O que o gás natural tem a ver com saquinho plástico?

Transcrição

1 O que o gás natura tem a ver com saquinho pástico? A UU L AL A soo cascaho Frações do petróeo: eves, médias e pesadas idrocarbonetos Ponto de ebuição reacionado com o tamanho das moécuas dos hidrocarbonetos Gás acetieno Indústria petroquímica O que você vai aprender rocha não porosa gás água do mar petróeo rocha não porosa O petróeo é uma mistura de muitas substâncias Separação de misturas por destiação fracionada O que é ponto de ebuição Seria bom já saber O petróeo é um íquido negro, viscoso,que se encontra no subsoo. O petróeo fica preso em rochas esponjosas, que formam camadas entre rochas mais duras. O petróeo e o gás natura estão juntos. Nas rochas esponjosas existe também muita água. Como o petróeo está sob a pressão do gás, que está em cima, é fáci retirar o petróeo do subsoo. É só fazer um poço que o petróeo jorra. Isto he interessa Pea destiação fracionada do petróeo, separamos as substâncias de acordo com o ponto de ebuição de cada uma deas. As substâncias de ponto de ebuição mais baixo saem do topo da couna de destiação. E as substâncias de ponto de ebuição mais ato saem da parte de baixo da couna. Pea destiação fracionada do petróeo não se obtêm substâncias puras. O petróeo é separado em frações. São as frações eves, médias e pesadas.

2 A U L A CLASSE DE SUBSTÂNCIAS gás natura GLP (gás iquefeito de petróeo) gasoina querosene óeo diese asfato PONTO DE EBULIÇÃO abaixo de -89ºC -42 ~ -1ºC 35 ~ 140ºC 170 ~ 250ºC 240 ~ 350ºC acima de 350ºC USOS doméstico e industria doméstico carros aviões a jato caminhões ruas As frações eves contêm substâncias de pontos de ebuição mais baixos. São substâncias que possuem moécuas pequenas. Por isso, essas frações são chamadas frações eves. Gás natura e GLP são considerados frações eves. Nas frações médias, gasoina e querosene, por exempo, as moécuas têm tamanho intermediário. E nas frações pesadas as moécuas possuem massa muito grande. Exercício 1 Veja como varia o ponto de ebuição das frações do petróeo, de acordo com o tamanho das moécuas. Exercício 2 Por que o GLP é gás e a gasoina é íquida nas condições ambientes? A tendência é o ponto de ebuição de uma substância aumentar de acordo com o tamanho de suas moécuas. Isso ocorre porque, quanto maiores forem as moécuas, mais forte será a interação entre eas. Eas vão ter mais ugares para interagir. Quando as moécuas de uma substância interagem fortemente, é necessário aquecer muito para fazê-a ferver. Porque, para vaporizar, é preciso que as moécuas se separem umas das outras. Quanto menores forem as moécuas, mais fraca será a interação entre eas. Portanto, menos caor será necessário para que a substância ferva, isto é, para separar suas moécuas. O gás que está junto com o petróeo no subsoo é o gás natura. É praticamente metano puro. Metano é um gás formado só de carbono e hidrogênio. A fórmua do metano é C 4. Aém do metano, no gás natura existem outros gases, como o etano, de fórmua C 2 6, o propano, de fórmua C 3 8 e o butano, de fórmua C 4 10.

3 O gás natura é distribuído para uso em indústrias e para uso doméstico. A distribuição é feita por meio de tubuações. Os átomos de carbono desses compostos estão igados uns aos outros, formando uma cadeia. O GLP, gás iquefeito de petróeo, é o gás que usamos em casa. É uma mistura de propano e butano. A moécua do propano tem 3 átomos de carbono, que estão igados entre si, formando uma cadeia. O butano tem 4 átomos de carbono, também formando uma cadeia. A U L A Propano e butano transformam-se facimente em íquido quando se apica pressão. Por isso são vendidos em botijões. Quando essas substâncias saem do botijão, na pressão atmosférica, eas se transformam em gás. A substância coocada no isqueiro é o butano. No Brasi, até há bem pouco tempo não usávamos gás natura. O combustíve mais comum era o GLP, e nas grandes cidades era muito usado o gás de rua, fabricado da huha. Esse gás é uma mistura de hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. O probema desse gás é a presença do monóxido de carbono, que é muito tóxico. Quaquer vazamento desse gás é muito perigoso, por causa da toxicidade do monóxido de carbono, que pode até matar. oje, o gás de rua está sendo substituído por gás natura. O gás natura é praticamente metano, e o GLP (gás de botijão) é propano e butano, por isso não apresentam perigo de intoxicação. Mas tanto o gás natura quanto o GLP se misturam com o ar e formam misturas exposivas. Uma pequena faísca do motor da geadeira pode dar início à combustão, que pode evar à exposão. Todos os compostos formados só de carbono e hidrogênio são chamados hidrocarbonetos. Metano, etano, propano e butano são os hidrocarbonetos mais simpes. Existem hidrocarbonetos com mihares de átomos de carbono. Em quaquer composto, o átomo de carbono forma 4 igações. Por isso nós faamos que o carbono é tetravaente. Na moécua do metano, o carbono está igado com 4 átomos de hidrogênio. Na moécua do etano, 1 átomo de carbono está igado a 3 átomos de hidrogênio e ao outro átomo de carbono. Assim competa as 4 igações para cada átomo de carbono.

