Il-gass naturali: il-formula. Formula kimika tal-gass. It-tipi kollha ta 'gass naturali

Illum, ħafna gassijiet differenti huma magħrufa. Xi wħud minnhom persuna tirċievi f'modi tal-laboratorju, minn kimiċi, xi wħud huma ffurmati bħala riżultat ta 'reazzjonijiet bħala prodotti sekondarji. U liema gassijiet jitwieldu fin-natura? Il-gassijiet prinċipali ta 'oriġini naturali u naturali huma erba':

• Gass naturali, li l-formula tiegħu hija CH ₄ ;
• Nitroġenu, N ₂ ;
• Idroġenu, H ₂ ;
• Dijossidu tal-karbonju, CO ₂ .

Naturalment, hemm xi oħrajn - ossiġnu, sulfid ta 'l-idroġenu, ammonja, gassijiet inerti, monossidu tal-karbonju. Madankollu, il-lista hawn fuq hija prattikament sinifikanti għan-nies u hija użata minnhom għal skopijiet differenti, inkluż bħala karburant.

X'inhu l-gass naturali?

Naturali huwa t-tip ta 'gass li n-natura tagħtina. Jiġifieri, dak li l-kontenut tiegħu fl-imsaren tad-Dinja huwa ħafna ogħla u akbar mill-ammont li jirċievi fl-industrija bħala riżultat ta 'reazzjonijiet kimiċi.

Huwa soltu li ssejjaħ metanu tal-gass naturali, iżda dan mhux kompletament veru. Jekk inqisu l-kompożizzjoni ta 'gass bħal dan bi frazzjonijiet, nistgħu naraw il-kompożizzjoni tal-komponent li ġejja:

• Metanu (sa 96%);
• Ethane;
• Propan;
• Butan;
• Idroġenu;
• Dijossidu tal-karbonju;
• Nitroġenu;
• Sulphide ta 'l-idroġenu (ammonti żgħar, traċċi).

Għalhekk, jidher li l-gass naturali huwa taħlita ta 'diversi gassijiet ta' oriġini naturali.

Gass Naturali: Formula

Minn perspettiva kimika, il-gass naturali huwa taħlita ta 'idrokarboni lineari sempliċi - metanu, etan, propan u butan. Iżda peress li volum ikbar għadu metanu, hija prattika komuni li tiġi espressa l-formula ġenerali tal-gass naturali bil-formula direttament tal-metanu. Għalhekk, jirriżulta li l-formula kimika tal-metanu tal-gass naturali-CH ₄ .

Il-komponenti li fadal għandhom il-formuli empiriċi li ġejjin fil-kimika:

• Etan - C ₂ H ₆ ;
• Propan-C ₃ H ₈ ;
• Butan-C ₄ H ₁₀ ;
• Dijossidu tal-karbonju - СО ₂ ;
• Nitroġenu - N ₂ ;
• Idroġenu-H ₂ ;
• Sulphide ta 'l-idroġenu - H ₂ S.

Taħlita ta 'dawn is-sustanzi hija gass naturali. Il-formula tat-taħlita prinċipali tal-metanu turi li l-kontenut tal-karbonju fih huwa żgħir ħafna. Dan jaffettwa l-proprjetajiet fiżiċi tiegħu, pereżempju, bħall-abbiltà ta 'ħruq bi fjamma bla kulur u kompletament bla tipjip. Filwaqt li rappreżentanti oħra tas- serje omologa tiegħu (numru ta ' idrokarburi saturati jew alkani) jiffurmaw fjamma affumikata sewda waqt il-kombustjoni.

Li tkun fin-natura

Fin-natura, dan il-gass jinsab fil-fond taħt l-art, taħt saffi ħoxnin u densi ta 'blat sedimentarju. Hemm żewġ teoriji ewlenin tal-oriġini tal-gass naturali fin-natura.

