- 476 Seiten
- German
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eBook - ePub
Über dieses Buch
Chemie ist gar nicht so schwer… - wenn sie mit verständlichen Worten vermittelt wird. Der Autor, Dieter Wolber, arbeitete über Jahre hinweg Aufzeichnungen aus seiner eigenen Schul- und Studienzeit auf und suchte nach passenden, einfachen Formulierungen um z.T. komplexe Vorgänge dennoch verständlich, übersichtlich und einprägsam zu formulieren. Aus der Verwendung in etlichen Jahren eigener, erfolgreicher Unterrichtstätigkeit als Nachhilfelehrer ergab sich so dieses völlig andere Buch, abgerundet mit zahlreichen Übungsaufgaben, welches den Leser von der ersten Chemiestunde bis zum Schulabschluss begleitet.
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Information
80. Erdöl
Das Erdöl ist einer der bekanntesten und wichtigsten Stoffe auf der Erde. Überall auf der Erde ist es in verschiedenster Form im Gebrauch und in Anwendung.
Erdöl entstand (und entsteht noch immer) aus abgestorbenen Meeresorganismen. Vor ca. 400 – 100 Millionen Jahren sanken diese auf den Meeresboden, wurden dort von Sand und anderen Materialien überlagert und so zu einem Sediment. Unter geeigneten Bedingungen (Fehlen von Sauerstoff, hoher Druck und hohe Temperatur) wurde diese Biomasse im Verlaufe von Millionen Jahren zu Rohöl, welches heute mit hohem Aufwand weltweit gefördert wird.
Rohöl ist nicht nur Basis für eine Vielzahl an Treib- und Brennstoffen, es ist u.a. auch zentraler Ausgangsstoff für viele Produkte der chemischen und pharmazeutischen Industrie, der Kunststoffherstellung, u.v.m.
Erdöl wurde bereits in der Antike genutzt. Die industrielle Produktion und Verarbeitung begann jedoch erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, als durch die industrielle Revolution ein hoher Bedarf an Erdölprodukten entstand. Heute werden pro Tag etwa 90 Millionen Barrel (1 Barrel = 159 Liter) Erdöl verbraucht. Aktuell geht man davon aus, dass die weltweiten Vorräte noch für 50 Jahre ausreichen werden.
Erdöl ist ein Gemisch verschiedener organischer Substanzen, der Kohlenwasserstoffe.
Kohlenwasserstoffe sind kettenförmige oder ringförmige Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff. Sie folgen in der Regel einfachen Strukturregeln und können leicht aus dem Rohöl isoliert werden. In der Hauptsache sind enthalten Verbindungen aus den Stoffgruppen der
- Alkane
- Alkene
- Alkine
- Cycloverbindungen
- Aromatische Verbindungen
Der Unterschied zwischen Alkanen, Alkenen und Alkinen liegt in der Bindungswertigkeit zwischen zwei benachbarten Kohlenstoffatomen. Diese drei Stoffgruppen bilden sog. „homologe Reihen“, d.h. jedes Molekül, welches zu einer dieser Stoffgruppen gehört, setzt sich nach einem bestimmten Schema aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammen.
| Homologe Reihe der Alkane: | CnH2n + 2 |
| Homologe Reihe der Alkene: | CnH2n |
| Homologe Reihe der Alkine: | CnH2n – 2 |
Jeweils eine Bindung mehr zwischen zwei Kohlenstoffatomen bedeutet also, dass zwei Wasserstoffatome entfallen.
Die leichteren und kurzkettigeren Bestandteile, vorwiegend der Alkane, sind im Erdgas enthalten. Hauptbestandteil des Erdgases ist das leichte, brennbare Methan, ferner Ethan, Propan und zum Teil das schon nicht mehr gasförmige sondern flüssige Butan („Flüssiggas“). Abhängig von der Umgebungstemperatur verdampft Butan jedoch schnell und liegt dann auch gasförmig vor.
Betrachtet man die Strukturformeln von Methan, Ethan (s.o.), Propan und Butan, so erkennt man den einheitlichen Aufbau.
Die Alkane mit mehr als vier und weniger als 12 C-Atomen sind flüssig und daher im Erdöl zu finden. Es kann jedoch zu überschneidungen kommen; - so kann auch gasförmiges Propan im Erdöl vorkommen wie auch festes Hexadecan (mit 16 C-Atomen).
Die Alkane bis C3 zeigen einen ungestörten linearen Aufbau. Ab C4 können bei gleicher Summenformel Seitenketten hinzu kommen, die Moleküle können sich verästeln und vollkommen anders aussehen, ebenso chemisch vollkommen andere Eigenschaften aufweisen. Moleküle, die bei gleicher Summenformel mit unterschiedlichen Strukturen auftreten können, bezeichnet man als Isomere.
Diese Isomere sind sehr wichtig in der chemischen Industrie. Aus ihnen werden hochwertige, vor allem pharmazeutische und kosmetische Erzeugnisse hergestellt.
Mit steigender Kettenlänge nimmt die Anzahl möglicher Isomere schnell zu:
| Anzahl Isomere | Hexan | 5 |
| Heptan | 9 | |
| Octan | 18 | |
| Nonan | 35 | |
| Decan | 75 | |
| Undecan | 159 | |
| Eikosan | 366.319 |
Isomerie liegt vor, wenn zu einer Summenformel Moleküle unterschiedlicher Struktur (=unterschiedlichen Aufbaus) existieren.
An Alkenen kommen im Erdöl vorwiegend Ethen (=“Azetylen“) und Propen (=“Propylen“) vor. Beide sind gasförmig.
Cycloverbindungen im Erdöl müssen wenigstens drei C-Atome haben, da darunter ein Ringschluss nicht möglich ist.
Unter aromatischen Verbindungen versteht man das Benzol und Verbindungen des Benzols. Beide können im Erdöl vorkommen. Benzol ist ein sehr wichtiger Rohstoff. In der pharmazeutischen Industrie werden Benzolverbindungen zu Arzneien verarbeitet, in der Lösemittelchemie zu Gebrauchsprodukten.
81. Verarbeitung und Gewinnung von Erdöl - Bestandteilen
Abb. 139: Destillation von Erdöl
Die Bestandteile des Erdöls unterscheiden sich in ihren Siedepunkten. Aus diesem Grunde ist es möglich, eine „fraktionierte Destillation“ durchzuführen. Hierbei wird das Rohöl zunächst leicht erhitzt. Beim Errerichen des Siedepunktes eines Inhaltsstoffes verdampft fast ausschließlich dieser. Durch anschließende Abkühlung (Kondensation) kann der so extrahierte Bestandteil weitgehend rein dargestellt werden (bei flüssigen Inhaltsstoffen). Die Inhaltsstoffe können so in der Reihenfolge ihrer Siedepunkte als einzelne „Fraktionen“ gewonnen werden. Der prinzipielle Aufbau ist auf Seite 266 dargestellt.
Bei der fraktionierten Destillation von Erdöl gewinnt man
| Rohbenzin | 40 – 70°C | Petrolether |
| 70 – 100°C | Waschbenzin | |
| 100 – 120°C | Treibbenzin | |
| 1... |
Inhaltsverzeichnis
- Hinweis
- Inhaltsverzeichnis
- Teil I Grundlagen
- Teil II Mengenverhältnisse und Stoffmengen
- Teil III Atommodell und Bindungen
- Teil IV Organische Chemie
- TEIL V Energie, Spannung und Nebengruppen
- Impressum