X
تبلیغات
شیمی برای زندگی - ادامه پست
 

ويژگي هاي آلكان ها

اكنون با مشخص شدن آلكان ها و خانواده آن ها به بررسي ويژگي هاي مشتركي مي پردازيم كه در آلكان ها مشاهده

مي گردد. اين ويژگي ها در نوع خود بسيار مهم است.

1 - همه آلكان ها، گازها، جامدات و مايعاتي بي رنگ هستند.

2 - هر چه تعداد كربن در آن ها افزايش يابد (افزايش جرم مولي) شاهد افزايش نقطه جوش و نقطه ذوب در آلكان ها

هستيم.

به اين مثال توجه كنيد:

كدام يك از آلكان هاي راست زنجير زير زودتر ذوب مي شود؟ يا

گفتيم كه هر چه تعداد كربن كمتر باشد نقطه ذوب كمتر است بنابراين ابتدا ذوب مي شود.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

3 - به ميزان عدم تمايل يك آلكان مايع براي جاري شدن گران روي گفته مي شود. گران روي آلكان هاي مايع با P

افزايش تعداد ات مهاي كربن (افزايش جرم مولي) بيشتر مي شود. به مثال زير توجه كنيد.

سئوال: با توجه به شكل كدام آلكان سريع تر از ليوان بيرون م يريزد؟

پاسخ: با توجه به تعداد اتم كربن، آنكه اتم كربن بيشتري دارد گرا نروي بيشتري دارد و ديرتر بيرون م يريزد ،

بنابراين زودتر از ليوان مي ريزد يعني گران روي كمتري دارد.

4 - همه آلكان ها، به ويژه آلكان ها با مولكول هاي كوچ كتر در هوا با شعله آبي - زرد تميزي و بدن دوده مي سوزند.

5 - آلكان ها بر اثر سوختن، همراه با توليد مقدار قابل توجهي انرژي به صورت نور و گرما، به آب و كربن د ي اكسيد

تبديل م يشوند.

6 - چهار عضو اول خانواده آلكان ها يعني متان، اتان، پروپان و بوتان در دماي اتاق گازي شكل هستند و پنتان اولين

عضو مايع اين خانواده است.

7 - دماي جوش پنتان مايع درجه سانتي گراد و دماي بدن انسان است. بنابراين اگر به پنتان مايع دست

بزنيم بخار مي شود زيرا دماي بدن انسان يك درجه از دماي جوش پنتان بالاتر است.

8 - هر چه تعداد اتم هاي كربن افزايش يابد (افزايش جرم مولي) شاهد افزايش نيروي جاذبه بين مولكولي در ميان

آلكان ها م يشويم.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

4) سوختن هيدروكربن ها

همانطور كه مي دانيد ما براي تأمين انرژي لازم در زندگي از سوخت هاي فسيلي استفاده مي كنيم. هنگامي كه اين

سوخت ها را در هوا يا در اكسيژن بسوزانيم، هيدروكربن هاي سازنده آن ها مي سوزند و انرژي آزاد مي كنند. البته بايد

به اين نكته توجه داشت كه از سوزاندن هيدروكربن ها، كربن دي اكسيد و آب و البته مقدار قابل توجهي انرژي آزاد

مي شود.

به عنوان مثال به معادله سوختن متان توجه كنيد.

انرژي

احتراق يا سوختن هيدروكربن ها به دو صورت كامل و ناقص انجام مي شود.

1 - احتراق يا سوختن كامل هيدروكربن ها:

اگر ميزان اكسيژن به مقدار كافي باشد، فرآيند سوختن به طور كامل انجام مي گيرد و در اين صورت محصول احتراق

كامل فرآورده كربن دي اكسيد و بخار آب مي باشد.

