RU (495) 989 48 46
Пленка на бампер

АНТИГРАВИЙНАЯ ЗАЩИТА БАМПЕРА

 

Химическая формула бензина


Химическая формула бензина, состав бензина

Бензин – это продукт, полученный в результате перегонки нефти. Он представляет собой горючее с пониженными детонационными составляющими. Из сырого нефтепродукта получается пятьдесят процентов бензина, который предназначен для двигателей, а конкретно при внутреннем сгорании. Он бывают двух типов: авиационный и автомобильный. В зависимости от применения различаются физико-химические свойства бензина.

Нас сегодняшний день бензины должны соответствовать следующим критериям:

Физико-химические свойства бензина

Свойства бензина различаются по количеству углеродов и водородов в составе. Он замерзает при шестидесяти градусах ниже нуля, но можно добиться цифры ниже (- 71). Испаряется при тридцати градусах, а повышение температуры лишь ускоряет этот процесс. Бензин производится с помощью перегонки нефтепродукта путем выборки отдельных фракций. Это самый старый способ. В двадцатом веке появились такие методы как крекинг и риформинг (преобразование в алканы и другие соединения).

Бензины легко воспламеняются, не имеют конкретного цвета, а также обладают летучестью. Кипение достигается на отрезке от тридцати до двухсот градусов. Застывает при температуре ниже шестидесяти градусов. В процессе сгорания появляется диоксид углерода и вода. Формула бензина это подтверждает (C3h21O2). Характеристики бензина, относящегося к автомобильному виду, следующие:

Химический состав бензина

Состав бензина имеет в себе соединения углерода и водорода. Но этим не ограничивается. Популярное топливо включает в себя и другие молекулы бензина. Химический состав бензина дополняют: кислород, сера, азот и свинец. Сырье дополняется присадками, которые повышают конечный продукт. Количественные составляющие этих микроэлементов определяют видовое разнообразие топлива: 92 марка, 95 марка, 98.

Нефть является основополагающим сырьем для выработки бензина. Нефть добывается из природы, содержит примеси углеводородов и других соединений. Считается ценным ископаемым. Углеводород – важный компонент нефтепродукта и природного газа. Химические составляющие нефти разнообразные и постоянно изменяются в зависимости от парафиновых. В природе известные промежуточные и смешанные типы.

Парафиновые отличаются тем, что имеют большее содержание бензина, а сера, наоборот, в меньшем количестве. Нафтеновый вид сырого нефтепродукта разительно отличается от предыдущего типа. Он содержит бензин в ограниченном количестве, а сера, мазут и асфальт превалируют.

Определение фракционного состава бензина

Физические свойства бензина имеют зависимость от такого понятия как фракционный состав. Под этим подразумевается испарительная возможность, которая считается главным показателем, учитывающимся при использовании топлива в разном климате. Производство должно получить пропорциональное соотношение фракций как тяжелых, так и легких. Полученное топливо при нагревании испаряется без проблем – это хороший показатель. За это отвечают легкие, а тяжелые способствуют оптимальной интенсивности этого испарения. Нарушение баланса приведет к паровым пробкам, и двигатель столкнется с перебоями в работе. Испарение намечается, когда происходит нагревание при высоких температурах внутри прибора.

Фракционные свойства бензинов влияют на параметры пользования. Грамотное соотношение вышеуказанных составляющих обеспечит оптимальную испаряемость при низких температурных показателях, защиту от перебоев в конструкции. Топливо имеет характеристики, которые напрямую зависят от погодных и климатических условий, то есть в жарких странах и на полярном круге в состав бензина входят отличные друг от друга элементы.

Октановое число бензина

Марка топлива полностью раскрывает молекулярную массу бензина. Допустим, АИ 92. октановое число обозначено цифрами, а буквы определяют показатель. А – это значение класса моторных. Чем выше показатель числа, тем ниже детонационные характеристики бензина. Следовательно, цилиндры и поршни будут подвергаться меньшим разрушениям. Качество бензина улучшается с повышением октанового числа.

76 и 80 топливо бензина пропало на автозаправках, так как они плохо влияют на экологию и критичны для работы агрегатов. Продолжительно эксплуатации зависит от данного показателя. Автолюбитель всегда должен обращать внимание на это число, так как это, прежде всего, влияет на работоспособность транспорта.

Бензин состоит из изооктана и гептана. Первый обладает взрывоопасностью, а второй имеет нулевую детонацию. Именно октановый показатель определяет соотношение двух составляющих топлива. При помощи определенных присадок (свинцовых) повышается это число. Но свинцовые присадки не рекомендуют применять, так как они не благоприятно действуют на двигатель. Также его повышают спиртом. Если к 92 марке долить 100 гр. названной смеси, то получится 95.

Маркировка автомобильных бензинов

Межгосударственный стандарт маркирует бензины для автомобилей с помощью трех групп знаков, которые разделятся дефисами (АИ-95-3). Буквы в начале марки говорит о том, что бензин относится к автомобильному типу, который прошел исследовательские испытания согласно ГОСТ. Октановое число также измеряется с помощью исследования. Топливо может иметь следующее число: 95, 92, 98 и так далее.

Цифры от двух до пяти указывают на классность бензина. Оно совпадает с показателем стандартов экологии, который соответствует категории «Евро». Бензин обязан соответствовать определенной серии. То есть цифра два подходит для Евро-2, а цифра три для Евро-3 и так далее.

В качестве примера можно привести марку топлива «АИ-95-4». Из названия становится понятно, что бензин относится к автомобильному классу, а октановый показатель равен 92. Буквы говорят об исследовательском методе измерения. А конечная цифра указывает на то, что топливо соответствует 4-ой экологической категории (Евро-4 –стандарт).

С 2003 г. в Российской Федерации на официальном уровне запретили производство бензина, относящегося к этилированным смесям, который считается вредным. Поэтому сегодня все топливо неэтилированное, и в маркировке это не указывается.

