Koolstofverbindingen Hoofdstuk 4.4

Samenvatting: koolstofchemie Hoofdstuk 4 Fossiele brandstoffen: - aardolie - aardgas - Steenkool
Fossiele brandstoffen zijn overal te vinden, ze kunnen alleen niet overal worden gewonnen want: - vindplaatsen zijn erg onherbergzame oorden - de brandstoffen zitten te diep onder het aardoppervlak - transportlijnen naar bewoonde wereld zijn te lang
Maar door de veranderende economische omstandigheden kun je door de hogere brandstof prijzen meer brandstof uit de grond halen en op steeds meer plekken. Aardolie: Ontstaan: overblijfselen van afgestorven organismen die miljoenen jaren geleden in de zee leefden. Bestaat uit: - alkanen - cycloalkanen - aromaten

Vluchtigheid van vloeistoffen: de mogelijkheid van vloeistoffen om te verdampen. De vluchtigheid hangt af van de grootte, bouw en vorm van het moleculen. Destilleren: aardolie scheiden, er wordt gebruik gemaakt van de vluchtigheid van vloeistoffen. Door te destilleren krijg je aardoliefracties: een mengsel van stoffen uit de oorspronkelijke aardolie. Stoffen uit één fractie hebben dezelfde kooktraject (= kookpunt binnen een bepaalde grenswaarde) Het kooktraject van de fractie hangt af van het aantal C-atomen. Hoe meer atomen hoe groter de massa is en hoe groter dus de vanderwaalsbinding is en dus ook een hoger kookpunt van de stof. Continuprocessen: processen van destilleren waarbij je niet het proces steeds moet stoppen om een handeling te doen (vb. bijvullen mengsel, verwijderen fracties) Procesoperators controleren de meet en regelapparatuur die ervoor zorgen dat het continuproces goed verloopt in de chemische fabriek. Aardoliefracties zijn allemaal brandbaar maar of ze licht ontvlambaar zijn hangt af of ze voldoende vluchtige componenten heeft. Vlampunt van brandbare stof: laagste temperatuur waarbij onder normale omstandigheden uit de vloeistof zoveel damp ontstaat dat de damp met de lucht reageert en een ontvlambaar mengsel vormt. Het vlampunt bepaalt ook de brandgevaarlijkheid van een vloeistof. En is altijd lager dan de ontbrandingstemperatuur. Ontbrandingstemperatuur van een stof: de laagste temperatuur waarbij een stof als die in contact komt met lucht, spontaan ontbrandt zonder de hulp van een vlammetje. Aardgas: Ontstaan: bijproduct van de vorming van steenkool en soms ook van aardolie. Voordelen: - makkelijk te transporteren via pijpleidingen - het is bijna ‘schoon’ bij verbranding doordat er bijna geen zwavelverbindingen in voorkomen. Aardgas wordt voor het overgrote deel gebruikt voor het opwekken van energie door te verbranden. Daarnaast wordt het ook gebruikt door de chemische industrie als grondstof. - hogere koolwaterstoffen worden verwijderd. Dan krijg je deze reactie: CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g) = stoomreforming
Mengsel van CO(g) en 3H2(g) heet synthesegas. - Nu kan je CO verwijderen uit het synthesegas en laten reageren met ammoniak (NH3), je hebt dan een grondstof voor kunstmest. Steenkool: Ontstaan uit: ontwaterde plantenresten die in elkaar gedrukt zijn door de aardkorst. Hierdoor kreeg je reacties die een steenachtig materiaal hebben gemaakt. Nadelen: - het is vast en hierdoor lastig te verbranden - het heeft een aantal % zwavel en hierdoor krijg je bij verbranding veel zwaveldiozide in de lucht. - Steenkool moet diep onder de grond worden gedolven; het is vuil, onaangenaam en gevaarlijk. Voordeel: - het is een goede vervanging voor olie en gas. Bestaat uit: - cyclische structuren - aromatische structuren
Steenkool is een macromoleculaire stof en kan je alleen maar ontleden en niet destilleren. Door te verhitten krijg je thermolyse van steenkool (bij 300 C) Hoe hoger de temperatuur hoe sterker de afbraak van (macromoleculen) Bij 900 C krijg je: - cokes (s): productie van ijzer uit ijzererts. - Gas (g): bestaat uit methaan, waterstof en koolstofmono-oxide. Wordt gebruikt als brandstof. Door hoge gehalte CO is het vaak ook giftig. - Benzeen en koolteer (l): zijn aromatisch en na bewerking voor gebruik van motorbrandstof. Steenkoolvergassing: door steenkool te verhitten (750-1100 C) bij hete stoom en lucht in ondermaat krijg je een reactie waardoor CO en H2 in verhouding 2:1 ontstaan. Dit is gebruiken als brandstof en synthesegas.