1. It-teorija tal-movimenti tettoniċi tal-blat. Dawk li jissapportjaw din it-teorija jemmnu li l-idrokarburi jinsabu fl-intern ta 'l-art dejjem u jogħlew b'riżultat ta' movimenti tectoniċi u qtugħ. Fil-parti ta 'fuq, pressjoni għolja u temperatura li tinbidel tittrasformahom bħala riżultat ta' reazzjonijiet kimiċi f'żewġ minerali naturali - żejt u gass.
2. It-teorija bijoġenika titkellem dwar metodu ieħor, li rriżulta fil-formazzjoni ta 'gass naturali. Il-formola tagħha tirrifletti l-kompożizzjoni kwalitattiva - il-karbonju u l-idroġenu, li tindika li l-formazzjoni tagħha kienet tinvolvi ħlejjaq organiċi ħajjin, li l-korpi tagħhom kienu l-aktar mibnija minn dawn l-elementi, bħal kull ħaġa ħajja fil-pjaneta tagħna li teżisti sa issa. Bil-mogħdija taż-żmien il-fdalijiet mejta ta 'annimali u pjanti niżlu dejjem aktar baxxi għall-art oċeanika, fejn ma kien hemm l-ebda ossiġnu jew batterji kapaċi li jiddekomponu u jipproċessaw din il-massa organika. Bħala riżultat ta 'ossidazzjoni anaerobika, il-bijomassa ddiżintegrat, u għal żewġ miljun sena, ġew iffurmati żewġ sorsi ta' minerali - żejt u gass -. Fl-istess ħin, il-bażi tat-tnejn hija l-istess - idrokarburi u sustanzi parzjalment baxxi molekulari. Il-formula kimika tal-gass u taż-żejt tipprova dan. Madankollu, taħt l-influwenza ta 'kundizzjonijiet differenti, prodotti differenti huma ffurmati: pressjoni għolja u temperatura - gass, indikaturi baxxi - żejt.

Sal-lum, id-depożiti ewlenin u r-riżervi tal-gass huma pajjiżi bħar-Russja, l-Istati Uniti, il-Kanada, l-Iran, in-Norveġja u l-Olanda.

Skont l-istat aggregat tagħha, il-gass naturali mhux dejjem jista 'jinżamm biss fl-istat tal-gass. Hemm diversi għażliet għall-kondensazzjoni tiegħu:

1. Il-gass jinħall f'molekuli taż-żejt.
2. Il-gass jinħall f'molekuli ta 'l-ilma.
3. Il-gass jifforma idrat tal-gass solidu.
4. Taħt kondizzjonijiet normali, kompost gassuż.

Kull wieħed minn dawn l-istati għandu depożitu tiegħu stess u huwa ta 'siwi kbir għall-bnedmin.

Ksib fil-laboratorju u l-industrija

Minbarra l-postijiet naturali tal-formazzjoni tal-gass, hemm numru ta 'modi biex tinkiseb fil-laboratorju. Madankollu, dawn il-metodi, ovvjament, jintużaw biss għal porzjonijiet żgħar tal-prodott, billi mhuwiex ta 'profitt li ekonomikament tirrealizza s-sinteżi tal-gass naturali fil-laboratorju.

Metodi tal-laboratorju:

1. Idrolisi ta 'kompost ta' molekula baxxa - karbur tal-aluminju: AL ₄ C ₃ + 12H ₂ O = 3CH ₄ + 4AL (OH) _3.
2. Mill-aċetat tas-sodju fil-preżenza ta 'alkali: CH ₃ COOH + NaOH = CH ₄ + Na ₂ CO _3.
3. Mill-gass ta 'sinteżi: CO + 3H ₂ = CH ₄ + H ₂ O.
4. Ta 'sustanzi sempliċi - idroġenu u karbonju - f'temperatura għolja u pressjoni għolja.

Il-formula kimika tal-gass naturali hija riflessa mill-formula tal-metanu, għalhekk ir - reazzjonijiet kollha karatteristiċi tal-alkani huma wkoll karatteristiċi għal gass partikolari.

Fl-industrija, il-metanu huwa estratt mid-depożiti naturali u pproċessat aktar permezz ta 'frazzjonijiet. Ukoll, il-gass prodott neċessarjament jeħtieġ li jitnaddaf. Wara kollox, il-formula tal-gass naturali tal-metanu turi biss parti minn dawk il-komponenti li fiha. U għall-użu fid-dar, għandek bżonn ta 'gass nadif li ma jkunx fih sustanzi oħra, ħlief metanu. L-etan, il-propan, il-butan u l-gassijiet separati wkoll isibu applikazzjoni wiesgħa.

Proprjetajiet fiżiċi

Il-formula tal-gass tagħti idea ta 'liema proprjetajiet fiżiċi għandu jkollha. Ejja nqisu, liema huma dawn il-karatteristiċi.