Детонационная стойкость бензина

Детонационная стойкость заключается в способности автомобильного топлива оказывать сопротивление такому процессу как самовоспламенение, которое может произойти при сжатии. Наивысший показатель данной характеристики обеспечивает оптимальное сгорание при каждом эксплуатационном режиме двигателя. Горение бензина как процесс имеет кардинальный характер. Сжатие рабочего состава проходит при повышенной температуре и давлении. Далее происходит окисление соединений углерода и водорода, которое набирает интенсивность после того, как смесь воспламенится.

Если соединение углерода и водорода, которые остались в части несгоревшего состава, имеет недостаточную окислительную стойкость, то начнется ускоренный и интенсивный процесс накапливания соединений перекиси. А это ведет к взрывному распаду.

Повышенная концентрация соединений, возникших посредством перекиси, становится катализатором теплового взрыва, который спровоцирует самовоспламенение бензина. Именно этот процесс, происходящий внутри активного состава, становится активатором взрывного горения остатков топлива. Это приводит к детонационному сгоранию.

Детонация, как процесс внутри двигателя, вызывает следующие последствия:

Детонация напрямую зависит от химического и физического состава используемого бензина, а также от особенностей конструкции самого двигателя. Октановое число считается основополагающим показателем детонации и ее стойкости в автомобильных бензинах.

Формула бензина, физико - химические свойства

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Состав бензина имеет множество компонентов. Они влияют на экологические показатели сырья и на его эксплуатационные свойства. Но нельзя составить одну химическую формулу, к примеру, для бензина АИ 95, производимого по всему миру.

Качество продукции будет зависеть от региона добычи, способа переработки нефти и различных добавок. Кстати, на рыночную цену топлива эти факторы тоже влияют. Скажем, сырье, добываемое в России, имеет низкое качество по сравнению с нефтью из Персидского залива или того же Азербайджана. Соответственно, на ее очистку и переработку уходят значительные средства, но все равно, конечный продукт имеет большую стоимость и низкое качество.

Не удивительно, что многие автолюбители задаются вопросом, каков же состав бензина, который они заливают в баки своих автомобилей? Ведь цена не всегда влияет на его качество. Именно химический состав бензина определяет качественные и технические характеристики.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Преимущественно состав бензина включает в себя углеводороды. Но помимо них в самое востребованное топливо на планете входят:

  1. сера;
  2. азот;
  3. свинец;
  4. кислород.

Также к сырью добавляют различные присадки, улучшающие свойства конечного продукта. В зависимости от количества этих элементов топливо разделают на следующие виды:

  1. АИ-92;
  2. АИ-95;
  3. АИ-98.

Цифры здесь означают октановое число, а буквы – метод определения этого показателя. То есть А – моторный, АИ – исследовательский метод. Чем выше число, тем ниже способность топлива к детонации. Соответственно, детали цилиндро-поршневой группы будут менее подвержены разрушениям.

То есть, чем выше октановое число, тем лучше качество бензина. С некоторых пор прекратилось производство топлива с октановым числом 76 и 80, так как значительно повысились требования к экологичности топлива и эксплуатационным свойствам при работе агрегатов.

При выборе бензина следует учитывать, что октановое число не влияет на процессы его сгорания внутри агрегата. Скорее, от данного показателя будет зависеть продолжительность его работы, и, конечно, уровень вредных выбросов в атмосферу.

Фракционный состав топлива зависит от содержания в нем тяжелых и легких углеводородов. В зависимости от этого, бензин применяется в широтах с холодным или жарким климатом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА БЕНЗИНА

Физические свойства бензина напрямую зависят от фракционного состава. Способность к испарению – основной показатель, который учитывается при эксплуатации топлива в тех или иных климатических условиях. При производстве должно быть достигнуто оптимальное соотношение тяжелых и легких фракций. Топливо должно достаточно легко испаряться при нагревании, на этот показатель влияет количество легких фракций.

Тяжелые фракции обеспечивают нужную интенсивность испарения вещества. Если оптимальный показатель не будет достигнут, это может привести к образованию паровых пробок в топливопроводе, а значит двигатель будет работать с перебоями. Испарение происходит при нагревании вещества вследствие высоких температур внутри агрегата. А температура окружающей среды напрямую будет влиять на интенсивность испарения.

Видео в помощь – исследуем фракционный состав:

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗИНА

Всем известно, что данный вид топлива получают из нефти, но со временем требования к его качеству увеличиваются, а значит меняются способы переработки сырья. До середины прошлого века единственным методом получением конечного продукта была прямая перегонка нефти. Ее просто нагревали до определенных температур, таким образом отделяя различные фракции. Одним из продуктов такой переработки и был бензин. Но он имел достаточно низкие качественные показатели и октановое число не выше 80. Основная составляющая такого бензина – длинная цепочка алканов.

В середине прошлого века нашли новые способы переработки нефти, это крекинг и риформинг. Длинные молекулы алканов при такой переработке расщепляются на более короткие. Соответственно можно получить более легкие углеводороды. Результат такой переработки – бензин с более высоким октановым числом. При этом побочные продукты перегонки преобразуются в мазут и трансмиссионные масла. При прямой перегонке нефти их приходилось утилизировать, что приводило к значительным загрязнениям окружающей среды.

При работе двигателя на чистом топливе, с выхлопными газами в воздух выбрасывается меньшее количество токсичных веществ, а срок эксплуатации автомобиля значительно увеличивается.

Иногда применяются различные добавки к бензину, улучшающие его качество. К примеру – чистый спирт, который может преобразовать бензин марки 92 в 95. Но спирт быстро испаряется, и качество топлива снова падает. К тому же, этот способ достаточно дорогостоящий.