2 - احتراق يا سوختن ناقص هيدروكرب نها:

اگر ميزان اكسيژن براي سوختن كافي نباشد، در اين صورت افزون بر كربن دي اكسيد و بخار آب، مقداري كربن

نيز توليد م يشود كه گازي بسيار سمي و خطرناك است. (CO) مونواكسيد

توجه:اگر مقدار اكسيژن جهت سوختن به مراتب كمتر هم باشد در اين صورت يك محصول فرعي ديگر نيز به نام

دوده توليد مي شود.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

دوده يكي از آلوتروپ هاي كربن است كه به صورت گرد بسيار نرمي در هنگام سوختن ناقص سوخت ها يا از تجزيه

گرمايي گاز طبيعي يا نفت خام توليد مي شود. از دوده براي توليد رنگ و جوهر خودكار و بارور كردن ابرهاي باران زا و

صنعت لاستيك سازي استفاده مي شود.

فرمول كلي سوختن هيدروكربن ي سير شده:

به طور كلي براي نوشتن فرمول سوختن آلكان ها مي توان از رابطه خلاصه شده زير استفاده كرد. البته توجه به اين

تعداد كربن مي باشد. n داشته باشيد كه

مثال :

سوختن پنتان

سوختن هگزان

سوختن اوكتان

يا (g) كيلوژول و براي يك گرم (KJ) توجه:مقدار انرژي آزاد شده در هنگام سوختن هيدروكربن ها را مي توان بر حسب

از سوخت مورد استفاده بيان كرد. به جدول زير توجه كنيد. (mol) يك مول

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

توجه بسيار مهم : با دقت در جدول بالا به يك نتيجه بسيار مهم م يتوان رسيد و آن نتيجه اين است كه در آلكا نها

هر چه تعداد كربن افزوده مي شود، بر ميزان گرماي سوختن حاصل از آنها برحسب افزوده مي شود و از ميزان

گرماي سوختن حاصل از آن ها بر حسب كاسته مي شود.

اوكتان چقدر است؟ gr سئوال: انرژي گرمايي حاصل از سوزاندن 12

بايد آن را 12 gr 47 است. حال براي 12 / پاسخ:بر طبق جدول فوق ، انرژي گرمايي حاصل از سوختن يك گرم اوكتان 8

اوكتان برابر gr برابر كرد . انرژي گرمايي آزاد شده ناشي از سوختن 12

با:

-5 بهبود كيفيت سوخت

همزمان با استفاده روز افزون از خودرو، تقاضا براي بنزين هم بالا رفت. برش بنزين حاصل از تقطير نفت خام تنها 18

درصد از حجم هر شبكه را تشكيل مي دهد. برش هاي هيدرو كربني نفت از لحاظ ارزش كاربردي در واحد زمان يكسان

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

نيستند. مثلاً با اختراع لامپ برق، تقاضا براي نفت چراغ كاهش يافت. (برش نفت چراغ از مولكول هايي با 12 تا 16 اتم

كربن تشكيل شده است) تقاضا براي برش گاز، بنزين و نفت كوره اي سنگين در يك پالايشگاه بيش از ميزان عرضه

آن ها م يباشد.

اين امر موجب شد، شيميدان ها و مهندسان شيمي با ايجاد تغيير در ساختار بعضي هيدرو كربن هاي كم مصرف تر

نفت، آن را به فرآورد ههاي مفيدتري تبديل كنند.

فرآيند كراكينگ

در سال 1913 ، شيميدان ها فرآيند كراكينگ را براي شكستن مولكول هاي نفت چراغ ( 12 تا 16 اتم كرب ن ) طراحي

كردند.

به گونه اي كه آن را در گرم مي كنند، با اين روش بطور مثال مولكولي با 16 اتم كربن شكسته شده و دو

مولكول با 8 اتم كربن ايجاد مي شود:

در عمل مي توان مولكول هايي را كه از 1 تا 14 يا تعداد بيشتري اتم كربن را دارند، از راه كراكينگ مولكول هاي بزرگ تر

به دست آورد. براي استفاده در بنزين مولكول هاي داراي 5 تا 12 اتم كربن، سودمند هستند.