1. Sustanza bla kulur li ma jkollhiex riħa.
2. Id-densità approssimattiva tvarja bejn 0.7-1 kg / m3 ^.
3. It-temperatura tal-kombustjoni hija 650 ^° C.
4. Kważi darbtejn inqas mill-arja.
5. Is-sħana rilaxxata mill-ħruq ta 'metru kubu ta' gass hija ta '46 miljun Joules.
6. F'konċentrazzjonijiet għoljin ('il fuq minn 15%) fl-arja, il-gass huwa splussiv ħafna.
7. Meta jintuża bħala fjuwil, juri numru ta 'ottanu ta' 130.

Il-gass nadif jinkiseb biss wara li tgħaddih permezz ta 'impjanti ta' trattament speċjali (installazzjonijiet), li huma mwaqqfa fuq is-sit tal-estrazzjoni tal-minerali.

Applikazzjoni

Hemm diversi oqsma ewlenin ta ' applikazzjoni tal-gass naturali. Minbarra l-komponent prinċipali tiegħu, il-formula tal-gass li CH _{4 tiegħu} , il-komponenti l-oħra kollha tat-taħlita huma wkoll użati.

1. L-isfera tad-dar tal-ħajja tan-nies. Dan jinkludi gass għat-tisjir, tisħin ta 'bini residenzjali, karburant għal kmamar tal-bojler u oħrajn. Għall-gass użat għat-tisjir, żid sustanzi speċjali li jappartjenu għall-grupp ta 'merkaptani. Dan isir sabiex fil-każ ta 'pajp jew ommissjoni oħra ta' gass li joħroġ, in-nies jistgħu jinxfu u jieħdu azzjoni. Taħlita ta 'gass domestiku (taħlita ta' propan u butan) hija estremament splussiva f'konċentrazzjonijiet għoljin. Il-Mercaptans ukoll jagħmlu l-gass naturali spjaċevoli. Il-formula tagħhom tinkludi elementi bħall-kubrit u l-fosfru, li tagħtihom din l-ispeċifiċità.

2. Produzzjoni kimika. F'dan il-qasam, waħda mis-sustanzi inizjali ewlenin għal ħafna reazzjonijiet biex tikseb komposti importanti hija l-gass naturali, li l-formula tagħha turi f'liema sintesi tista 'tipparteċipa:

• Bażijiet għall-produzzjoni tal-plastik, li huma l-iktar materjal komuni u komuni għal kważi l-industriji kollha;
• Materja prima fis-sintesi ta 'etan, ċjanur tal-idroġenu u ammonja. Il-prodotti nfushom jimmanifatturaw ħafna fibri sintetiċi u drappijiet, fertilizzanti u ħiters fil-kostruzzjoni fil-futur;
• Lastiku, metanol, aċidi organiċi - huma ffurmati mill-metanu u sustanzi oħra. Isibu applikazzjoni prattikament fl-isferi kollha tal-ħajja tal-bniedem;
• Il-polietilene u ħafna komposti oħra ta 'natura sintetika ġew prodotti grazzi għall-metanu.

3. Użu bħala fjuwil. U għal kwalunkwe tip ta 'attività umana, jibda mill-mili tat-tip xieraq ta' bozoz tal-mejda u qabel l-operazzjoni ta 'impjanti ta' enerġija termali. Dan it-tip ta 'karburant huwa meqjus bħala ambjentalment san u espedjenti kontra l-metodi alternattivi kollha. Madankollu, waqt il-kombustjoni, il-metanu jifforma dijossidu tal-karbonju, bħal kull materja organika oħra. U huwa magħruf li jikkawża l-effett serra tad-Dinja. Għalhekk, in-nies qed jiffaċċjaw il-kompitu li jsibu sors ta 'enerġija termika saħansitra aktar nadifa u kwalitattiva.

S'issa, dawn huma s-sorsi ewlenin kollha li jużaw il-gass naturali. Il-formula tiegħu, jekk nieħdu l-komponenti kumplessi kollha, turi li din hija riżors prattikament rinnovabbli, huwa meħtieġ biss żmien twil ħafna għal dan. Pajjiżna b'riżervi tal-gass huwa xxurtjat ħafna, minħabba li din il-kwantità ta 'fossili naturali hija biżżejjed għal bosta mijiet ta' snin mhux biss għar-Russja nnifisha, iżda wkoll għal ħafna pajjiżi tad-dinja permezz tal-esportazzjoni.