КАКОЙ БЕНЗИН ЗАЛИВАТЬ В АВТОМОБИЛЬ

Данному вопросу и посвящена вся наша статья. Ведь дело не в том, какой состав бензина АИ 95, а в том, насколько он подходит автомобилю конкретной марки и модели. Состав бензина следует учитывать прежде, чем принять решение немного сэкономить на топливе и залить в бак материал с более низким октановым числом.

Но состав бензина 95 не подойдет к большинству новых авто, и даже ко многим относительно старым моделям. Повышенная способность к детонации будет приводить к разрушениям цилиндро-поршневой системы, а в дальнейшем – деталей двигателя. Хотя какое-то время автомобиль, возможно, и будет ездить на топливе АИ 92 точно так же, как и на 95-м бензине.

Определить какое октановое число является оптимальным для автомобиля довольно просто. На большинстве машин данное значение указано. Его можно увидеть на внутренней стороне крышки бензобака.

Если указано значение 95, то можно заливать топливо и с более высоким числом, но никак не меньшим. Состав бензина 92 не предназначен для нормальной работы систем такого авто.

СОСТАВ БЕНЗИНА «КАЛОША»

Многие полагают, что «Калоша» – народное название. На самом деле Калош – фамилия французского изобретателя, который и нашел способ отделения от нефти наиболее легких фракций. Данный вид бензина имеет самое высокое октановое число, потому некогда он применялся в качестве горючего для самолетов, так как его способность к воспламенению минимальная.

На сегодняшний день Калоша широко используется как растворитель для лакокрасочных изделий и для промывки деталей автомобиля. Иногда его заливают и в топливный бак автомобиля, если под рукой нет другого бензина, а до ближайшей заправки нужно проехать 100-200 метров. Машина будет идти на этом топливе, но злоупотреблять его применением не стоит, так как его состав может разъесть пластиковые и резиновые внутренние детали авто.

СОСТАВ БЕНЗИНА ЕВРО-5

Наконец и в нашей стране на автозаправочных станциях все чаще можно залить в бак бензин нового стандарта Евро-5. Многих водителей интересует вопрос, стоит ли переплачивать за топливо нового поколения, скажется ли его использование на работе агрегата.

Основное отличие этого вида топлива от обычного бензина марки 92 и 95 состоит в составе. Он имеет более легкие фракции, соответственно – высшее октановое число. Уже на четвертом-пятом заполнении бака можно почувствовать, что автомобиль стал более динамичным, наблюдается улучшенная приемистость при разгоне, снижается расход топлива, исключается коррозия двигателя и бензобака автомобиля. В целом, увеличивается срок службы агрегата.

Не нашли интересующую Вас информацию? Задайте вопрос на нашем форуме.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рекомендуем прочитать:

Формула бензина в химии

Определение и формула бензина

Основная отрасль применения бензинов – производство моторного топлива и сырья для органического синтеза.

Поскольку бензин – это смесь, то нельзя вывести какую-либо определенную химическую, структурную, электронную или ионную формулу бензина.

В зависимости от октанового числа различают виды бензины, например: регуляр-92, премиум-95, супер-98 и т.д. Производство бензина, а также содержание разных присадок в нем строго нормируется и должно соответствовать определенным экологическим стандартам.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Топливо для двигателя. Бензин

Бензин представляет собой алифатический углеводород. Другими словами, в структуру бензина входят молекулы, состоящие только из цепочек углерода и водорода. Каждая цепочка молекулы бензина содержит от 7 до 11 атомов углерода. Ниже представлены некоторые из них:
 
Гептан:           Сh4–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch4
Октан:            Ch4–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch4
Нонан:            Ch4–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–СН2–Ch4
Декан:             Ch4–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–Ch3–СН2–СН2–Ch4
 
Молекулы, присутствующие в бензине
 
При сгорании бензина в идеальных условиях, при наличии большого количества кислорода, на выходе получается двуокись углерода (благодаря атомам углерода в бензине), вода (благодаря атомам водорода) и много тепла. Галлон бензина содержит примерно 132х106 Джоулей энергии, что эквивалентно 125.000 британских тепловых единиц или 36.650 ватт-часам.
 
·        Если обогреватель мощностью 1.500 ватт оставить работать на полной мощности в течение 24 часов, именно столько тепла мы получим при сгорании одного галлона (3,8 л) бензина.
·        Если бы люди могли усваивать бензин, то при потреблении 1 галлона бензина, мы бы получали около 31.000 пищевых калорий - энергия в 1 галлоне бензина равна энергии, содержащейся в 110 гамбургеров из McDonald’s!

 
Как получают бензин?
 
Бензин получают из сырой нефти. Сырая нефть, или просто нефть, это черная жидкость, добываемая из недр Земли. В нефти содержатся углеводороды, атомы углерода объединяются в цепочки разной длины.
 
Оказывается, что молекулы углеводородов разной длины обладают разными свойствами. Например, цепочка, состоящая всего из одного атома углерода (СН4) является самой легкой и называется метан. Метан является газом, легким как гелий. Чем цепочка длиннее, тем молекула становится тяжелее.
 
Первые четыре цепочки -- Ch5 (метан), C2H6 (этан), C3H8 (пропан) и C4h20 (бутан) - являются газами, их температура кипения составляет -161, -88, -46 и -1 градусов F, соответственно (-107, -67, -43 и -18 градусов C). Цепочки до C18h42 являются жидкостями при комнатной температуре, а цепочки выше C19 при комнатной температуре являются твердыми веществами.
 
Чем длиннее цепочка, тем выше температура кипения, соответственно они могут быть отделены путем дистилляции. Именно это происходит на нефтеперерабатывающих заводах - сырую нефть нагревают, и различные цепочки выделяются при их температурах испарения. 
 
Цепочки C5, C6 и C7 очень легкие, легко испаряющиеся светлые жидкости, которые называются дистилляты. Они используются в качестве растворителей - из них изготавливаются средства для химической чистки, а также растворители красок и другие быстросохнущие продукты.
 
