HomeLekcja 2 — Surowce energetyczne
Węgle kopalne
Ropa naftowa i gaz ziemny
Skorupa ziemska zawiera 0,14 % węgla w postaci różnych związków, np. węglanów, węgla w stanie wolnym: grafitu i diamentu, oraz węgli kopalnych. Węgle kopalne na ziemiach polskich powstały w erze paleozoicznej (węgiel kamienny) oraz w erze kenozoicznej (węgiel brunatny).
Ziemię porastały bagniste lasy, w których przeważał skrzyp, paproć, widłaki. Pod wpływem wody, szczątki rośli odcięte od dostępu tlenu, podane wysokim temperaturom i ciśnieniu ulegały przeobrażeniom, twardniejąc i zamieniając się w skałę. W ten sposób powstały pokłady węgla.
Istnieje kilka rodzajów węgla. Różnią się zawartością czystego pierwiastka węgla. Największą zawartość pierwiastka węgla, bo 92-94%, posiada antracyt, twarda odmiana węgla kopalnego. Jest on bardzo wydajny, ponieważ podczas spalania daje dużo ciepła i mało popiołu.
Węgiel kamienny to odmiana zawierająca około 87% pierwiastka węgla. Stosowany jest jako paliwo, np. przy ogrzewaniu mieszkań i w elektrociepłowniach.
Węgiel brunatny zawiera około 70% pierwiastka węgla. Stosowany jest również jako paliwo, ale podczas spalania wydziela mniejszą ilość ciepła niż węgiel kamienny cy antracyt.
Torf zawiera około 60% pierwiastka węgla. Ma barwę ciemnobrunatną. Występuje najwcześniej na dnie bagien, powstaje ze zgniłych roślin. Znalazł zastosowanie jako opał, podściółka dla bydła, nawóz, jako materiał izolacyjny w budownictwie.
Sucha destylacja — inaczej pirogenizacja lub piroliza — jest to rozkład termiczny substancji.
Wydzielający się gaz zapala się u wylotu rurki odprowadzającej. Ga ten to gaz świetlny. Przelana do probówki, ciecz ma intensywny zapach amoniaku, to pogazowa. Na dnie ogrzanej probówki pozostaje czarny osad — smoła pogazowa i koks.
Koks to stały, porowaty, czarny produkt rozkładu termicznego węgla kamiennego, zawierający około 90%, czystego pierwiastka węgla. Stosuje się go głównie w hutnictwie oraz jako opał do ogrzewania mieszkań. Z rozkładu termicznego węgla kamiennego otrzymuje się też substancje ciekłe — wodę pogazową i substancje smołowe.
Woda pogazowe zawiera wodę oraz amoniak (NH3) i sole amonowe (głównie węglan amonowy oraz inne związki organiczne).
Smoła pogazowa (węglowa) to czarna, mazista ciecz o intensywnym zapachu. Jest mieszaniną wielu związków organicznych.
Gaz świetlny, zwany inaczej gazem koksowniczym, jest gazowym produktem termicznego rozkładu węgla kamiennego. Jest palny. Jego składniki to: wodór (60%), tlenek węgla (CO), azot, gazowe związki organiczne — węglowodory, amoniak (NH3), siarkowodór (H2S). Stosuje się go do otrzymania amoniaku oraz w hutnictwie.
Ropa naftowa, węgle kopalne i gaz ziemny nazywane są paliwami kopalnymi, gdyż wydobywane są z głębi Ziemi.
Ropa naftowa zwana jest inaczej olejem skalnym. Powstała przed wieloma tysiącami lat ze szczątków roślinnych i zwierzęcych w wyniku procesów gnilnych zachodzących w temperaturze około 200 stopni Celsjusza pod dużym ciśnieniem (głęboko pod ziemią). Wiek powstania najstarszych złóż ropy naftowej oceniany jest na 500 mln. lat. Złoża ropy naftowej występują na dużych głębokościach, rzędu kilku kilometrów.
W Polsce głównie pokłady ropy naftowej znajdują się w okolicach Sanoka, Jasła, Krosna, Gorlic i na Pojezierzu Pomorskich.
Ropa naftowa jest oleistą cieczą barwy żółtej, brunatnej lub nawet czarnej. Barwa ropy naftowej zależy ściśle od jej pochodzenia. Ropa naftowa posiada charakterystyczną i przenikliwą woń. W dotyku jest tłusta. Jest palna, spala się żółtym, kopcącym płomieniem. Ropa naftowa nie rozpuszcza się w wodzie, pływa po powierzchni. Pomiędzy wodą a ropą wytwarza się wyraĄna granica. Po wstrząśnięciu cząstki ropy tworzą drobne kropelki w całej objętości wody, ale po chwili kropelki te łączą się z sobą w większe i z powrotem wypływają na powierzchnię wody. Wynika stąd, że gęstość ropy naftowej jest mniejsza od gęstości wody.