مقداري از مولكول هاي داراي 1 تا 4 اتم كربن را كه در فرآيند كراكينگ حاصل مي شود، به منظور رسيدن به دماي

بالاي مورد نياز كراكنيگ بلافاصله مي سوزانند.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

به طور معمول بيش از يك سوم نفت خام كراكينگ مي شود. براي رسيدن به بازده بالا در انجام فرآيند كراكينگ از

كاتاليزگرهاي مناسبي همچون آلومينيم اكسيد استفاده م يكنند.

نكته: كاتاليزگر، سرعت واكنش شيميايي را بالا برده اما خود مصرف نمي شود.

سئوال: كراكينگ به چند صورت انجام مي شود؟

پاسخ: دو صورت: 1- كراكينگ حرارتي 2- كراكينگ كاتاليزوري

نكته: كراكينگ كاتاليزوري از لحاظ مصرف انرژي كارآيي بهتري دارد، چرا كه به جاي دماي در دماي پايين تر

يعني انجام م يشود.

بنزين

با ويژگي ها و قيمت هاي متفاوت بفروش مي رسد، بنزين حاصل شده از آلكان هاي راست زنجير (بدون شاخه ) مانند

هگزان ، هپتان و اوكتان براحتي و سريع مي سوزند . اين سريع سوختن بنزين هاي راست

زنجير سبب كوبش (تق تق كردن) موتور ماشين مي شود و به موتور آسي بهاي جدي وارد مي كند.

نكته: آلكان هاي شاخه دار در موتور خودرو بهتر از آلكان هاي راست زنجير مي سوزند. ايزواكتان يك هم پار (ايزومر)

ساختاري اوكتان است كه بسيار خوش سوز است. و به عنوان بهترين سوخت از آن ياد مي شود.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

بر اساس قرار داد كيفيت سوختي، (ميزان بهسوزي) اين هيدروكربن يعني ايزواوكتان را با عدد 100 كه به عدد اوكتان

معروف است نشان مي دهند. بر عكس آن ، هپتان راست زنجير ميزان بهسوزي خيلي پاييني دارد و با عدد صفر نشان

داده مي شود.

فرمول مولكولي هپتان

سئوال: وقتي گفته مي شود عدد اوكتان بنزين 90 است به چه معناست؟

پاسخ: يعني ميزان بهسوزي اين بنزين با مخلوطي از 90 درصد ايزواكتان و 10 درصد هپتان برابري مي كند. هر چه

عدد اوكتان بزر گتر باشد، خواص ضد كوبش بنزين بالاتر است.

نكته: عدد اوكتان بنزين هاي معمولي بين 80 تا 89 و عدد اوكتان بنزين سوپر بالاتر از 90 مي باشد.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

بالا بردن عدد اوكتان بنزين

-1 اضافه كردن تترا اتيل سرب

يكي از راه هاي بالا بردن عدد اوكتان بنزين اضافه نمودن يك تركيب آلي سرب دار به نام تترا اتيل سرب

به بنزين است. تترااتيل سرب سرعت سوختن مولكول هاي راست زنجير بنزين را پايين م ي آورد و بر

عدد اوكتان آن سه عدد مي افزايد.

? نكته: سرب فلزي است سمي، حتي مقادير اندك آن بر سلول هاي مغزي كودكان اثر مي گذارد و باعث بروز

عقب ماندگي ذهني در آن ها م يشود.

متأسفانه سرب موجود در بنزين سرب دار، از راه اگزوز خودروها به هوا وارد م ي شود و از آنجا كه داراي اثرات

زيان آوري م يباشد بسياري كشورها، ديگر از اين افزودني استفاده نمي كنند.

2 - سوخت هاي اكسيژن دار (سوخت الكلي)

با محدود شدن مصرف بنزين هاي سرب دار به علت اثرات مخرب زيست محيطي، افزودن تركيبات ديگري كه عد د

اوكتان بنزين را بالا مي برند اهميت بيشتري پيدا كرده است. در حال حاضر از سوخ ت هاي اكسيژ ن دار استفاده

مي كنند تا عدد اوكتان آن را بالا ببرند. سوخت هاي اكسيژن دار علاوه بر كربن و هيدروژن، اكسيژن هم دارند.

