Види палива та хімія вуглеводнів
Багато хто вважає, що сира нафта, що викачується із землі, складається із суміші різних видів палив, що вони вогненебезпечні і, по суті, різниці між ними немає. Частково це правда, проте давайте розберемося, чим з хімічної точки зору бензин відрізняється від дизельного палива, гасу і т.д.
Сира нафта, що викачується з-під землі, це зовсім не паливна суміш, а суміш аліфатичних вуглеводнів – речовин, що складаються лише з атомів вуглецю та водню. Останні з'єднані один з одним у ланцюжки різної довжини. Так утворюються молекули вуглеводнів. Цей факт визначає їх фізичні та хімічні властивості. Наприклад, ланцюжок з одним атомом вуглецю (CH4), є найлегшим і відомий як метан – прозорий газ, легший за повітря. Як тільки ланцюги стають довшими, молекули вуглеводню стають важчими, їх властивості починають помітно змінюватися.
Перші чотири вуглеводні - CH4 (метан), C2H6 (етан), C3H8 (пропан) та C4H10 (бутан) – це все гази. Вони киплять (випаровуються) при температурі -107, -67, -43 і -18 градусів С. Ланцюжки починаючи від C18H32 – це рідини, що мають температуру кипіння, починаючи від кімнатної. То в чому ж реальна різниця між бензином, гасом та дизельним паливом?
Вуглецеві ланцюги в нафтопродуктах
Більш довгі вуглеводневі ланцюги мають вищі температури кипіння. Завдяки цій властивості, вуглеводні можуть бути відокремлені один від одного. Цей процес називається каталітичний крекінг або просто перегонка – це те, що відбувається на нафтопереробному заводі. Тут нафту нагрівають, а потім вуглеводні, що випарувалися, конденсують, кожен в окрему ємність.
Речовини, молекули яких мають ланцюги з C5, C6 і C7 – всі дуже легкі, легко випаровуються, прозорірідини, званінафта. Вона використовується виготовлення різних розчинників.
Вуглеводні з ланцюжками від C7H16 до C11H24 зазвичай змішуються і використовуються для виготовленнябензину. Всі вони випаровуються при температурах нижче точки кипіння води (100 o С). Ось чому, якщо ви пролили бензин, він випаровується дуже швидко, буквально на очах.
Далі йдегас. Для виготовлення використовуються молекули з C12 до C15.
Дизельнета пічне паливо роблять із ще більш важких вуглеводнів - C16 до C19. Температура їхнього кипіння від 150 до 380 o С.
Далі йдуть мастила. Вони не випаровуються в будь-якому випадку за нормальної температури. Наприклад, моторна олія може працювати весь день при температурі 120 o С.
Вуглецеві молекули з C20 – це тверді речовини, починаючи парафіном та закінчуючи бітумом, який використовується для виготовлення асфальту та ремонту автомобільних доріг.
Всі ці речовини одержують із сирої нафти. Єдина різниця полягає у довжині вуглецевого ланцюга. Купуючи дизельне паливо, ви отримуєте пальне, що складається із суміші певних вуглеводнів. Крім того, у цій суміші присутні різні хімічні добавки, що змінюють деякі властивості. Наприклад, температуру загусання або температуру спалаху.
Таким чином, та сама суміш вуглеводнів може стати як літнім, так і зимовим дизпаливом. Все залежить від добавок!
Як це працює?
У реальному житті мало мати паливо. Для того щоб зробити корисну роботу: обігріти будинок, перемістити вас в автомобілі на якусь відстань, перевести вантаж, потрібно спалити паливо в двигуні внутрішнього згоряння. Не важливо, що це буде за двигун – дизельний чи бензиновий, річ у самому паливі. А саме, у йогоспалювання.
Спалювання – це процес розпаду із виділенням енергії. А що у паливі може розпадатися? Хімічні зв'язки. Виходить, що чим більше зв'язків і чим довше ланцюга – тим краще. Так воно і є! Саме цей факт пояснює вищу ефективність дизельного палива порівняно з бензином.
Слід пам'ятати, що у момент спалювання вуглець окислюється і утворюється СО2 – двоокис вуглецю. Це шкідлива речовина, яка викликає на Землі цей парниковий ефект. У дизельному паливі атомів вуглецю більше, ще більше їх у пластиці. Ось чому не варто спалювати ці речовини без особливої потреби.