Ropa naftowa jest ciekła mieszaniną jednorodną węglowodorów w stanie gazowym, ciekłym i stałym, wzajemnie w sobie rozpuszczalnych. Węglowodory — jak nazwa wskazuje — są to związki organiczne o cząsteczkach zbudowanych wyłącznie z atomów węgla i wodoru.
Destylacja — jest to metoda oczyszczania i rozdzielania na turach wrzenia. Skraplający pary, wydzielające się z wrzącej cieczy, otrzymuje się szereg frakcji destylatu o składzie innym niż skład cieczy poddanej destylacji.
Pierwsze produkty — pojawiające się już w temperaturze 40-50°C — są to produkty gazowe, tzw. gaz rafineryjny.
W temperaturze do 150°C można w podstawionych naczyniach zbierać rożne rodzaje benzyny: lekką (wrzącą w temperaturze do 100°C) i ciężką (wrzącą w temperaturze do 150°C). Przy dalszym ogrzewaniu otrzymuje się naftę (do 250°C), a później oleje napędowe i smary. Po zakończeniu procesu w kolbie pozostaje ciemna, stała mazista substancja — to mazut, z którego można otrzymać asfalt.
Ropa naftowa i produkty jej destylacji są substancjami palnymi. Gaz ziemny towarzyszy zwykle złożom ropy naftowej, ale występuje również w złożach niezależnych.
Gaz ziemny jest gazową mieszaniną jednorodną lekkich węglowodorów — głównie związku zwanego metanem. Ma zastosowanie do celów opałowych w kuchenkach gazowych oraz jako ważny surowiec w przemyśle chemicznym.
Ropa naftowa i gaz ziemny
Węgle kopalne
Skorupa ziemska zawiera 0,14 % węgla w postaci różnych związków, np. węglanów, węgla w stanie wolnym: grafitu i diamentu, oraz węgli kopalnych. Węgle kopalne na ziemiach polskich powstały w erze paleozoicznej (węgiel kamienny) oraz w erze kenozoicznej (węgiel brunatny).
Ziemię porastały bagniste lasy, w których przeważał skrzyp, paproć, widłaki. Pod wpływem wody, szczątki rośli odcięte od dostępu tlenu, podane wysokim temperaturom i ciśnieniu ulegały przeobrażeniom, twardniejąc i zamieniając się w skałę. W ten sposób powstały pokłady węgla.
Istnieje kilka rodzajów węgla. Różnią się zawartością czystego pierwiastka węgla. Największą zawartość pierwiastka węgla, bo 92-94%, posiada antracyt, twarda odmiana węgla kopalnego. Jest on bardzo wydajny, ponieważ podczas spalania daje dużo ciepła i mało popiołu.
Węgiel kamienny to odmiana zawierająca około 87% pierwiastka węgla. Stosowany jest jako paliwo, np. przy ogrzewaniu mieszkań i w elektrociepłowniach.
Węgiel brunatny zawiera około 70% pierwiastka węgla. Stosowany jest również jako paliwo, ale podczas spalania wydziela mniejszą ilość ciepła niż węgiel kamienny cy antracyt.
Torf zawiera około 60% pierwiastka węgla. Ma barwę ciemnobrunatną. Występuje najwcześniej na dnie bagien, powstaje ze zgniłych roślin. Znalazł zastosowanie jako opał, podściółka dla bydła, nawóz, jako materiał izolacyjny w budownictwie.
Sucha destylacja — inaczej pirogenizacja lub piroliza — jest to rozkład termiczny substancji.
Sucha destylacja węgla
UWAGA! Potrzebujesz dużego płomienia, ze względu, że doświadczenie uda się przy temperaturze 1000 stopni!
W probówce umieść rozdrobniony węgiel kopalny, zatkaj ją korkiem z rurką odprowadzającą i intensywnie ogrzewaj w płomieniu palnika. Po kilku minutach ogrzewania zbliż zapaloną zapałkę do wylotu rurki odprowadzającej. Przerwij ogrzewania próbówki i ostrożnie przelej zgromadzoną na dnie ciecz do innej probówki. Zbadaj zapach przelanej cieczy.
Wydzielający się gaz zapala się u wylotu rurki odprowadzającej. Ga ten to gaz świetlny. Przelana do probówki, ciecz ma intensywny zapach amoniaku, to pogazowa. Na dnie ogrzanej probówki pozostaje czarny osad — smoła pogazowa i koks.
