Разделение и изменение молекул
Переключай состояния и сравнивай схему с объяснением. Модель показывает, что меняется и почему.
Показан принцип, а не точные промышленные температуры и границы фракций.
Учебная модель: размеры, цвета и проекции условны. Линии обозначают связи, а подписи CH₃ и CH₂ — группы атомов. Реакционные схемы показывают итог превращения, а не траектории отдельных атомов.
Смеси природных веществ
Природный газ содержит преимущественно метан, а также другие компоненты. Нефть — сложная смесь углеводородов и примесей; у неё нет одной химической формулы и одной температуры кипения.
Каменный уголь содержит сложное органическое вещество и минеральные компоненты. При его переработке получают газообразные, жидкие и твёрдые продукты, а не одно индивидуальное соединение.
Газ
Главный компонент часто CH₄
Нефть
Смесь многих углеводородов
Уголь
Органические и минеральные компоненты
Природное сырьё является смесью. Для него нельзя безоговорочно использовать свойства одного чистого вещества.
Фракционная перегонка
Перегонка использует различия температур кипения. Более летучие компоненты легче испаряются; при охлаждении пары конденсируются, образуя фракции с определённым диапазоном кипения.
Фракция тоже обычно смесь. Интервалы кипения бензиновой, керосиновой и других фракций могут перекрываться и зависят от принятой технологии разделения.
| Признак / пример | Объяснение |
|---|---|
| Лёгкие фракции | Более летучие компоненты |
| Средние фракции | Керосиновые и дизельные компоненты |
| Тяжёлые остатки | Менее летучие вещества |
Перегонка разделяет смесь по летучести. Она не предназначена для изменения углеродного скелета молекул.
Установка для перегонки
Лабораторная перегонка: испарение и последующая конденсация позволяют разделять вещества.
Lazar.zenit · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Молекула метана CH₄
Тетраэдрическая форма показывает четыре направления связей C—H; цвета и размеры атомов условны.
Ben Mills / Benjah-bmm27 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Вторичная переработка
Крекинг разрывает крупные углеводородные молекулы и даёт меньшие, включая алкены. Изомеризация меняет скелет, а ароматизация может создавать ароматические соединения.
В отличие от перегонки эти процессы являются химическими превращениями. Их цель — получить больше нужных компонентов топлива или сырья, изменив состав исходной смеси.
Крекинг
Укорочение цепей
Изомеризация
Разветвление без изменения формулы
Ароматизация
Образование ароматического кольца
Химическая переработка создаёт новые вещества. Её отличие от перегонки видно по изменению структуры молекул.
Октановое число и ресурсы
Октановое число характеризует устойчивость бензина к детонации при установленном методе испытания. Шкала связана с эталонами: н-гептану соответствует 0, изооктану — 100.
Оно не означает процент октана в любом бензине и не является прямой мерой теплоты сгорания. Нефть и газ также нужны как химическое сырьё, поэтому значение имеет не только их сжигание. Если при перегонке отобрана фракция с узким интервалом кипения, это ещё не доказательство чистого вещества: несколько изомеров могут кипеть близко. Для подтверждения индивидуальности нужны дополнительные методы анализа, а не только один температурный интервал.
н-Гептан
Эталон 0
2,2,4-триметилпентан
Изооктан, эталон 100
Практический смысл
Сравнение поведения топлива при испытании
Октановое число характеризует детонационную стойкость. Его нельзя напрямую трактовать как состав реального бензина.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 10 класс», § 21. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 10 класс. Химия — § 21. Природные источники углеводородов.pdf. Учтены границы структурных моделей, влияние среды реакции и различия между составом и строением.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Organic Chemistry · OpenStax: реакции моносахаридов