HOODFSTUK 2 BRANDSTOFFEN
Fossiele brandstoffen
Fossiele brandstoffen zijn steenkool, aardolie en aardgas. Steenkool (bestaat voornamelijk uit koolstof) is ontstaan door miljoenen jaren geleden afgestorven levende organismen, die ver in de bodem liggen. Aardolie en aardgas (bestaan voornamelijk uit koolwaterstoffen) zijn op zelfde wijze ontstaat alleen dan uit plankton.
Koolwaterstoffen
Methaan, propaan en butaan zijn brandstoffen die behoren tot de koolwaterstoffen, koolwaterstoffen bevatten de elementen koolstof en waterstof. Koolwaterstoffen zijn een deel van de koolstofverbindingen, deze stoffen bevattend in ieder geval koolstof. Ze kunnen ook nog andere elementen bevatten, zoals zuurstof en stikstof.
Kolendamp
Wanneer er geen volledige verbranding is, door te weinig zuurstof, ontstaan er giftige stoffen zoals koolstofmonooxide en roet.
Ongewenste verbrandingsproducten
Aardolie en aardgas bevatten namelijk het element zwavel, bij verbranding ontstaat dus zwaveldioxide, dit veroorzaakt zure regen. Door stikstof in de lucht, word ook stikstof verbrand, daarbij ontstaan dus stikstofoxiden, NOx (nitreuze dampen) schadelijk voor het milieu.
Door gebruik van een katalysator in de uitlaat worden de stikstofoxiden verwijderd.
Broeikaseffect
Bij de volledige verbranding van de fossiele brandstoffen ontstaat o.a. koolstofdioxide, dat zorgt voor het broeikaseffect, vormt een deken om de aarde waardoor de aarde geen warmte kan afstaan. Methaan (CH4), lachgas (N2O) en ozon (O3) helpen hier ook aan mee. Het CO2 –gehalte in de atmosfeer stijgt, daardoor warmt de aarde op, met als gevolg klimaatveranderingen.
Alternatieve brandstoffen
Alternatieve brandstoffen zijn andere brandstoffen dan fossiele brandstoffen. De alternatieve brandstoffen moeten worden gezocht, omdat de fossiele brandstoffen in korte tijd word opgemaakt. Voorbeelden: biogas (ontstaat door rotting van organisch afval), bio-alcohol (alcohol die gehaald word uit biologische producten) en waterstofgas. Deze brandstoffen gebruiken we dan voor ons energiegebruik.
Kolenvergassing
Winning door middel van ondergrondse kolenvergassing is een goed economisch alternatief, dit word zo gedaan: boorgat boren, stoom in de kolenlaag blazen, hierop treden reacties of: eerst reageert waterdamp met koolstof tot koolstofmonooxide en waterstof (watergas). En dan reageren koolstof en zuurstof tot koolstofmonooxide. Het watergas wordt via tweede boorgat onder druk naar het aardoppervlak gebracht.
Gefractioneerde destillatie van aardolie
Bij gefractioneerde destillatie van aardolie ontstaan verschillende fracties met kooktrajecten.
Deze verschillende fracties hebben allerlei belangrijke toepassingen. De fracties worden gebruikt als brandstof, als smeermiddel en als grondstof voor de chemische industrie. Het residu wordt gebruikt in asfalt.
Fractie toepassing
< 5 °C gasvormige bestanddelen (lpg)
20 °C tot 180 °C gasolie ( autobrandstoffen)
180 °C tot 260 °C kerosine (vliegtuigen)
260 °C tot 340 °C diesel (autobrandstof)
340 °C tot 600 °C smeermiddelen
> 600 °C zware stookolie
residu bitumen, asfalt
Blokschema
De destillatie van aardolie kun je weergeven in blokschema, een proces verkort weergegeven. Met pijlen geef je aan dat er stoffen, en welke stoffen, worden aangevoerd en afgevoerd. Er geldt hier hoe hoger de pijl uit het blok komt, hoe lager het kookpunt of kooktraject is.
Moleculaire stoffen
Moleculaire stoffen zijn opgebouwd uit moleculen, ze geleiden de stroom in de vaste én de vloeibare toestand niet. Een molecuul is een aantal atomen die aan elkaar zijn gebonden. De molecuulformule geeft aan welke atoomsoorten en hoeveel atomen van elke soort in een molecuul aanwezig zijn.