Nitroġenu

Hija parti integrali mid-depożiti naturali taż-żejt u tal-gass. Barra minn hekk, dan il-gass jokkupa l-biċċa l-kbira tal-volum fl-arja (78%), u jseħħ ukoll bħala komposti naturali tan-nitrat fil-litosfera.

Bħala sustanza sempliċi, in-nitroġenu prattikament ma jintużax minn organiżmi ħajjin. Il-formula tagħha għandha l-forma N ₂ , jew, mill-perspettiva ta 'bonds kimiċi, N≡N. Il-preżenza ta 'rabta b'saħħitha bħal din tindika l-istabbiltà għolja u l-inert kimika tal-molekula f'kundizzjonijiet normali. Dan jispjega l-possibbiltà tal-eżistenza ta 'ammont kbir ta' dan il-gass f'forma ħielsa fl-atmosfera.

Fil-forma ta 'sustanza sempliċi, in-nitroġenu jista' jiġi ffissat minn organiżmi speċjali - batterji tan-nodulu. Imbagħad jipproċessaw f'forma aktar xierqa għall-impjanti ta 'dan il-gass u b'hekk iwettqu nutrizzjoni minerali tas-sistemi tal-pjanta tal-għerq.

Hemm diversi komposti bażiċi li fil-forma tagħhom hemm in-nitroġenu fin-natura. Il-formula tagħhom hija kif ġej:

• Ossidi - NO _2, N ₂ O, N ₂ O _5;
• Aċidi - HNO ₂ nitroġeniku u NNO ₃ nitriku (iffurmat waqt ħruġ ta 'sajjetti minn ossidi fl-atmosfera ta' l-arja);
• Nitrat - KNO ₃ , NaNO ₃ u l-bqija.

Il-bniedem juża n-nitroġenu mhux biss fil-forma ta 'gass, iżda wkoll fi stat likwidu. Għandha l-abbiltà li tidħol fi stat likwidu f'temperatura taħt il--170 ⁰ C, li tippermetti li tintuża biex tiffriża t-tessuti tal-pjanti u l-annimali, ħafna materjali. Dan hu għaliex in-nitroġenu likwidu huwa użat ħafna fil-mediċina.

Ukoll, in-nitroġenu huwa l-bażi biex jinkiseb wieħed mill-komposti prinċipali tiegħu - ammonja. Il-produzzjoni ta 'din is-sustanza hija multitonu, peress li tintuża ħafna fil-ħajja ta' kuljum u industrija (produzzjoni ta 'gomom, żebgħa, plastiks, fibri sintetiċi, aċidi organiċi, żebgħa u verniċ, splussivi, eċċ.).

Dijossidu tal-karbonju

X'inhi l-formula għas-sustanza? Id-dijossidu tal-karbonju huwa rreġistrat bħala CO ₂ . Ir-rabta fil-molekula hija kovalenti dgħajfa polari, forzi kimiċi doppji qawwija bejn il-karbonju u l-ossiġenu. Dan jindika l-istabbiltà u l-inertness tal-molekula taħt kondizzjonijiet ordinarji. Dan il-fatt huwa kkonfermat mill-eżistenza ħielsa tad-dijossidu tal-karbonju fl-atmosfera tad-Dinja.

Din is-sustanza hija parti integrali tal-gass naturali u taż-żejt, u takkumula wkoll fis-saffi ta 'fuq ta' l-atmosfera tal-pjaneta, u tikkawża l-hekk imsejjaħ effett serra.

Ammont kbir ta 'dijossidu tal-karbonju huwa ġġenerat mill-kombustjoni ta' kwalunkwe tip ta 'karburant organiku. Jekk il-faħam, l-injam, il-gass jew karburanti oħra, kombustjoni kompluta twassal għall-formazzjoni ta 'ilma u din is-sustanza.

Għalhekk jirriżulta li l-akkumulazzjoni tagħha fl-atmosfera hija inevitabbli. Għalhekk, kompitu importanti tas-soċjetà moderna huwa li tfittex karburant alternattiv li jagħti l-effett minimu tas-serra.

Idroġenu

Kompost aċċidentali ieħor li jseħħ fil-kompożizzjoni tal-minerali naturali huwa l-idroġenu. Gass, li l-formula tiegħu hija H ₂ . L-eħfef sustanza ta 'kulħadd magħrufa sal-lum.

