Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Udostępnij materiał Zapisz jako PDF

W ostatnich latach na terenie Polski i Europy rozpoczęto poszukiwania gazu łupkowego. Czy różni się on od gazu ziemnego? Do czego można go stosować?

Już wiesz
  • jaka jest konfiguracja elektronowa i położenie węgla w układzie okresowym.

Nauczysz się
  • czym charakteryzują się węglowodory;

  • jakie są naturalne źródła węglowodorów.

ibzumytKNR_d5e190

1. Związki organiczne – węglowodory

W XVIII wieku związki chemiczne dzielono na związki mineralne, czyli te pozyskiwane ze skał i minerałów (nazywane dziś związkami nieorganicznymi), oraz związki organicznezwiązki organicznezwiązki organiczne, czyli wytwarzane wyłącznie przez organizmy żywe. Dopiero w XIX wieku (w 1828 r.) niemiecki chemik Friedrich WöhlerFriedrich WöhlerFriedrich Wöhler (czyt. fridriś wuler) jako pierwszy otrzymał w warunkach laboratoryjnych substancję organiczną – mocznik. Mocznik jest jednym z produktów przemiany materii ludzi i zwierząt. Chociaż podział na chemię nieorganiczną i organiczną ma podłoże historyczne, to jest on stosowany do dzisiaj.

Badanie składu substancji organicznych
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Jaki jest skład chemiczny substancji organicznych?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Substancje organiczne są zbudowane z pierwiastków.
Substancje organiczne składają się ze związków chemicznych.

Co będzie potrzebne
  • probówka,

  • plasterek ogórka,

  • ziarna ryżu,

  • palnik.

Instrukcja
  1. Do probówki włóż plasterek ogórka lub wsyp kilka ziaren ryżu.

  2. Zawartość probówki ogrzewaj w płomieniu palnika.

  3. Obserwuj zachodzące zmiany.

Podsumowanie

Produkty organiczne (ogórek i ryż) uległy zwęgleniu, a na ściankach probówki pojawiła się woda (związek tlenu z wodorem). Oznacza to, że w ich skład wchodzą substancje, które zawierają węgiel, wodór i tlen.

związki organicznezwiązki organiczneZwiązki organicznezwiązki organiczneZwiązki organiczne to wszystkie związki chemiczne, w skład których wchodzą węgiel oraz atomy innych pierwiastków, takich jak wodór, tlen, azot, fosfor, krzem i siarka.
Nieorganiczne związki węgla to np.: tlenki węgla, kwas węglowy i jego sole oraz inne (węgliki i cyjanki). Najprostszymi związkami organicznymi są węglowodory.
WęglowodorywęglowodoryWęglowodory to związki chemiczne zbudowane z atomów węgla i wodoru.

ibzumytKNR_d5e285

2. Naturalne zasoby węglowodorów

Najzasobniejszymi naturalnymi źródłami węglowodorów są przede wszystkim ropa naftowa, gaz ziemny, a także węgle kopalne. Surowce te powstały z organizmów roślinnych i zwierzęcych w wyniku przeobrażenia (pod wpływem odpowiedniej temperatury i wysokiego ciśnienia) trwającego wiele milionów lat.

Największe udokumentowane zasoby gazu ziemnego i ropy naftowej mają Rosja (77% gazu oraz 23% ropy naftowej z posiadanych zasobów) oraz Iran (60% gazu i 40% ropy z posiadanych zasobów). Wenezuela i Arabia Saudyjska mają największe na świecie złoża ropy ze stosunkowo małymi zasobami gazu.

RuXmOPCGUS5uY1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

1 tys. mIndeks górny 3 gazu = 6,6 baryłki ropy naftowej

ibzumytKNR_d5e330

2.1. Ropa naftowa

Ropa naftowa jest ciekłą mieszaniną węglowodorów stałych, ciekłych i gazowych oraz związków tlenu, azotu i siarki. Jej skład zależy od źródła pochodzenia. Ropa naftowa wydobywana ze złoża ma postać gęstej cieczy, najczęściej o ciemnobrunatnej barwie i ostrym zapachu.

Przeróbka ropy naftowej polega na jej destylacji. Jest to metoda wykorzystująca różnicę w temperaturach wrzenia jej składników.