سوخت هاي اكسيژن دار، نسبت به بنزين هاي هيدروكربني معمولي، انرژي كم تري آزاد مي كنند اما به علت آنكه هم

عدد اوكتان را بالا مي برند و هم گازهاي آلوده كننده خروجي از اگزوز خودروها را كاهش مي دهند، تقاضا براي آن ها

زياد است.

دو سوخت اكسيژن دار متداول

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

اتانول متانول

(اتيل الكل) (متيل الكل)

امروزه خودروها طوري طراحي شده اند كه مي توانند با متانول، بنزين بدون سرب يا مخلوطي از اين دو كار كنن د .

مخلوطي از اتانول با آب (سوخت اتانول) يا به نوعي ديگر مي توان گفت مخلوطي از 20 درصد الكل و 80 درصد بنزين

(گازول) را م يتوان در همه خودروها جديد مصرف نمود.

ج) هيدروكربن هاي سير نشده

اتم كربن اساس همه تركيب هاي آلي است. چرا كه توانايي ايجاد پيوند كووالانسي هم با اتم هاي كربن و هم با اتم هاي

ديگر را داشته و قادر است مولكول هايي با شكل ها و اندازه هاي گوناگون بوجود آورد. در هيدروكربن هاي سيرنشده،

همه اتم هاي كربن با حداكثر ظرفيت خود (يعني چهار)، به چهار اتم ديگر متصل نشده اند.

دو خانواده بزرگ از هيدروكربن هاي سير نشده، آلكن ها و آلكين ها هستند.

با بررسي ساختار اتن و اتين مي بينيم كه بين اتم كربن آن ها به جاي يك پيوند به ترتيب دو و سه پيوند كووالانسي

وجود دارد.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

هيدروكربن هايي را كه داراي چنين پيوندهايي هستند را، هيدرو كربن هاي سير نشده مي نامند.

سئوال: چرا واكنش پذيري هيدرو كربن هاي سير نشده خيلي بيشتر از آلكان هاست؟

پاسخ: به علت وجود اتم هاي كربن سير نشده است، چرا كه اتم هاي كربن سير نشده تمايل دارند از حداكثر ظرفيت

خود براي پيوند با ات مهاي ديگر استفاده كنند. اين ويژگي ها باعث م يشود كه از طريق واكنش آ نها با مواد ديگر

تركيب هاي سودمندي ساخته شود.

د) مولكول هاي سازنده ديگر

تذكر: همه هيدروكربن ها مولكول هاي سازنده نيستند، برخي از مولكول هاي سازنده ممكن است يك يا چند عنصر

مانند اكسيژن، نيتروژن، كلر يا گوگرد داشته باشند. آن ها را مي توان به عنوان مشتق هيدرو كربن ها در نظر گرفت

يعني هيدروكربن هايي كه يك يا چند اتم هيدروژن آن ها با عنصرهاي ديگر جانشين شده است.

توجه:وارد كردن عنصرهاي ديگري در ساختار هيدروكربن ها، موجب مي شود كه واكنش پذيري شيميايي مولكول ها به

شدت تغيير كند.

و) فرآورده هاي پتروشيميايي

در گذشته تمام اشياي مورد استفاده انسان به طور مستقيم از منابع طبيعي بدست مي آمد . اما امروزه بسياري از

اشياء و مواد، ساختني هستند و بوسيله صنايع شيميايي از نفت يا گاز طبيعي بدست مي آيند كه آن ها را فرآورده هاي

پتروشيميايي م ينامند.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

نكته: پتروشيمي مطالعه و توليد فرآورده هايي است كه از نفت و فرآورد ههاي نفتي بدست مي آيند. (پترو از واژه

پتروليوم يا روغن سنگ گرفته شده است). مواد پترو شيميايي مثل پاك كننده ها، حشره كش ها، مواد دارويي و

بهداشتي مستقيماً به كار م يروند. اما بيشتر اين مواد را به عنوان ماده اوليه (واسطه) در توليد تركي بهاي ديگر بويژه

پلاستيك ها مورد استفاده قرار م يگيرند.