Atoombinding
Het atoomnummer één betekent dat een waterstofatoom bestaat uit één proton en één elektron. Waterstofgas, H2, bestaat uit moleculen waarin twee waterstofatomen aan elkaar zijn gebonden. Positieve ladingen stoten elkaar af. Negatieve en positieve ladingen trekken elkaar aan. Een binding tussen atomen heten atoombindingen. Bij de atoombinding houdt een gemeenschappelijk negatief elektronenpaar de twee positieve atoomresten bij elkaar.
Covalentie en covalente binding
Het aantal elektronen dat een atoom beschikbaar heeft voor de atoombinding heet de covalentie van een atoom. Deze covalentie is voor elke atoomsoort karakteristiek. Een ander woord voor atoombinding is covalente binding.
De covalentie van:
H (waterstof) Cl (chloor) F (fluor) Br (broom) en I (jood) = 1
O (zuurstof) en S (zwavel) = 2
P (fosfor) en N (stikstof) = 3
C (koolstof) = 4
Structuurformule
Een structuurformule is een formule waarin de atoombindingen met streepjes tussen de elementsymbolen zijn weergegeven. In een structuurformule kun je dus aflezen welke atomen op welke manier aan elkaar vastzitten. Dit is een ruimtelijke voorstelling. Er bestaan ook dubbele bindingen.
Verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen
Wanneer er in de moleculen uitsluitend enkelvoudige bindingen aanwezig zijn, noemen ze dit verzadigde koolwaterstoffen. En wanneer er wel dubbele bindingen tussen de koolwaterstoffen voorkomen, noemt men dat onverzadigde bindingen. Butaan is een voorbeeld van een verzadigd koolwaterstof. Buteen is een voorbeeld van een onverzadigd koolwaterstof.
Kraken
Omdat bij het destilleren van aardolie nog niet genoeg benzine ontstaat, wordt er gezocht naar andere manieren om meer benzine te maken. In een kraakinstallatie wordt dan ook uit andere aardoliefracties via een chemisch reactie benzine gemaakt. Dit noemen we kraken. Bij het kraken worden uit grote moleculen kleinere moleculen gemaakt. Ze worden als het ware gekraakt. De reactievergelijking van het kraken: C12H26 C8H18 (l) + C4H8 (l)(l)
Het reactieproduct is altijd een mengsel van verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen, dit komt doordat er te weinig waterstofatomen zijn.
Fossiele brandstoffen
Fossiele brandstoffen zijn steenkool, aardolie en aardgas. Steenkool (bestaat voornamelijk uit koolstof) is ontstaan door miljoenen jaren geleden afgestorven levende organismen, die ver in de bodem liggen. Aardolie en aardgas (bestaan voornamelijk uit koolwaterstoffen) zijn op zelfde wijze ontstaat alleen dan uit plankton.
Koolwaterstoffen
Methaan, propaan en butaan zijn brandstoffen die behoren tot de koolwaterstoffen, koolwaterstoffen bevatten de elementen koolstof en waterstof. Koolwaterstoffen zijn een deel van de koolstofverbindingen, deze stoffen bevattend in ieder geval koolstof. Ze kunnen ook nog andere elementen bevatten, zoals zuurstof en stikstof.
Kolendamp
Wanneer er geen volledige verbranding is, door te weinig zuurstof, ontstaan er giftige stoffen zoals koolstofmonooxide en roet.
Aardolie en aardgas bevatten namelijk het element zwavel, bij verbranding ontstaat dus zwaveldioxide, dit veroorzaakt zure regen. Door stikstof in de lucht, word ook stikstof verbrand, daarbij ontstaan dus stikstofoxiden, NOx (nitreuze dampen) schadelijk voor het milieu.
Door gebruik van een katalysator in de uitlaat worden de stikstofoxiden verwijderd.
Broeikaseffect
Bij de volledige verbranding van de fossiele brandstoffen ontstaat o.a. koolstofdioxide, dat zorgt voor het broeikaseffect, vormt een deken om de aarde waardoor de aarde geen warmte kan afstaan. Methaan (CH4), lachgas (N2O) en ozon (O3) helpen hier ook aan mee. Het CO2 –gehalte in de atmosfeer stijgt, daardoor warmt de aarde op, met als gevolg klimaatveranderingen.