RV1zRFO12vJWD1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

*W wyniku destylacji mazutu w odpowiednich warunkach otrzymuje się m.in.: oleje, asfalt naftowy, smołę, wazelinę, parafinę.

RHOmHD3YmXmIz1
W filmie zostaje przedstawiony następujący proces. Demonstrator ukazuje wlewanie ropy naftowej do kolby okrągłodennej. W celu równomiernego wrzenia cieczy, do kolby zostaje wrzuconych także kilka kawałków nieszkliwionej porcelany (tzw. kamyków wrzennych). Demonstrator zamyka kolbę nasadką z termometrem i ogrzewa zawartość kolby w czaszy grzejnej. Gdy termometr wskazuje poszczególne wartości tempetratury, odbieralniki zostają zmienione. Film kończy się ukazaniem ogólnego zestawu do destylacji.

Polska przez prawie pół wieku była światową potęgą w produkcji ropy naftowej, zwanej wówczas olejem skalnym. W roku 1854 polski farmaceuta i chemik Ignacy ŁukasiewiczIgnacy ŁukasiewiczIgnacy Łukasiewicz uruchomił w Bóbrce pierwszą na świecie kopalnię ropy naftowej. Na Podkarpacie przyjeżdżano z Ameryki, Rosji i Imperium Brytyjskiego uczyć się sposobów wydobywania ropy naftowej oraz metod jej destylacji. Z polskich złóż w rekordowym roku 1906 wydobyto ponad 2 mln ton ropy. Później ich wydajność spadła, a na świecie odkryto bogatsze złoża (W poszukiwaniu ropy i gazu12).

R1BAL4IaiWVCW1
Polskie złoża ropy naftowej i gazu ziemnego
Ciekawostka

Lampa naftowa
Prototyp lampy naftowej Ignacy Łukasiewicz skonstruował razem z lwowskim blacharzem Adamem Bratkowskim. Lampa była masywna, z cylindrycznym blaszanym zbiornikiem na naftę, który był także zabezpieczeniem przed ewentualnym wybuchem paliwa (co w przypadku lampa olejowych było możliwe). Na zbiornik założono metalową rurę z okienkiem i otworami zapewniającymi przepływ powietrza. Zanurzony w zbiorniku knot był wyprowadzony specjalnym otworem ponad zbiornik do metalowej rury, w której się palił. Po raz pierwszy zapalono lampę w aptece Mikolascha w marcu 1853 roku, zaś w nocy 31 lipca 1853 roku w lwowskim szpitalu przy świetle lamp naftowych chirurg Zaorski zoperował Władysława Choleckiego, ratując mu tym życie. Dzień ten uchodzi za początek światowego przemysłu naftowego. W wielu krajach lampy naftowe stanowiły w II połowie XIX wieku popularny i tani sposób oświetlenia mieszkań. Zaczęła je wypierać dopiero żarówka elektryczna.

R1HDRL3fIqW3K1
Lampa naftowa

Więcej na temat ropy naftowej na lekcjach chemii w liceum

ibzumytKNR_d5e396

2.2. Gaz ziemny

Gaz ziemny może występować razem ze złożami ropy naftowej lub węgla kamiennego albo samodzielnie. Jest to mieszanina węglowodorów gazowych, ciekłych oraz tlenku węgla(IV), azotu, wodoru, siarkowodoru oraz gazów szlachetnych (argon, hel). Zawartość poszczególnych składników gazu ziemnego jest zmienna i zależy od miejsca wydobycia, jednak jego głównym składnikiem jest metan stanowiący ponad 90%.

Gaz ziemny przed wysłaniem do odbiorców jest oczyszczany. Nadaje mu się także zapach (tzw. nawanianie), aby był wyczuwalny w razie nieszczelności, np. w kuchenkach gazowych.

RWt46uj6OSAQN1
Źródło: Wydawnictwo Edukacyjne Wiking, licencja: CC BY 3.0.
Ciekawostka

Poszukiwanie i wydobycie gazu z łupków
Gaz pozyskiwany z położonych głęboko pod ziemią łupków osadowych jest nazywany gazem łupkowym lub gazem z łupków. Ma on skład podobny do gazu ziemnego: zawiera metan (75–95%) i azot, a czasami również śladowe ilości etanu, propanu, helowców oraz tlenu. Łupki to skały o niskiej przepuszczalności, dlatego wydobycie z nich gazu wymaga zaawansowanych technicznie metod.