Koks to stały, porowaty, czarny produkt rozkładu termicznego węgla kamiennego, zawierający około 90%, czystego pierwiastka węgla. Stosuje się go głównie w hutnictwie oraz jako opał do ogrzewania mieszkań. Z rozkładu termicznego węgla kamiennego otrzymuje się też substancje ciekłe — wodę pogazową i substancje smołowe.
Woda pogazowe zawiera wodę oraz amoniak (NH3) i sole amonowe (głównie węglan amonowy oraz inne związki organiczne).
Smoła pogazowa (węglowa) to czarna, mazista ciecz o intensywnym zapachu. Jest mieszaniną wielu związków organicznych.
Gaz świetlny, zwany inaczej gazem koksowniczym, jest gazowym produktem termicznego rozkładu węgla kamiennego. Jest palny. Jego składniki to: wodór (60%), tlenek węgla (CO), azot, gazowe związki organiczne — węglowodory, amoniak (NH3), siarkowodór (H2S). Stosuje się go do otrzymania amoniaku oraz w hutnictwie.
Ropa naftowa i gaz ziemny
Ropa naftowa, węgle kopalne i gaz ziemny nazywane są paliwami kopalnymi, gdyż wydobywane są z głębi Ziemi.
Ropa naftowa zwana jest inaczej olejem skalnym. Powstała przed wieloma tysiącami lat ze szczątków roślinnych i zwierzęcych w wyniku procesów gnilnych zachodzących w temperaturze około 200 stopni Celsjusza pod dużym ciśnieniem (głęboko pod ziemią). Wiek powstania najstarszych złóż ropy naftowej oceniany jest na 500 mln. lat. Złoża ropy naftowej występują na dużych głębokościach, rzędu kilku kilometrów.
W Polsce głównie pokłady ropy naftowej znajdują się w okolicach Sanoka, Jasła, Krosna, Gorlic i na Pojezierzu Pomorskich.
Ropa naftowa jest oleistą cieczą barwy żółtej, brunatnej lub nawet czarnej. Barwa ropy naftowej zależy ściśle od jej pochodzenia. Ropa naftowa posiada charakterystyczną i przenikliwą woń. W dotyku jest tłusta. Jest palna, spala się żółtym, kopcącym płomieniem. Ropa naftowa nie rozpuszcza się w wodzie, pływa po powierzchni. Pomiędzy wodą a ropą wytwarza się wyraĄna granica. Po wstrząśnięciu cząstki ropy tworzą drobne kropelki w całej objętości wody, ale po chwili kropelki te łączą się z sobą w większe i z powrotem wypływają na powierzchnię wody. Wynika stąd, że gęstość ropy naftowej jest mniejsza od gęstości wody.
Ropa naftowa jest ciekła mieszaniną jednorodną węglowodorów w stanie gazowym, ciekłym i stałym, wzajemnie w sobie rozpuszczalnych. Węglowodory — jak nazwa wskazuje — są to związki organiczne o cząsteczkach zbudowanych wyłącznie z atomów węgla i wodoru.
Destylacja — jest to metoda oczyszczania i rozdzielania na turach wrzenia. Skraplający pary, wydzielające się z wrzącej cieczy, otrzymuje się szereg frakcji destylatu o składzie innym niż skład cieczy poddanej destylacji.
Pierwsze produkty — pojawiające się już w temperaturze 40-50°C — są to produkty gazowe, tzw. gaz rafineryjny.
W temperaturze do 150°C można w podstawionych naczyniach zbierać rożne rodzaje benzyny: lekką (wrzącą w temperaturze do 100°C) i ciężką (wrzącą w temperaturze do 150°C). Przy dalszym ogrzewaniu otrzymuje się naftę (do 250°C), a później oleje napędowe i smary. Po zakończeniu procesu w kolbie pozostaje ciemna, stała mazista substancja — to mazut, z którego można otrzymać asfalt.
Ropa naftowa i produkty jej destylacji są substancjami palnymi. Gaz ziemny towarzyszy zwykle złożom ropy naftowej, ale występuje również w złożach niezależnych.
Gaz ziemny jest gazową mieszaniną jednorodną lekkich węglowodorów — głównie związku zwanego metanem. Ma zastosowanie do celów opałowych w kuchenkach gazowych oraz jako ważny surowiec w przemyśle chemicznym.
Podsumowanie tematu:
1. Co to jest koks?
2. Z czego powstał węgiel?
3. Co to jest koks?
4. Dokończ zdanie: Destylacja frakcjonowana ropy naftowej to metoda rozdzielania ropy naftowej na kilka frakcji różniące się…
5. Komu może towarzyszyć gaz ziemny?