Alternatieve brandstoffen
Alternatieve brandstoffen zijn andere brandstoffen dan fossiele brandstoffen. De alternatieve brandstoffen moeten worden gezocht, omdat de fossiele brandstoffen in korte tijd word opgemaakt. Voorbeelden: biogas (ontstaat door rotting van organisch afval), bio-alcohol (alcohol die gehaald word uit biologische producten) en waterstofgas. Deze brandstoffen gebruiken we dan voor ons energiegebruik.
Kolenvergassing
Winning door middel van ondergrondse kolenvergassing is een goed economisch alternatief, dit word zo gedaan: boorgat boren, stoom in de kolenlaag blazen, hierop treden reacties of: eerst reageert waterdamp met koolstof tot koolstofmonooxide en waterstof (watergas). En dan reageren koolstof en zuurstof tot koolstofmonooxide. Het watergas wordt via tweede boorgat onder druk naar het aardoppervlak gebracht.
Gefractioneerde destillatie van aardolie
Bij gefractioneerde destillatie van aardolie ontstaan verschillende fracties met kooktrajecten.
Fractie toepassing
< 5 °C gasvormige bestanddelen (lpg)
20 °C tot 180 °C gasolie ( autobrandstoffen)
180 °C tot 260 °C kerosine (vliegtuigen)
260 °C tot 340 °C diesel (autobrandstof)
340 °C tot 600 °C smeermiddelen
> 600 °C zware stookolie
residu bitumen, asfalt
Blokschema
De destillatie van aardolie kun je weergeven in blokschema, een proces verkort weergegeven. Met pijlen geef je aan dat er stoffen, en welke stoffen, worden aangevoerd en afgevoerd. Er geldt hier hoe hoger de pijl uit het blok komt, hoe lager het kookpunt of kooktraject is.
Moleculaire stoffen
Moleculaire stoffen zijn opgebouwd uit moleculen, ze geleiden de stroom in de vaste én de vloeibare toestand niet. Een molecuul is een aantal atomen die aan elkaar zijn gebonden. De molecuulformule geeft aan welke atoomsoorten en hoeveel atomen van elke soort in een molecuul aanwezig zijn.
Atoombinding
Het atoomnummer één betekent dat een waterstofatoom bestaat uit één proton en één elektron. Waterstofgas, H2, bestaat uit moleculen waarin twee waterstofatomen aan elkaar zijn gebonden. Positieve ladingen stoten elkaar af. Negatieve en positieve ladingen trekken elkaar aan. Een binding tussen atomen heten atoombindingen. Bij de atoombinding houdt een gemeenschappelijk negatief elektronenpaar de twee positieve atoomresten bij elkaar.
Het aantal elektronen dat een atoom beschikbaar heeft voor de atoombinding heet de covalentie van een atoom. Deze covalentie is voor elke atoomsoort karakteristiek. Een ander woord voor atoombinding is covalente binding.
De covalentie van:
H (waterstof) Cl (chloor) F (fluor) Br (broom) en I (jood) = 1
O (zuurstof) en S (zwavel) = 2
P (fosfor) en N (stikstof) = 3
C (koolstof) = 4
Structuurformule
Een structuurformule is een formule waarin de atoombindingen met streepjes tussen de elementsymbolen zijn weergegeven. In een structuurformule kun je dus aflezen welke atomen op welke manier aan elkaar vastzitten. Dit is een ruimtelijke voorstelling. Er bestaan ook dubbele bindingen.
Verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen
Wanneer er in de moleculen uitsluitend enkelvoudige bindingen aanwezig zijn, noemen ze dit verzadigde koolwaterstoffen. En wanneer er wel dubbele bindingen tussen de koolwaterstoffen voorkomen, noemt men dat onverzadigde bindingen. Butaan is een voorbeeld van een verzadigd koolwaterstof. Buteen is een voorbeeld van een onverzadigd koolwaterstof.
Kraken
Omdat bij het destilleren van aardolie nog niet genoeg benzine ontstaat, wordt er gezocht naar andere manieren om meer benzine te maken. In een kraakinstallatie wordt dan ook uit andere aardoliefracties via een chemisch reactie benzine gemaakt. Dit noemen we kraken. Bij het kraken worden uit grote moleculen kleinere moleculen gemaakt. Ze worden als het ware gekraakt. De reactievergelijking van het kraken: C12H26 C8H18 (l) + C4H8 (l)(l)
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden