Odpowiedzi na pytania
Alotropia - jest to występowanie tego samego pierwiastka w odmianach różniących się od siebie budową wewnętrzną. Odmianami alotropowymi węgla są: diament, grafit i fullereny. Diament: a) jest najtwardszy ze znanych minerałów b) półprzezroczyste ciało stałe c) jest bezbarwny lub żółty, błękitny, niebieski, brunatny do czarnego d) gęstość wynosi 3,5 g/cm3 e) ma właściwości półprzewodnikowe f) jest dobrym przewodnikiem ciepła g) jest trudno topliwy i odporny na działanie kwasów i zasad h)spala się w wysokiej temperaturze AD 2 .
Alotropia - jest to występowanie tego samego pierwiastka w odmianach różniących się od siebie budową wewnętrzną. Odmianami alotropowymi węgla są: diament, grafit i fullereny. Diament: a) jest najtwardszy ze znanych minerałów b) półprzezroczyste ciało stałe c) jest bezbarwny lub żółty, błękitny, niebieski, brunatny do czarnego d) gęstość wynosi 3,5 g/cm3 e) ma właściwości półprzewodnikowe f) jest dobrym przewodnikiem ciepła g) jest trudno topliwy i odporny na działanie kwasów i zasad h)spala się w wysokiej temperaturze AD 2 . Węgle kopalne to skały osadowe powstałe w wyniku nagromadzenia i przeobrażenia materii roślinnej. Stanowią mieszaninę różnorodnych związków organicznych, w których skład wchodzą głównie: węgiel, wodór, tlen, siarka i azot, a także substancje mineralne (np. krzemiany, siarczki i inne) oraz pierwiastki rzadkie (m.in. arsen, uran, gal, german). W zależności od zawartości pierwiastka węgla wyróżnia się następujące gatunki węgli kopalnych, tworzących tzw. szereg węglowy: -torf -węgiel brunatny, -węgiel kamienny, -antracyt -szungit. Złoża węgli kopalnych powstały w różnych epokach geologicznych, głównie w paleozoiku (karbon, perm) oraz trzeciorzędzie. Większość złóż węgla formowała się od 360 do 28 mln lat temu. Węgiel powstał na bagnistych obszarach, które w tamtych czasach porastały wilgotne lasy tropikalne. Szczątki obumarłych roślin opadły na dno bagnistych jeziorzysk lub lagun, gdzie z powodu małej ilości tlenu i odpowiednich bakterii rozkładały się bardzo powoli. W pierwszej fazie rozkładu gnijące rośliny zmieniły się w torf. Procesowi temu towarzyszyło wydzielanie metanu (stąd duże jego ilości znajdują się przy pokładach węgla kamiennego). Torf nie jest w stanie samoistnie przekształcić się w węgiel. Jego pokłady muszą najpierw zostać poddane odpowiedniemu ciśnieniu. Pierwsze zgniatanie złóż torfu odbywa się pod ciężarem wciąż narastającej ilości obumarłych roślin. Z warstwy torfu o grubości od 10 do 15 m może powstać jednometrowa warstwa węgla. Po zapełnieniu bagna przez substancję roślinną, na złoża torfu osadzały się warstwy piasku i mułu. Następnie teren obniżał się, a wody morskie lub jeziorne ponownie go zalewały, dzięki czemu dochodziło do kolejnego etapu akumulacji roślinnej. Cykl ten powtarzał się wielokrotnie, dlatego mówimy, że węgiel kamienny powstał w procesie sedymentacji cyklicznej. Doprowadziła ona do powstania licznych, oddzielonych od siebie innymi skałami osadowymi, pokładów węgla. Ich grubość różni się znacznie i wynosi od kilku mm do kilku metrów. W okresie karbonu składnikiem tworzącym złoża węgla były głównie olbrzymie widłaki (lepidodendrony, sygilarie), skrzypy (kalamity), ponadto paprocie nasienne i nagozalążkowe (kordaity). W permie były to rośliny nagozalążkowe (miłorzębowe, benetyty, iglaste). Natomiast w trzeciorzędzie rośliny okrytozalążkowe. AD 3. ROPA NAFTOWA, czyli olej skalny, jest najważniejszym surowcem węglowodorowym do otrzymywania cennych produktów przemysłowych, np. benzyny, nafty, olejów smarowych, parafiny. Ropa naftowa jest ciemnobrunatną cieczą o gęstości 0,79 - 0,96 g/ml i o swoistym zapachu. Barwa jej bywa również jasna i słabo opalizująca, nie rozpuszcza się w wodzie. Głównymi składnikami ropy naftowej są rozmaite węglowodory:
- nasycone węglowodory parafinowe, a więc homologi metanu,
- małe ilości węglowodorów oleinowych (homologi etylenu),
- nasycone węglowodory cykliczne, tzw. węglowodory naftenowe, pochodne cyklopentanu i cykloheksanu o wzorze CnH2n,
- węglowodory aromatyczne, pochodne benzenu C6H6. Podczas destylacji frakcyjnej z surowej ropy naftowej otrzymuje się następujące produkty:
- Eter naftowy, zbierany do temperatury 70 ºC, o gęstości poniżej 0,7 g/ml, składa się głównie z najlżejszych węglowodorów zawierających nie więcej niż sześć atomów węgla w cząsteczce. Zastosowanie: jako benzyna apteczna albo rozpuszczalnik do ekstrakcji.
- Benzyna lekka, zbierana od 60 do 100 ºC i o gęstości 0,7 - 0,75 g/ml, stosowana głównie jako benzyna lotnicza.
- Benzyna ciężka, wrząca w granicach 100 - 150 ºC o gęstości 0,75 g/ml, używana jako benzyna samochodowa. Stosuje się ją głównie jako paliwo do silników, jako środek piorący i odtłuszczający, jako rozpuszczalnik tłuszczów farb i lakierów.
- Ligroina, zwana inaczej benzyną lakową, wrze w granicach 100 - 180 ºC. Podane powyżej granice temperatur wrzenia poszczególnych frakcji oraz ich gęstość nie charakteryzują dokładnie danego rodzaju benzyny. Zależnie od pochodzenia ropy i od przeznaczenia destylatu granice te mogą się wahać.
- Nafta jest produktem destylacji ropy odbieranym w granicach temperatur wrzenia 215 - 325 ºC. Surową naftę otrzymaną z pierwszej destylacji i zawierającą sporo smolistych zanieczyszczeń poddaje się następnie rafinacji chemicznej. Oczyszczona nafta powinna być trudno zapalna, a więc nie może zawierać lotnych składników, charakterystycznych dla benzyny. Temperatura zapłonu nafty, zgodnie z przepisami, wynosi 39 ºC. A zatem nafta nie powinna zapalać się w zetknięciu ze stosunkowo zimnym płomieniem zapałki.
- Oleje naftowe. Pozostałość po destylacji ropy naftowej pod zwykłym ciśnieniem, wrzącą powyżej 325 ºC, poddaje się następnie destylacji próżniowej (pod zmniejszonym ciśnieniem), otrzymując rozmaite produkty przemysłowe, a przede wszystkim różne oleje naftowe. Należą do nich: • oleje smarowe, stosowane jako smary • oleje silnikowe (używane do silników Diesla), • oleje gazowe (przerabiane za pomocą pirolizy na mieszaninę gazów, używaną do oświetlania), mogą być stosowne jako paliwo • oleje parafinowe, z których przez wymrażanie wykrystalizowuje się parafinę służącą do wyrobu świec. Z niskogatunkowych rop, nie nadających się do wytwarzania wyżej wymienionych olejów naftowych, otrzymuje się oleje opałowe stosowane na statkach lub w przemyśle.
- Parafina stała topi się w temperaturze 15 - 60 ºC. Jest prawie bezbarwnym przezroczystym lub półprzezroczystym ciałem krystalicznym. Składnikami parafiny są węglowodory o zawartości węgla C19 - C39. Parafina służy do wyrobu świec oraz jako materiał izolacyjny w elektrotechnice.
