Горива и въглеводородна химия
Много хора вярват, че суровият нефт, изпомпван от земята, е смес от различни видове горива, че всички те са запалими и всъщност няма разлика между тях. Това е отчасти вярно, но нека да видим как от химическа гледна точка бензинът се различава от дизеловото гориво, керосина и т.н.
Суровият нефт, изпомпван от земята, изобщо не е горивна смес, а смес от алифатни въглеводороди - вещества, състоящи се само от въглеродни и водородни атоми. Последните са свързани помежду си във вериги с различна дължина. Така се образуват въглеводородните молекули. Този факт определя техните физични и химични свойства. Например веригата с един въглероден атом (CH4) е най-леката и е известна като метан, прозрачен газ, по-лек от въздуха. Тъй като веригите стават по-дълги, въглеводородните молекули стават по-тежки и техните свойства започват да се променят забележимо.
Първите четири въглеводорода - CH4 (метан), C2H6 (етан), C3H8 (пропан) и C4H10 (бутан) - всички са газове. Те кипят (изпаряват се) при температури от -107, -67, -43 и -18 градуса С. Веригите, започващи от C18H32, са течности с точка на кипене, започваща от стайна температура. И така, каква е истинската разлика между бензин, керосин и дизел?
Въглеродни вериги в нефтопродукти
По-дългите въглеводородни вериги имат по-високи точки на кипене. Благодарение на това свойство въглеводородите могат да бъдат отделени един от друг. Този процес се нарича каталитичен крекинг или просто дестилация и е това, което се случва в рафинерия. Тук маслото се нагрява и след това изпарените въглеводороди се кондензират, всеки в отделен контейнер.
Веществата, чиито молекули имат вериги с C5, C6 и C7, са много леки, лесно изпаряващи се, прозрачнитечности, нареченинафта. Използва се за получаване на различни разтворители.
Въглеводородите с вериги от C7H16 до C11H24 обикновено се смесват и използват за производството набензин. Всички те се изпаряват при температури под точката на кипене на водата (100 o C). Ето защо, ако разлеете бензин, той се изпарява много бързо, буквално пред очите ви.
Следвакеросин. За производството му се използват молекули от C12 до C15.
Дизелъти мазутът се произвеждат от още по-тежки въглеводороди - C16 до C19. Температурата им на кипене е от 150 до 380 o C.
Следват лубриканти. Те не се изпаряват по никакъв начин при нормални температури. Например, двигателното масло може да работи цял ден при 120°C.
Въглеродните молекули C20 са твърди вещества, вариращи от парафин до битум, който се използва за направата на асфалт и ремонт на магистрали.
Всички тези вещества се получават от суров нефт. Единствената разлика е дължината на въглеродната верига. Когато купувате дизелово гориво, получавате гориво, което се състои от смес от определени въглеводороди. В допълнение, тази смес съдържа различни химически добавки, които променят някои свойства. Например точката на сгъстяване или точката на възпламеняване.
Така една и съща смес от въглеводороди може да стане както лятно, така и зимно дизелово гориво. Всичко зависи от добавките!
Как работи?
В реалния живот не е достатъчно да имаш гориво. За да извършите полезна работа: да отоплите къща, да се придвижите с кола на известно разстояние, да прехвърлите товар, трябва да изгорите гориво в двигател с вътрешно горене. Няма значение какъв двигател ще бъде - дизел или бензин, въпросът е в самото гориво. А именно в неговатаизгаряне.
Горенето е процес на гниене с освобождаване на енергия. Какво може да се разпадне в горивото? Химически връзки. Оказва се, че колкото повече връзки и колкото по-дълги са веригите, толкова по-добре. Както е! Този факт обяснява по-високата ефективност на дизеловото гориво в сравнение с бензина.
Трябва също да се помни, че по време на горенето въглеродът се окислява и се образува CO2 - въглероден диоксид. Това е вредно вещество, което причинява същия парников ефект на Земята. В дизеловото гориво има повече въглеродни атоми, дори повече в пластмасата. Ето защо не трябва да изгаряте тези вещества, освен ако не е абсолютно необходимо.