Цепочки от C7h26 и до C11h34 смешиваются и используются для получения бензина. Температуры испарения этих соединений ниже температуры кипения воды. Вот почему, если Вы прольете бензин на землю, он очень быстро испарится.
 
Дальше идет керосин, от С12 до С15, за которым следует дизельное топливо и котельное топливо (например, для отопления домов).
 
Дальше идут смазочные масла. Эти масла не испаряются при комнатной температуре. Например, моторное масло может работать весь день при температуре 250 градусов F (121 градус С), при этом не испаряясь. Масла идут от очень легких (например, 3-в-1) до моторных масел различной плотности, очень плотных трансмиссионных масел и полутвердых смазок. Вазелин также попадает в этот список.
 
Цепочки длиной более С20 являются твердыми веществами, начиная от парафинов, гудрона и до асфальтового битума, из которого изготавливали асфальтированные дороги.
 
Все эти разнообразные вещества получают из сырой нефти. Единственное, что их отличает друг от друга, это длина углеродной цепочки!
 
Что такое октановое число?
 
Если Вы читали статью "Как работает автомобильный двигатель", то знаете, что практически во всех автомобилях используются четырехтактные бензиновые двигатели. Одним из тактов является такт сжатия, во время которого двигатель сжимает топливно-воздушную смесь в цилиндре до намного меньшего объема, до ее воспламенения свечой зажигания. Степень сжатия называется коэффициент сжатия двигателя. Обычно коэффициент сжатия двигателя составляет от 8 до 1.
 
Октановое число показывает, какой объем топлива может быть сжат до того, как произойдет самовоспламенение. Если топливо воспламеняется в результате сжатия, а не искрой от свечи зажигания, то это вызывает перебои в работе двигателя. Это может стать причиной поломки двигателя. Низкооктановый бензин (например, обычный 92-й) выдерживает минимальное сжатие перед воспламенением.
 
Коэффициент сжатия Вашего двигателя определяет октановое число бензина, которым можно заправлять Ваш автомобиль. Одним из способов увеличения мощности двигателя, не изменяя его объем, является увеличение коэффициента сжатия. Поэтому у более мощного двигателя более высокий коэффициент сжатия, что требует более высокооктанового бензина. Преимуществом высокого коэффициента сжатия является то, что он повышает мощность двигателя, не изменяя его вес, благодаря чему увеличивается производительность двигателя. Недостатком является тот факт, что бензин для такого двигателя стоит дороже.
 
Название "октановое число" произошло следующим образом. При переработке сырой нефти получаются цепочки углеводородов различной длины. Эти цепочки различной длины затем отделяются, после чего смешиваются для получения топлива различных типов. Например, метан, пропан и бутан являются углеводородами. Метан содержит всего один атом углерода. В пропане три связанных атома углерода. В бутане четыре связанных атома углерода. В пентане пять, в гексане шесть, гептане семь и в октане восемь связанных атомов углерода.
 
Оказалось, что гептан выдерживает лишь незначительное сжатие. При небольшом сжатии, происходит его самовоспламенение. Октан лучше выдерживает сжатие - даже при сильном сжатии он не воспламеняется. Бензин с октановым числом 92 содержит 92% октана и 8% гептана (или смесь из других типов топлива, свойства которой аналогичны пропорции 92/8 октан/гептан). Самовоспламенение смеси при определенном уровне сжатия, и такое топливо может быть использовано в двигателях, коэффициент сжатия которых не превышает данное значение.

 
Присадки к бензину
 
В течение Первой мировой войны было обнаружено, что при добавлении к бензину вещества под названием тетраэтил, происходит значительное увеличение октанового числа. Благодаря этому веществу стали производить более дешевые марки бензина. Таким образом популярным стал, так называемый, "этиловый" или "этилированный" бензин. К сожалению, использование такого топлива имело свои побочные результаты:
 
·        Содержащийся в топливе свинец забивает каталитический конвертер и выводит его из строя в течение нескольких минут.
·        Земля была покрыта тонким слоем свинца, а свинец является токсичным для многих форм жизни (включая людей).
 
Когда этиловое топливо запретили, цены на бензин выросли, т.к. нефтеперерабатывающие заводы не могли больше повышать октановое число более дешевых марок бензина. В самолетах до сих пор разрешено использование этилового топлива, горючее с октановым числом 115 обычно используется в мощнейших поршневых двигателях самолетов (кстати говоря, в реактивных двигателях используется керосин).
 
Другой популярной присадкой является МТБЭ. МТБЭ - это сокращение от метил-трет-бутилового эфира, довольно простой молекулы, которую получают из метанола.
 
МТБЭ добавляют в бензин по двум причинам:
 
1.      Он повышает октановое число.
2.      Он является оксигенатом, это означает, что он насыщает смесь кислородом в процессе реакции горения. В идеальном варианте, оксигенат снижает количество несгоревших углеводородов и содержание угарного газа в выхлопе.
 
МТБЭ стали широко применять после принятия Закона о чистом воздухе в 1990 г. Допустимое содержание МТБЭ в бензине составляет от 10 до 15%.
 
Основная проблема применения МТБЭ заключается в том, что он является канцерогенным и легко смешивается с водой. При утечке бензина с МТБЭ из подземного резервуара на заправочной станции, он может попасть в грунтовые воды, что приведет к их загрязнению. Конечно, при утечке не только МТБЭ может попасть в грунтовые воды, но и бензин, в котором содержатся и другие присадки.
 
В соответствии с постановлением Управления по охране окружающей среды США:
 
Несмотря на то, что не существует установленных стандартов качества питьевой воды, Управление по охране окружающей среды США опубликовало рекомендации по содержанию от 20 до 40 микрограмм примесей на литр (мкг/л) согласно порогам восприятия вкуса и запаха. Данные рекомендации по содержанию примесей являются стандартным коэффициентом безопасности для всех возможных канцерогенных воздействий.
 