4 A U L A Exercício 3 Descreva como é a moécua do propano. Nos hidrocarbonetos de cadeia mais onga os átomos de carbono também se igam de forma parecida. Os átomos de carbono podem formar igações uns com os outros, formando cadeias muito ongas, de até mihares de átomos, como no caso dos pásticos, por exempo. Os pásticos são feitos de moécuas enormes, mas muito simpes. O pástico mais comum, usado para fazer saquinhos, chama-se poietieno. O poietieno é fabricado com um hidrocarboneto com 2 átomos de carbono. É feito com um composto chamado eteno, que tem fórmua C 2 4. Não confunda com etano, que tem fórmua C 2 6. O eteno é também chamado de etieno. O etieno tem uma igação dupa entre dois átomos de carbono. - - C = C - - Exercício 4 Quantas igações tem cada átomo do etieno? O poietieno é formado só de moécuas de etieno. Na hora de formar o poietieno, uma das igações que forma a dupa igação do carbono se quebra. Essa igação que se abriu iga-se a outra moécua de etieno, que também tem a dupa igação aberta. Assim se forma uma cadeia com mihares de átomos de carbono. - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - A moécua que se forma é muito grande. A interação entre as moécuas é muito forte. Isso dá ao pástico as propriedades especiais de substâncias muito estáveis. Será que não dá pra igar 2 átomos de carbono com 3 igações?dá para igar 2 átomos de carbono com 3 igações, sim. Como será a fórmua desse composto? A fórmua de um composto que tem 3 igações entre os 2 átomos de carbono é C 2 2, que é o acetieno, o gás usado nas sodas acetiênicas.o acetieno é um gás muito perigoso, porque é muito instáve. Leia a seguir o guia de transporte do acetieno e veja por que esse gás precisa de cuidados especiais para ser transportado.

5 FOGO OU EXPLOSÃO RISCOS POTENCIAIS DO ACETILENO Extremamente infamáve. Pode infamar-se com o caor, faguhas ou chamas. Vapores podem desocar-se até uma fonte de ignição e provocar retrocesso de chamas. Os recipientes podem expodir vioentamente com o caor. á risco de exposão do vapor em ambientes fechados ou abertos ou em rede de esgotos. A U L A RISCOS PARA A SAÚDE Pode ser nocivo se inaado; o contato pode provocar queimaduras na pee e nos ohos. Os vapores podem causar tontura ou sufocação. Em contato com o fogo, pode produzir gases irritantes ou venenosos. VAZAMENTO Eiminar fontes de ignição, impedir faguhas, chamas, e não fumar na área de risco. Estancar o vazamento, se isso puder ser feito sem risco. Usar nebina de água para reduzir os vapores, mas isso não evitará a ignição em ugares fechados. O acetieno é um gás muito usado em sodas industriais e é um dos principais causadores de incêndios nas indústrias. Vamos anaisar as propriedades do acetieno e ver por que esse gás causa tantos acidentes. O acetieno é um gás extremamente infamáve, e a temperatura da chama é muito ata. Consegue derreter metais que precisam de temperaturas muito atas para fundir. Por isso o acetieno é usado para sodar metais de ponto de fusão muito ato. O acetieno não pode ser comprimido, porque ee expode. Assim, nos ciindros de acetieno, ee se encontra dissovido em acetona, e a soução de acetieno em acetona está embebida em um materia poroso inerte. A soução está sob pressão. O transporte de quaquer ciindro de acetieno precisa ser feito com muito cuidado, porque, se o ciindro for derrubado, o materia poroso que está dentro do ciindro pode trincar e nessas trincas pode formar-se acetieno gasoso. Como dentro do ciindro existe pressão, o acetieno gasoso pode expodir. Outro probema grave do acetieno é o fato de que, quando ocorre vazamento, o gás pode pegar fogo facimente, e o perigo é a grande veocidade com que a chama se propaga. A propagação da chama do acetieno é mais rápida que a veocidade de escape do gás de dentro do ciindro. Como conseqüência, a chama vai para dentro do ciindro e ocorre a exposão. Os derivados do petróeo são usados como combustíveis domésticos e industriais. Esses compostos tirados do petróeo, principamente o etieno e a nafta, são usados para fabricar outras substâncias, como amônia, pásticos, nyon, borracha sintética, tintas, soventes etc. A nafta não é uma substância pura, mas uma mistura de hidrocarbonetos, principamente de 5 a 7 átomos de carbono. As indústrias que trabaham com os derivados do petróeo para fabricar outras substâncias são as indústrias petroquímicas. Existem várias indústrias petroquímicas no Brasi. Eas estão sempre perto das refinarias de petróeo.