Minħabba l-proprjetajiet speċjali tiegħu, tokkupa żewġ pożizzjonijiet fit-tabella perjodika - fost metalli alkali u aloġeni. B'electron wieħed, huwa kapaċi jagħtiha bogħod (proprjetajiet tal-metall, tnaqqis), u tieħu (proprjetajiet mhux metalliċi, ossidanti).

L-ispazju prinċipali ta 'użu huwa fjuwil li jirrispetta l-ambjent, li għalih ix-xjentisti jaraw il-futur. Kawżi:

• Ammont limitat ta 'ħażniet ta' dan il-gass;
• Il-formazzjoni ta 'ilma biss bħala riżultat tal-kombustjoni.

Madankollu, it-teknoloġija sħiħa tal-iżvilupp tal-idroġenu bħala sors ta 'enerġija teħtieġ it-tlestija ta' ħafna aktar sfumaturi.

Formuli għall-kalkolu tal-massa, densità u volum ta 'gassijiet

Fil-fiżika u l-kimika, jintużaw diversi metodi bażiċi għall-kalkolu tal-gassijiet. Għalhekk, per eżempju, jekk qed nitkellmu dwar wieħed mill-aktar parametri bażiċi, bħall-massa tal-gass, il-formula għall-kalkolu tkun kif ġej:

M = V * þ, fejn þ hija d-densità tal-materja, u V huwa l-volum tiegħu.

Pereżempju, jekk irridu nikkalkulaw il-massa ta 'gass naturali ta' 1 metru kubu f'kundizzjonijiet normali, allura nieħdu l-valur medju standard tad-densità tiegħu fil-materjali ta 'referenza. Dan ikun ugwali għal 0.68 kg / m3. Issa li nafu l-volum u d-densità tal-gass, il-formula tal-kalkolu tissodisfa għal kollox ir-rekwiżiti. Imbagħad:

M (CH ₄ ) = 0.68 kg / m ³ * 1 m ³ = 0.68 kg, billi l-metri kubi huma mnaqqsa.

Il-formula għall-volum tal-gass, għall-kuntrarju, tikkonsisti fl-indiċijiet tal-massa u tad-densità. Jiġifieri, nistgħu nesprimu dan il-valur mill-konfigurazzjoni ta 'hawn fuq:

V = m / þ, imbagħad taħt kondizzjonijiet standard il-volum ta '2 kg ta' metanu jkun ugwali għal: 2 / 0,68 = 2,914 m ³ .

Ukoll f'każijiet aktar kumplessi (meta l-kundizzjonijiet mhumiex standard), l-ekwazzjoni ta 'Mendeleev-Clapeyron tintuża biex tikkalkula l-massa u l-volum tal-gassijiet, li għandha l-forma:

P * V = m / M * R * T, fejn p hija l-pressjoni tal-gass, V huwa l-volum tiegħu, m u M huma piż u massa molari rispettivament, R hija l-kostanti tal-gass universali ugwali għal 8,314, u T hija t-temperatura f'Kelvin.

Formula ta 'volum ta' gass bħal dan tagħmilha possibbli li jinkisbu kalkoli approssimati ħafna għall-valur ta 'gass ideali li jeżisti purament ipotetikament u jintuża għal kunċett astratt biex jissolvew problemi fil-fiżika u l-kimika. Tista 'wkoll tikkalkula l-volum billi tuża l-ekwazzjoni Boyle-Mariotte, li tidher bħal din:

V = p _н * V _н * T / p * T _н , fejn il-valuri bl-indiċi n huma valuri taħt kondizzjonijiet standard normali.

Il-kalkolu kien l-aktar preċiż u konsistenti mar-realtà, din l-għażla li għandhom jiġu kkunsidrati, bħala l- densità tal-gass. Il-formula għall-kalkolu dan il-parametru għadu punt irrilevanti. Iddeċidew li jużaw sistema l-sempliċi aktar komuni, jiġifieri:

þ = m ₀ *, Fejn ₀ - impjant ta 'konċentrazzjoni - - massa molekulari (kg) n 1 / ^m3.

Madankollu, f'xi każijiet huwa meħtieġ li tuża kalkoli oħra, aktar kumplessi u kompluta bil varjabbli multipli li jipproduċu preċiża u eqreb lejn ir-riżultat ideali.