Наилучшей альтернативой МТБЭ является этанол - обычный спирт. Однако он более дорогой, чем МТБЭ, но при этом не представляет угрозу возникновения рака.
  
Проблемы использования бензина
 
Существует две проблемы при сгорании бензина в двигателе. Первая проблема касается образования смога и загрязнения воздуха. Вторая проблема касается выделения углеродсодержащих и парниковых газов.
 
Процесс сгорания бензина в двигателе образует побочные продукты, в результате чего в выхлопе содержатся двуокись углерода и вода. К сожалению, двигатель внутреннего сгорания не идеален. В процессе сгорания бензина также образуются:
 
·        Монооксид углерода - ядовитый газ
·        Оксиды азота - основная причина смога в городах
·        Несгоревшие углеводороды - основная причина загрязнения воздуха
 
Каталитический конвертер помогает устранить большую часть этих продуктов, но он также не идеален. Загрязнение воздуха от автомобилей и электростанций является серьезной проблемой в больших городах.
 
Углерод также представляет собой проблему. При его сгорании образуется большое количество углекислого газа. Основная масса бензина приходится на углерод, соответственно, при сгорании одного галлона (3,8 л) бензина в выброс углерода в атмосферу составляет 5-6 фунтов (2,5 кг). В США каждый день в атмосферу выбрасывается около 2 млрд. фунтов (900 млн. кг) углерода в день.
 
Если бы это был твердый углерод, то это было бы гораздо заметнее, представьте, что Вы выбрасываете по 1 кг сахарного песка на каждый литр бензина. То т.к. этот килограмм углерода выделяется в форме невидимого газа (углекислого), многие просто забывают об этом. Двуокись углерода, который выходит из выхлопной трубы каждого автомобиля, является парниковым газом. Долгосрочные эффекты этого неизвестны, но существует высокая вероятность того, что это может привести к серьезным климатическим изменениям, которые затронут все живое на планете (например, может подняться уровень моря, в результате чего наводнения уничтожат прибрежные города). По этой причине, предпринимаются попытки замены бензина на водородное топливо. 

Химический состав бензина АИ 92, 95, 98

В состав бензина входят различные химические элементы и соединения: легкие углеводороды, сера, азот, свинец. Для улучшения качества топлива к нему добавляют различные присадки. Как таковую химическую формулу бензина написать невозможно, поскольку химический состав во многом зависит от места добычи сырья – нефти, от способа производства и от присадок.

Однако, химический состав того или другого вида бензина не оказывает какого-либо значительного воздействия на протекание реакции сгорания топлива в двигателе автомобиля.

Как свидетельствует практика, качество бензина во многом зависит от места добычи. Например, та нефть, которую добывают в России, по своим качествам гораздо хуже, чем нефть из Персидского залива или того же Азербайджана.

Процесс перегонки нефти на российских нефтеперерабатывающих заводах – очень сложный и дорогостоящий, при этом конечный продукт не отвечает экологическим нормам Евросоюза. Именно поэтому бензин в России такой дорогой. Для улучшения его качества используются различные способы, но все это влияет на стоимость.

Нефть из Азербайджана и Персидского залива содержит меньшее количество тяжелых элементов, соответственно и производство топлива из нее обходится дешевле.

В начале двадцатого века бензин получали путем ректификации – перегонки нефти. Грубо говоря, ее нагревали до определенных температур и нефть делилась на различные фракции, одной из которых был бензин. Такой способ получения был не самым экономным и экологичным, поскольку все тяжелые вещества из нефти попадали в атмосферу вместе с выхлопными газами авто. В них содержалось большое количество свинца и парафинов из-за чего страдала и экология и двигатели тогдашних автомобилей.

Позже были найдены новые способы получения бензина – крекинг и риформинг.

Очень долго описывать все эти химические процессы, но приблизительно это выглядит так. Углеводороды – это “длиннющие” молекулы, основными элементами которых являются кислород и углерод. Во время нагревания нефти цепочки этих молекул разрываются и получаются более легкие углеводороды. Практически все фракции нефти используются, а не утилизируются, как в начале прошлого века. Перегоняя нефть способом крекинга, мы получаем бензин, дизельное топливо, моторные масла. Из отходов перегонки получают мазут, трансмиссионные масла высокой вязкости.

Риформинг – это более совершенный процесс перегонки нефти, в результате которого стало возможным получение бензинов с более высоким октановым числом, и удаление из конечного продукта всех тяжелых элементов.

Чем более чистое топливо получается после всех этих процессов перегонки, тем меньшее количество токсичных веществ содержится в выхлопных газах. Также, при производстве топлива практически нет отходов, то есть все составляющие нефти используются по назначению.

Важное качество бензина, на которое обязательно нужно обращать внимание во время заправки, – это октановое число. Октановое число определяет стойкость топлива к детонации. В состав бензина входят два элемента – изооктан и гептан. Первый – крайне взрывоопасен, а для второго детонационная способность равна нулю, при определенных условиях конечно. Октановое число как раз и указывает на соотношение гептана и изооктана. Отсюда следует, что бензин с большим октановым числом более стойкий к детонации, то есть будет взрываться только при определенных условиях, которые возникают в блоке цилиндров.

Октановое число можно повысить с помощью специальных присадок, содержащих такие элементы, как свинец. Однако свинец – это крайне недружелюбный химический элемент ни для природы, ни для двигателя. Поэтому использование многих присадок на данный момент запрещено. Повысить октановое число можно и с помощью другого углеводорода – спирта.

Например если к литру А-92-го добавить сто грамм чистого спирта, то можно получить А-95. Но такой бензин будет стоить очень уж дорого.