R1O9DQEs61gDw1
Gaz łupkowy

*Więcej na temat gazu ziemnegoiQpHERyRefWięcej na temat gazu ziemnego

ibzumytKNR_d5e454

2.3. Węgle kopalne

Węgle kopalne należą do surowców energetycznych. Ich odmiany różnią się barwą (od lekko brunatnej do intensywnie czarnej), twardością oraz zawartością procentową pierwiastka węgla.

R2DVYRl6WvaLi1
Rodzaje węgli kopalnych

Złoża węgla kamiennego w Polsce znajdują się na terenie trzech zagłębi: na Górnym Śląsku, na Lubelszczyźnie i na Dolnym Śląsku.
W 2000 roku zaprzestano jego wydobycia w Dolnośląskim Zagłębiu Węglowym. Natomiast z Górnośląskiego Zagłębia Węglowego pochodzi ponad 90% wydobywanego w Polsce węgla. Na terenach tych eksploatację złóż rozpoczęto już w połowie XVII wieku.

RrqqBC6IKBKD31
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

*Więcej na temat przeróbki i zastosowania węgli kopalnychiQpHERyRefWięcej na temat przeróbki i zastosowania węgli kopalnych
*Więcej na temat odmian alotropowych węglaiRFeoLaNNNWięcej na temat odmian alotropowych węgla

ibzumytKNR_d5e508

Podsumowanie

  • Związki organiczne ulegają zwęgleniu w podwyższonej temperaturze.

  • Naturalnymi źródłami węglowodorów są gaz ziemny, ropa naftowa i węgle kopalne.

  • Składniki ropy naftowej, np. benzynę, naftę, olej napędowy, wyodrębnia się, wykorzystując proces destylacji.

Praca domowa
Polecenie 1.1

Odszukaj w karcie charakterystyki metanu informacje wskazujące na rodzaj zagrożenia, jakie może stwarzać ten gaz.

Polecenie 1.2

Przedstaw w formie infografiki produkty przeróbki ropy naftowej i ich zastosowanie.

Polecenie 1.3

Wyszukaj w Internecie stronę Muzeum Podkarpackiego w Krośnie i wybierz się w wirtualną podróż. Odwiedź salę wystawową z ekspozycją pt. „Historia oświetlenia”, gdzie zaprezentowano jedną z najliczniejszych i najefektowniejszych kolekcji lamp naftowych w Europie.

Dowiedz się więcej

Życie i działalność Ignacego Łukasiewicza

ibzumytKNR_d5e774

Słowniczek

Ignacy Łukasiewicz
RuA14fSZpq6av1
Źródło: Andrzej Grabowski(http://commons.wikimedia.org), edycja: Krzysztof Jaworski, public domain.

Ignacy Łukasiewicz

Aptekarz, konstruktor lampy naftowej i twórca przemysłu naftowego w Polsce. Jako pierwszy przeprowadził destylację ropy naftowej i założył pierwszą na świecie kopalnię ropy naftowej.

węglowodory
węglowodory

związki chemiczne, których cząsteczki są zbudowane z atomów węgla i wodoru

Friedrich Wöhler (czyt. fridriś wuler)
Biogram Friedrich Wöhler (czyt. fridriś wuler) nie istnieje
R1TibVxaSKjxf1
Źródło: nn. (http://commons.wikimedia.org, public domain.

Niemiecki chemik, profesor uniwersytetu w Getyndze. Jako pierwszy ze związku nieorganicznego (cyjanianu amonu) otrzymał w laboratorium związek organiczny (mocznik). Odkrył karbid i opracował także metodę otrzymywania acetylenu z wody i karbidu.

związki organiczne
związki organiczne

związki chemiczne węgla z innymi pierwiastkami, z wyjątkiem związków zaliczanych do nieorganicznych (m.in. tlenki węgla, kwas węglowy i jego sole)

ibzumytKNR_d5e1006

Zadania

Ćwiczenie 1
Rec3lNkKbWa571
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
R1EGip0700jG01
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
RoO5gIsoDhsgT1
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
R1U5XeEQB5IfK1
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.