از پلاستيك ها در توليد رنگ، پارچه، لاستيك، مواد عايق، چسب، مواد قالب گيري و مصالح ساختماني استفاده

مي شود. توليد جهاني پلاستيك هاي حاصل از نفت پنج برابر فرآورده هاي ساخته شده از آلومينيوم است. بيش از يك

سوم تمام الياف و 70 درصد لاسيتك جهان از مواد پتروشيميايي است.

سئوال: كدام (مواد) اوليه براي ساخت مواد پتروشيميايي مناسب تر م يباشند؟

پاسخ: هيدروكربن هاي سيرنشده بويژه آلكن ها، مولكول هاي سازنده پر اهميتي به شمار مي آيند، و اين در حالي است

كه آلكان ها به جزء قابليت سوختن، واكنش پذيري كمي از خود نشان مي دهند و بطور مستقيم تركيب هايي محدود از

آن ها حاصل مي شود.

يكي از آلكن هاي مهم صنعتي اتن (اتيلن) است. واكنش پذيري پيوند دوگانه در اتن (اتيلن) بسيار زياد است به همين

دليل بسياري از فرآورده ها را مي توان از اتن بدست آورد. براي مثال واكنش آب با اتيلن.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

وقتي يك مولكول آب ( ) با پيوند دوگانه ي يك مولكول اتن واكنش مي دهد، اتانول حاصل مي شود.

در اين واكنش مولكول آب به اتم هاي كربن پيوند دوگانه افزوده مي شود:

آن هم به كربن ديگر) OH آب به يك كربن و (H

بدين صورت از هر چهار ظرفيت كربن، با اين پيوندها استفاده مي شود و يك تركيب سير شده حاصل مي شود.

كاربردهاي اتانول

به عنوان حلال در روغن هاي جلا و عطرها، تهيه بسياري از اسانس ها و مواد دارويي كاربرد دارد.

بسپار(پليمر)

مولكول بزرگي است كه از بهم پيوستن دست كم 100 تا چند هزار تك پار (مونومر) بوجود مي آيد. بطور مثال پلي تن

كه به طور متداول در ساخت بسته هاي پلاستيكي و ورقه هاي بسته بندي مصرف م ي شود ، از (PE) ( (پلي اتيلن

بسپارهاي مهم صنعتي است كه از اتن (اتيلن) بدست مي آيد. در توليد پلي تن، مولكول اتن (اتيلن) به عنوان تك پار

استفاده م يشود.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

جايگزين هاي نفت

با نگاهي به آمار سال 1998 متوجه مي شويم كه بيشترين مصرف جهاني انرژي متعلق به نفت با ( 37 %) است و پس از

آن زغال سنگ با 25 % و گاز طبيعي با 22 % قرار دارند. انرژي آب، انرژي هسته اي و انرژي هاي ديگر در مراتب بعدي

قرار دارند.

ه) جايگزين براي سوزاندن

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

از جايگزين هاي احتمالي نفت براي سوزاندن ، سوخت مايع حاصل از زغال سنگ است . زغال سنگ فراوان ترين

سوخت فسيلي در جهان است. بايد در نظر داشت كه در حال حاضر هزينه ي استخراج زغال سنگ از معدن و تبديل

آن به سوخت مايع خيلي بيشتر از هزينه توليد همين مقدار سوخت از نفت است.

براي آنكه از نفت براي مدت هاي بيشتري بهره ببريم، بايد يك تغيير در روش زندگي ايجاد كنيم. مي توان در ساختن

ساختمان ها و ماشين ها ، بهره وري انرژي را مد نظر قرار دهيم تا نياز به نفت كمتري داشته باشيم. خودروهاي بنزيني

را به خودروهايي با دو نوع سوخت يعني بنزين و گاز تبديل نماييم.