Очень важен и такой факт, как летучесть некоторых составляющих бензина. Например, для получения А-95 в А-92 добавляют газы пропан или бутан, которые со временем улетучиваются. ГОСТы требуют, чтобы бензин сохранял свои свойства в течении пяти лет, но это не всегда выполняется. Можно заправиться А-95, который в действительности окажется А-92.

Вас должен насторожить сильный запах газа на АЗС.

Исследование качества бензина

Загрузка...

Поделиться в социальных сетях

Состав бензина, физические и химические свойства

Автор admin На чтение 5 мин. Просмотров 2.1k.

В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Помимо углеводородов в составе бензина имеются примеси, содержащие азот, серу и кислород.


В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:

С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.

Основные свойства

Основные свойства бензина – его химический состав, способности к испарению, горению, воспламенению, образованию отложений, а также коррозионная активность и стойкость к детонации.

Физико-химические свойства бензина варьируются в зависимости от того, какие углеводороды и в каких пропорциях в нем содержатся. Температура замерзания бензина достигает –60 градусов по Цельсию, в случае применения специальных присадок можно понизить это значение до –71 градуса. Бензин активно испаряется при температуре выше 30 градусов, и с повышением температуры испарение происходит интенсивнее. Когда концентрация его паров в воздухе достигает 74 – 123 граммов на кубический метр, образуется взрывоопасная смесь.


Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций. В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.

Получить бензин можно несколькими способами: прямой перегонкой нефти и отбором определенных фракций (такой способ применялся в начале эры автомобилизации), в середине прошлого века стали применять крекинг и риформинг. Основная составляющая бензина, полученного путем прямой перегонки, – цепочки алканов. При крекинге и риформинге они преобразуются в разветвленные алканы и ароматические соединения.

Два последних способа позволяют получить высокооктановое топливо марок АИ-92, 95 и выше.

Октановое число

Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

  1. моторный (А)
  2. исследовательский (АИ)

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.


Это значение очень важно, поскольку детонация приводит к быстрому разрушению цилиндро-поршневой группы. Объясняется это скоростью распространения фронта пламени – до 2,5 км/с, тогда как в нормальных условиях пламя распространяется со скоростью не более 60 м/с.

Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении. Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя).

В качестве присадок могут быть использованы и другие соединения, менее токсичные, такие как этиловый спирт или ацетон. Например, если добавить 100 мл спирта в литр бензина АИ-92, то октановое число увеличится до 95. Однако применение таких присадок экономически невыгодно.

Химическая стабильность

Рассматривая химические свойства бензина, следует основной упор сделать на то, насколько долго состав углеводородов останется неизменным, поскольку при длительном хранении более легкие соединения испаряются, и эксплуатационные свойства сильно ухудшаются. Особенно остро эта проблема стоит в том случае, если из топлива с меньшим октановым числом (например, АИ-92) получили бензин более высокой марки (АИ-95) путем добавления в его состав пропана или метана. Их антидетонационные свойства выше, чем у изооктана, но и испаряются они очень быстро.

Государственный стандарт требует, чтобы химический состав бензина любой марки, будь то АИ-92, 95 или 98 оставался неизменным не менее пяти лет при соблюдении правил хранения. Однако на деле зачастую даже только что купленное горючее уже имеет октановое число ниже заявленного (например, не 95, а 92). Виной тому недобросовестность продавцов, добавляющих сжиженный газ в резервуары с топливом, срок хранения которого истек, и состав не соответствует ГОСТу. Как правило, к одному и тому же бензину добавляют разное количество газа, чтобы получить октановое число, равное 92 или 95. Очевидным подтверждением подобных ухищрений служит сильный запах газа на АЗС. Вполне вероятно, что эксплуатационные свойства такого бензина заметно ухудшатся прямо на глазах, до того времени, как опустеет топливный бак.

Мне нравится1Не нравится
Что еще стоит почитать

Бензин Химическая формула

Формула и структура: Бензин представляет собой смесь различных соединений алканов, алкенов и циклоалканов. Большинство этих соединений имеют от 4 до 12 атомов углерода на молекулу. Основными компонентами являются изооктан, бутан, 3-этилтолуол и метил-трет-бутиловый эфир. К этим соединениям обычно добавляют какую-то добавку.

Происшествие: Бензин не встречается в природе в виде свободного соединения, вместо этого он извлекается из сырой нефти следующими способами.

Приготовление: Бензин получают путем фракционной перегонки сырой нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Дистиллированный продукт, бесцветная жидкость, затем смешивается с некоторыми добавками, такими как этанол.

Физические свойства: Физические свойства бензина оцениваются по его плотности, которая составляет около 0,708 кг / л. Плотность может сильно варьироваться в зависимости от компонентов смеси, например, бензин с более высокой концентрацией ароматических углеводородов более плотный. Стабильность бензина - еще один момент, который позволяет его охарактеризовать, например, после длительного хранения бензин может разделяться на различные соединения, образующие смесь.

Химические свойства: Бензин имеет разное содержание в зависимости от содержания, его можно использовать для разных целей:


Применение: Используется в качестве топлива для транспортных средств и машин. Он также используется в качестве сырья в некоторых химических и нефтехимических предприятиях.

Воздействие на здоровье / опасность для здоровья: Бензол, один из ароматических компонентов бензина, является канцерогенным агентом, поэтому более высокое содержание этого соединения опасно. Бензин считается загрязнителем окружающей среды, при его использовании на транспортных средствах выделяется большое количество углекислого газа.Другие компоненты бензина также токсичны, поэтому смесь сама по себе считается токсичной.

.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Эта статья о жидком топливе и промышленных растворителях. Для газообразного метана см. Природный газ.

Бензин или бензин - это токсичная прозрачная жидкость, которая в основном используется в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Его получают путем кипячения нефти, ископаемого топлива. В процессе перегонки нефть нагревается до очень высокой температуры, затем она разделяется на компоненты, одним из которых является бензин.Это дорогостоящий процесс. Он состоит в основном из октана (C 8 H 18 ), углеводорода.