- Wazelina jest również produktem destylacji niektórych gatunków ropy naftowej i stanowi pozostałość po oddestylowaniu lżejszych składników. Wazelin surowa jest żółtoczerwoną lub ciemnozieloną półstała masą, używaną jako smar, nie ulegający zmianom na powietrzu ( w odróżnieniu od tłuszczów). Przez rafinację chemiczną za pomocą stężonego kwasu siarkowego, który następnie usuwa się za pomocą wody, otrzymuje się bezbarwną wazelinę farmaceutyczną, służącą do wyrobu maści.
- Mazut czyli pozostałość jest surowcem do produkcji smaru, parafiny i asfaltu oraz surowcem w procesach krakowania stosowanych do otrzymywania benzyny.
- Smoła ropna (inaczej asfalt naftowy) jest ostateczną pozostałością po przeróbce ropy naftowej, stosuje się ją np. po pokrywania nawierzchni dróg.
- Benzyna jest substancją ciekłą, bardzo lotną i łatwopalną o charakterystycznym zapachu. Pary benzyny z powietrzem tworzą mieszanki wybuchowe. Nierozpuszczalna w wodzie, natomiast dobrze rozpuszczalna w bezwodnym alkoholu - eterze, chloroformie, itp. Stosuje się ją głównie jako paliwo do silników, jako środek piorący i odtłuszczający, jako rozpuszczalnik tłuszczów farb i lakierów. Ponieważ rozwój motoryzacji pociąga za sobą coraz większe zapotrzebowanie na benzynę, wyższe frakcje ropy naftowej takie jak oleje i mazut, przerabiane są na benzynę w procesie krakingu. AD 5. a) CH3-C(J)(CH3)-CH3 b) CH3-C(CH3)2-CH(CH3)-CH2-CH2-CH3 c) CH3-C(Br)(CH3)-C(Br)(C2H5)-C(CH3)2-CH(Br)-CH2-CH3 AD 9. a) octan magnezu - (CH3COO)2Mg Mg + 2CH3COOH -> (CH3COO)2Mg + H2 MgO + 2CH3COOH -> (CH3COO)2Mg + H2O Mg(OH)2 + 2CH3COOH -> (CH3COO)2Mg + 2H2O b) HCOOH ——> H + + COOH ¯Kwas mrówkowy w wyniku dysocjacji daje jony HCOO- i H+. c) C₃H₇COOH + 5O₂ = 4CO₂ + 4H₂O spalanie całkowite C₃H₇COOH + 3 O₂ = 4 CO + 4 H₂O półspalanie C₃H₇COOH + O₂ = 4 C + 4 H₂O spalanie niecałkowite d) C15H31COOH+NaOH=C15H31COONa+H2O - palmitynian sodu (mydło sodowe) e) H₂SO₄ C₂H₅COOH + C₂H₅OH = C₂H₅COOC₂H₅ + H₂O f) octanu butylu … CH₃COOC₄H₉ + H₂O —> CH₃COOH + C₄H₉OH AD 7. m C = 12 g m H = 1 g etan - C2H6 mC2H6 = 2 x 12 + 6 x 1 = 30 g mC w C2H6 = 24 g 30 g - 100% 24 g - x x= 24 x 100 / 30 = 80% eten - C2H4 mC2H4 = 2 x 12 + 4 x 1 = 28 g mC w C2H4 = 2 x 12 = 24 g 28 g - 100% 24 g - x x= 2400/28 =85,7 % etyn - C2H2 mC2H2 = 2 x 12 + 2 x 1= 26 g m C w C2H2 = 12 x 2 = 24 g 26g -100% 24g - x x= 2400/26 =92 % AD 4 . wzór butanu = C4H10 Otrzymywanie butanu: a) C4H8 + H2—->C4H10 b) 2C2H5Cl + 2Na—->C4H10 + 2NaCl c) 4C + 5H2—->C4H10 SPALANIE CAŁKOWITE 2C4H10 + 13O2 –> 8CO2 + 10H2O SPALANIE PÓŁCAŁKOWITE 2C4H10 + 9O2 –> 8CO + 10H2O SPALANIE NIECAŁKOWITE 2C4H10 +5 O2 –> 8C + 10H2O Wzory : Butan C4H10 CH3-CH2-CH2-CH3 H H H H H- C- C- C- C- H H H H H