چيست؟ CNG : سئوال

پاسخ: گاز طبيعي كه به طور عمده از متان تشكيل شده را به صورت فشرده در مخزن هاي ويژه انبار مي كنند

به معناي گاز طبيعي فشرده است. Condensed Natural Gas حروف اختصاري (CNG) . مي فروشند CNG و با نام

قابليت پر شدن مجدد و جاسازي در بدنه خودرو را دارند. هر يك از اين مخازن، سوخت يك خودرو را تا CNG مخازن

مسافت 400 كيلومتر تأمين مي كند. يكي ديگر از راه هاي افزايش عمر مفيد منابع نفتي، استفاده از منابع انرژي است

كه منشاء فسيلي ندارند. از جمله انرژي هسته اي، انرژي خورشيدي، انرژي باد، انرژي موج هاي دريا و انرژي زمين

گرمايي. اين منابع انرژي الكتريكي را به طور مستقيم توليد م يكنند. و هيچ گونه كربن د ياكسيدي را وارد هواكره

نمي كنند . از اين رو م يتوان آ نها را منابع تميزي براي توليد انرژي دانست.

نكته: به منابع انرژي كه قابليت حاصل شدن دوباره را دارند، يعني منابع تجديدپذيري هستند، نيروي سبز مي گويند.

مؤسسه آموزش از راه دور امام حسين (ع)

در بعضي از كشورها ، از چربي و يا روغن هاي گياهي و حيواني به عنوان سوخت گازوئيل استفاده مي شود. به طور مثال

در انگلستان از دانه گياهي شرشم ، يك نوع سوخت ديزل تهيه مي شود. اين گياه در استان سيستان و بلوچستان نيز

يافت م يشود.

نكته: از ويژگي هاي اين سوخت جايگزين گازوئيل ، (دانه گياه شرشم) اين است كه بر اثر سوختن توليد

گوگرد دي اكسيد نمي كند و همچنين دوده كمتري توليد مي كند. به اين نوع سوخ تها ، زيست ديزل

مي گويند.

جايگزين نفت براي ساختن

در اين زمينه نظرها به سوي زغال سنگ جلب شده است چرا كه علاوه بر نقش آن به عنوان سوخت، بيش تر از كربن

تشيكل شده است. تمام تركيب هاي حاصل از نفت را مي توان از زغال سنگ بدست آورد. اما نكته قابل توجه اين است

كه هزينه اين عمل هم از نظر اقتصادي و هم از نظر زيست محيطي ، خيلي بيشتر از هزينه تبديل نفت به مولكول هاي

سازنده است.

+ نوشته شده در  دوشنبه ششم دی 1389ساعت 21:26  توسط هانیه،شمیمه،نسرین،الهه، | 
 
صفحه نخست
پست الکترونیک
آرشیو وبلاگ
عناوین مطالب وبلاگ
درباره وبلاگ
سلام!

همون طوری که از اسم این وبلاگ معلومه راجع به شیمی هست.

ما 4 نفریم!
هانیه جون,شمیمه جون, الهه جون,نسرین جون
این وبلاگ رو زدیم تا یه بهونه ای باشه که بتونیم با شما دوستان خوبمون اطلاعاتمون رو راجع به شیمی با هم مبادله کنیم.

امیدوارم لحظه لحظه حضورتون تو این وبلاگ براتون مفید باشه

بی نهایت منتظر نظرات خوبتون هستیم

نوشته های پیشین
هفته دوم اردیبهشت 1390
هفته سوم فروردین 1390
هفته دوم فروردین 1390
هفته چهارم اسفند 1389
هفته سوم اسفند 1389
هفته دوم بهمن 1389
هفته سوم دی 1389
هفته دوم دی 1389
هفته اوّل دی 1389
هفته چهارم آذر 1389
هفته سوم آذر 1389
پیوندها
بزرگترين وب سايت دانلود رايگان
 

 RSS

POWERED BY
BLOGFA.COM