Бензин продается на АЗС (АЗС). Для правильного горения в двигателях внутреннего сгорания с высокой степенью сжатия каждая марка бензина содержит бензиновые присадки. Итак, точный состав бензина на разных станциях разный. Бензин классифицируется по октановому числу, которое определяет, насколько хорошо он будет гореть. Большинство автомобильных двигателей могут сжигать «обычный» бензин с октановым числом 87.Прецизионные двигатели требуют или предпочитают бензин «премиум-класса» с октановым числом 93. Большинство станций предлагают три различных смеси бензина с тремя разными октановыми числами и ценами.

Бензин чаще всего используется в транспортных средствах, таких как автомобили, фургоны и т. Д. Бензин можно использовать для множества других вещей, которые мы используем каждый день, таких как газонокосилки, воздуходувки для листьев и моторы небольших лодок. Некоторые более крупные транспортные средства, такие как грузовики или корабли, могут использовать дизельное топливо вместо бензина.

Бензин очень опасен.Он может взорваться от электрической искры. Также вредно, если человек выпьет его или попадет на кожу. Это вредит окружающей среде и здоровью людей, выделяя ядовитые газы, такие как окись углерода. Если бензиновый двигатель используется в помещении или в замкнутом пространстве, окись углерода может вызвать смерть за считанные минуты. Многие люди умирают каждый год из-за использования бензиновых генераторов в помещении или оставления транспортных средств в гараже.

На США приходится около 44% мирового потребления бензина. [5] В 2003 г. США потребляли 476,474 гигалитра (1,25871 × 10 11 галлонов США; 1,04810 × 10 11 имп галлонов), [6] , что соответствует 1,3 гигалитра бензина каждый день (около 360 миллионов США или 300 миллионов имперских галлонов). В 2006 году в США было израсходовано около 510 миллиардов литров (138 миллиардов галлонов США / 115 миллиардов имп-галлонов) бензина, из которых 5,6% приходилось на бензин среднего качества и 9,5% - на бензин высшего сорта. [7]

Европа [изменить | изменить источник]

В отличие от США, страны Европы взимают значительные налоги на топливо, такое как бензин.Например, цена на бензин в Европе более чем вдвое выше, чем в США.

Цена на насос (в евро / литр) Бензин с октановым числом 95 без свинца с 2004 по 2011 год в некоторых странах Европы. Чтобы преобразовать цены в евро за литр в доллары США за галлон, умножьте их на 5,7 (при условии, что 1,5 доллара США = 1 евро).
Страна
Декабрь 2004 г.
Май 2005 г.
Июль 2007 г.
Апрель 2008 г.
Янв 2009
Март 2010 г.
Февраль 2011
Германия 1.19 1,18 1,37 1,43 1,09 1,35 1,50
Франция 1,05 1,15 1,31 1,38 1,07 1,35 1,53
Италия 1,10 1,23 1,35 1,39 1,10 1,34 1,46
Нидерланды 1.26 1,33 1,51 1,56 1,25 1,54 1,66
Польша 0,80 0,92 1,15 1,23 0,82 1,12 1,26
Швейцария 0,92 0,98 1,06 1,14 0,88 1,12 1,29
Венгрия 1.00 1.01 1,13 1,13 0,86 1,22 1,32

США [изменить | изменить источник]

Из-за низких налогов на топливо розничная цена бензина в США подвержена большим изменениям (чем за пределами США), если рассчитывать ее как процент от удельной стоимости. С 1998 по 2004 год цена на бензин составляла от 1 до 2 долларов за галлон США. [8] После 2004 года цена увеличивалась до тех пор, пока средняя цена на газ не достигла отметки в 4 доллара.11 за галлон США в середине 2008 года, затем упало примерно на 2,60 доллара за галлон США по состоянию на сентябрь 2009 года. [8] Недавно в США с 31 января по 7 марта 2011 года произошло повышение цен на газ на 13,51%. [9]

Цены на большинство потребительских товаров указаны без учета налогов; налоги добавляются в процентах от покупной цены. Из-за примитивных бензонасосов в 1920-х годах цены на бензин в Соединенных Штатах указываются с учетом налогов, а налоги устанавливаются в центах за галлон.Налоги добавляются федеральным правительством, правительством штата и местными властями. (Эти налоги собирают стоимость содержания дорог.) По состоянию на 2009 год федеральный налог составлял 18,4 цента за галлон бензина и 24,4 цента за галлон дизельного топлива (исключая красное дизельное топливо). [10] Среди штатов самыми высокими ставками налога на бензин по состоянию на январь 2011 года являются Калифорния (47,7 цента / галлон), Нью-Йорк (47,3 цента / галлон), Гавайи (45,8 цента / галлон) и Коннектикут (45,2 цента). / галлон). [11] Федеральное правительство и многие штаты не могут увеличить налоги на бензин с течением времени из-за инфляции.Тем не менее, в некоторых штатах [Примечание 1] также взимается налог с продаж в процентах, размер которого зависит от стоимости бензина.

По данным Управления энергетической информации, около 9% всего бензина, проданного в США в мае 2009 года, было высшего сорта. Некоторые производители автомобилей «рекомендуют» бензин премиум-класса, но имеют двигатели с компьютерным управлением, которые регулируют время, чтобы избежать детонации. Таким образом, большинство автомобилей могут сжигать бензин обычного качества, но с несколько пониженной производительностью. [12] Ассошиэйтед Пресс заявило, что премиальный газ - с более высоким октановым числом и стоимостью на несколько центов за галлон больше, чем обычный неэтилированный - следует использовать только в том случае, если производитель заявляет, что это «требуется». [13]

Чтобы сократить использование импортной нефти, США используют смеси этанол / бензин Gasohol (10% этанол) и E85 (85% этанол).