6 A U L A Você precisa saber A destiação fracionada do petróeo separa as substâncias em várias frações. Cada fração é composta de uma mistura de substâncias. Fração eve é aquea que tem ponto de ebuição baixo e é formada de moécuas pequenas (moécuas com poucos átomos). Fração pesada é a de ponto de ebuição ato, formada de moécuas grandes (com muitos átomos). Quanto maiores as moécuas, tanto maior é a força de atração entre eas. Então é preciso aquecer mais para as moécuas se separarem e passarem para o estado gasoso. Por isso o ponto de ebuição da substância é mais ato. Átomos de carbono formam cadeias, com um átomo de carbono igado a outro. O átomo de carbono é tetravaente. Isto significa que ee faz quatro igações com outros átomos. idrocarbonetos são compostos formados só de carbono e hidrogênio. Os hidrocarbonetos mais simpes são: metano C 4 etano C 2 6 propano C 3 8 butano C 4 10 Gás natura é formado principamente de metano. GLP (gás iquefeito de petróeo) é o gás de botijão. É uma mistura de propano e butano. Eteno ou etieno é um hidrocarboneto de dois átomos de carbono em que os dois átomos de carbono estão igados por uma dupa igação. A fórmua do etieno pode ser representada de duas maneiras: C 2 4 Poietieno é um poímero obtido a partir de etieno. Ee é um hidrocarboneto com uma cadeia que pode ter mais de mi átomos de carbono. Acetieno é um hidrocarboneto de dois átomos de carbono em que os dois átomos de carbono estão igados por uma tripa igação. A fórmua do acetieno pode ser representada de duas maneiras: C C º C - Acetieno é um gás muito infamáve, usado em sodas. A indústria petroquímica transforma derivados do petróeo (por exempo, etieno e nafta) em outros produtos, como pásticos, tintas, soventes etc. Vamos pensar mais Os hidrocarbonetos que nós vimos são: metano C 4 etano C 2 6 propano C 3 8 butano C 4 10 etieno C 2 4 acetieno C 2 2

7 Todos esses hidrocarbonetos são gases na pressão e na temperatura em que vivemos. O metano é a principa substância do gás natura. Propano e butano são o gás de botijão usado nos fogões. Butano também está nos isqueiros. Por causa da pressão maior, ee é íquido. Quando se aperta a vávua do isqueiro, ee escapa na forma de gás. O composto que vem depois do butano, com 5 átomos de carbono, C 5 12, é íquido na pressão e temperatura ambiente. Daí em diante todos os hidrocarbonetos, até aquee com 16 átomos de carbono, são íquidos. Os hidrocarbonetos com mais de 16 átomos de carbono são sóidos. Isto mostra que, quanto maiores as moécuas, maior é a força de atração entre eas. Fica mais difíci separá-as, ou seja, é preciso aquecer mais. Por isso as moécuas maiores, com mais átomos, formam compostos sóidos, que só se transformam em íquido a temperaturas mais atas. Como se pode saber o número de átomos de hidrogênio de um hidrocarboneto? O mais fáci é escrever primeiro a cadeia de átomos de carbono. Vejamos o caso do butano, que tem 4 átomos de carbono: C - C - C - C Devemos embrar que o átomo de carbono é tetravaente, isto é, cada átomo forma quatro igações. Representamos cada igação por um tracinho: A U L A -C -C -C -C - Agora é só competar com os átomos de hidrogênio: -C -C -C -C - Esta é a fórmua estrutura do butano. Ea mostra a estrutura da moécua, como os átomos estão igados. Para escrever a fórmua moecuar, que mostra só o número de átomos de cada tipo, basta contar o número de átomos de carbono e hidrogênio. Obtemos: C 4 10 Os átomos de carbono não precisam estar igados formando uma cadeia inear. Podemos ter ago assim: C C-C-C Competando com os átomos de hidrogênio: -C - -C -----C -----C -

