosit la scară industrială în diverse sinteze de alcooli, aldehide etc. Alcani au o solubilitate scăzută în apă, astfel încât conţinutul în oceane este neglijabil; cu toate acestea, la presiuni ridicate si temperaturi scazute (cum ar fi la partea de jos a oceanelor), metanul poate co-cristaliza cu apă pentru a forma un hidrat de metan solid.
Deşi acest lucru nu poate fi exploatat comercial la momentul actual, cantitatea de energie combustibila din domeniile cunoscute de hidrat de metan depăşeşte conţinutul energetic al tuturor gazelor naturale şi a depozitelor de petrol puse împreună.
Metanul extras din hidratul de metan este considerat un candidat pentru combustibilii viitor. 28 | P a g e
29 | P a g e