8 A U L A As distâncias entre os átomos de carbono foram aumentadas só para faciitar a visuaização. Eas são iguais às da fórmua anterior. Esta é a fórmua estrutura de um outro hidrocarboneto de 4 átomos de carbono, cuja fórmua moecuar também é C Portanto, a fórmua estrutura mostra mehor como é o composto. Dois compostos que têm a mesma fórmua moecuar, mas fórmua estrutura diferente, são chamados de isômeros. Isômeros têm amesma fórmua mas as propriedades são bem diferentes. Nos hidrocarbonetos, os isômeros diferem pea maneira como os átomos de carbono estão igados entre si. Sempre existe um composto em que a cadeia de átomos de carbono é inear. Este é um dos isômeros. Os compostos com cadeia ramificada são os outros isômeros. Existem dois isômeros de C O etieno é um composto em que 2 átomos de carbono estão igados por uma dupa igação. á outros hidrocarbonetos, com mais átomos de carbono, em que isso acontece. Um exempo importante é o propieno: C= C-C- Note que todos os átomos de carbono formam 4 igações. A fórmua moecuar é C 3 6. O propieno é matéria-prima do poipropieno, que é um pástico utiizado na fabricação de potes de margarina. Agora eu sei o Citar peo menos quatro frações do petróeo e seu uso. o Por que substâncias de moécuas grandes têm ponto de ebuição maior que substâncias de moécuas pequenas. o O que são hidrocarbonetos. o Quais são os hidrocarbonetos de 1 a 4 átomos de carbono. o O que é gás natura. o O que é GLP. o O que significa carbono tetravaente. o O que é etieno. o O que é poietieno. o O que é acetieno. o Por que o acetieno é muito perigoso.

9 Exercício 5 Cassifique como verdadeira(v) ou fasa(f) cada uma das afirmações a seguir: a) ( ) As frações do petróeo são separadas de acordo com os pontos de ebuição. b) ( ) As frações do petróeo são substâncias puras. c) ( ) As moécuas das frações eves do petróeo são menores do que aqueas das frações pesadas. d) ( ) Os hidrocarbonetos mais eves têm pontos de ebuição menores do que os mais pesados. e) ( ) Etano e eteno são hidrocarbonetos. Vamos A U L A exercitar Exercício 6 Anaise a tabea a seguir e responda: FRAÇÃO DO PETRÓLEO gasoina querosene óeo diese PONTO DE EBULIÇÃO 35 a 140ºC 170 a 250ºC acima de 350ºC a) Qua é a fração mais pesada? Por quê? b) Na destiação fracionada do petróeo, qua das frações subirá mais na couna? Por quê? c) À temperatura ambiente, o querosene é um íquido ou um gás? Por quê? Exercício 7 a) O que são hidrocarbonetos? b) Qua é o hidrocarboneto mais simpes? Escreva sua fórmua. Exercício 8 O gás acetieno é um hidrocarboneto? Por quê? Exercício 9 Sabendo que a fórmua do gás propano é C 3 8 e a do gás butano é C 4 10, responda: a) Em que esses dois gases são semehantes? b) Qua é a diferença entre ees? Exercício 10 Gasoina, querosene e diese são frações do petróeo. Todas eas são misturas de hidrocarbonetos. O quadro a seguir mostra a composição de cada uma dessas frações: NOME DA FRAÇÃO gasoina querosene diese COMPOSIÇÃO hidrocarbonetos com 5 a 10 átomos de carbono hidrocarbonetos com 10 a 16 átomos de carbono hidrocarbonetos com 14 a 20 átomos de carbono a) Qua das três frações tem ponto de ebuição mais baixo? Por quê? b) Sabendo que na gasoina não existem hidrocarbonetos com duas ou três igações entre os átomos de carbono, represente a cadeia do composto com seis átomos de carbono. Quantos átomos de hidrogênio existem nessa moécua?

10 A U L A Exercício 11 Sabendo que a temperatura de ebuição de um hidrocarboneto de cadeia reta é 36ºC e a de um outro, também de cadeia reta, é de 68ºC, diga qua das duas moécuas tem massa a mais. Exercício 12 Por que um hidrocarboneto eve tem ponto de ebuição mais baixo do que um outro mais pesado? Exercício 13 Represente como os átomos de carbono e de hidrogênio estão igados no etano, no eteno e no acetieno. Exercício 14 Por que se diz que o carbono é tetravaente? Exercício 15 a) Por que nos ciindros de acetieno esse gás está dissovido em acetona? b) Por que o gás acetieno é uma carga perigosa de ser transportada? Exercício 16 a) Qua é a matéria-prima para a produção de poietieno? b) O que acontece com a moécua de etieno quando esse gás reage para formar o poietieno? Exercício 17 a) O que é uma indústria petroquímica? b) Por que uma indústria petroquímica está sempre próxima de uma refinaria de petróeo?