Бразилия [изменить | изменить источник]

Бразилия имеет крупнейшую национальную промышленность по производству топливного этанола. Бензин, продаваемый в Бразилии, содержит не менее 25% безводного этанола. Водный этанол (около 95% этанола и 5% воды) может использоваться в качестве топлива более чем в 90% новых автомобилей, продаваемых в стране. Бразильский этанол производится из сахарного тростника и отличается высоким уровнем связывания углерода. [14]

  1. ↑ Калифорния, Коннектикут, Джорджия, Гавайи, Иллинойс, Индиана, Мичиган, Нью-Йорк, Вирджиния Рост цен на бензин приносит пользу нескольким штатам. Проверено 25 ноября 2011 года.
  1. «Приложение B - Книга данных по транспортной энергии». cta.ornl.gov .
  2. 2,0 2,1 Томас, Джордж: Обзор разработки систем хранения данных Программа Министерства энергетики США по водородуPDF (99,6 КБ). Ливермор, Калифорния. Сандийские национальные лаборатории.2000 г.
  3. Эйдоган, Мухаррем; Оззезен, Ахмет Некати; Чанакчи, Мустафа; Тюрккан, Али (2010). «Влияние топливных смесей спирт-бензин на рабочие характеристики и характеристики сгорания двигателя SI». Топливо . 89 (10): 2713–2720. DOI: 10.1016 / j.fuel.2010.01.032.
  4. Томас, Джордж (2000). «Обзор водородной программы Министерства энергетики США по развитию систем хранения» (PDF). Сандийские национальные лаборатории. Проверено 1 августа 2009.
  5. ↑ http: // www.worldwatch.org/node/5579, http://www.eia.doe.gov/emeu/international/oilconsuming.html
  6. «EarthTrends: Энергия и ресурсы - Транспорт: Единицы измерения расхода автомобильного бензина: Миллионы литров».
  7. «Объемы продаж нефтепродуктов главным поставщиком США». Управление энергетической информации США. Проверено 24 октября 2007 г.
  8. 8,0 8,1 Fuel Economy.gov , FAQ
  9. ↑ http: // www.taxfoundation.org/UserFiles/Image/Fiscal%20Facts/gas-tax-690px.jpg
  10. «Когда федеральное правительство начало собирать налог на газ? - Спросите Рамблера - История шоссе - FHWA». Fhwa.dot.gov. Проверено 17 октября 2010.
  11. «Ставки государственного налога на бензин на 1 января 2011 г.». Налоговый фонд. Проверено 25 ноября 2011.
  12. «Оплата премиального газа может быть пустой тратой денег». Потребительские отчеты. March 2011. Проверено 25 ноября 2011 года.
  13. Писатель, Дэйв КАРПЕНТЕР, AP Personal Finance. «Отравление газом с премией, наверное, пустая трата». Филадельфия Дейли Ньюс .
  14. ↑ Рил, М. (19 августа 2006 г.) «Дорога Бразилии к энергетической независимости», The Washington Post .
.Бензин

- Energy Education

Рис. 1. Бензонасос с пятью октановыми числами, представленными пятью разными числами на насосе. [1]

Бензин , также известный как бензин [2] - это энергоемкое вторичное топливо, которое можно рассматривать как энергетическую валюту. Он используется для питания многих тепловых двигателей, а самое главное, он используется в качестве топлива для значительной части автомобилей. Бензин получают, когда сырая нефть разбивается на различные нефтепродукты в процессе фракционной перегонки.Готовый продукт по трубопроводам поступает на АЗС.

Бензин необходим для работы большинства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. По этой причине бензин является одним из наиболее широко используемых нефтепродуктов. Бензин составляет около половины всех используемых нефтепродуктов. Напротив, дизельное топливо составляло ~ 20%, а керосин (или авиакеросин) ~ 8%. [3] Цена на бензин сильно различается по всему миру, и это влияет на стоимость эксплуатации транспортного средства. Кроме того, мировая экономика становится все более тесно связанной с добычей нефти и ценами, что влияет на нашу жизнь далеко не только на то, сколько стоит заполнить полный бак газа. [4]

Композиция

Точный химический состав бензина варьируется в зависимости от его марки или октанового числа, но в целом это смесь горючих углеводородов. Это октановое число описывает качество топлива, и это значение основано на соотношении двух соединений в бензине - в частности, изооктана , соединения с той же химической формулой, что и октан, но с немного другой структурой и свойствами. и нормальный гептан . [5] Чем выше октановое число в топливе, тем больше октановое число и тем выше качество топлива. Это более высокое качество топлива гарантирует, что воспламенение топлива произойдет вовремя в результате искры от свечи зажигания, а не раньше в результате сжатия поршня.

В последнее время бензин смешивают с биотопливом, известным как этанол. В Канаде бензин с октановым числом 87 может содержать до 10% этанола, поскольку это самый высокий процент этанола, на котором может работать обычный автомобильный двигатель. [6]

Кроме того, особый состав бензина приводит к высокой плотности энергии. Эта высокая плотность энергии делает бензин таким ценным топливом, поскольку относительно небольшой объем топлива может обеспечить большое количество полезной энергии.

Плотность энергии (МДж / л) 34,2 [7]
Плотность энергии (кВтч / галлон) 36,1 [8]
Удельная энергия (МДж / кг) 44.4 [9]

Воздействие на окружающую среду

Сгорание бензина является значительным источником антропогенного углекислого газа, или CO 2 . Как и в случае сгорания любого ископаемого топлива, образование этого углекислого газа отрицательно влияет на климат Земли и способствует глобальному потеплению и изменению климата. Общее количество углекислого газа, выделяемого при сжигании бензина, зависит от массы используемого топлива. Таким образом, автомобиль, который использует меньше бензина, будет выделять меньше выбросов в окружающую среду.Это делает очень важным проектировать автомобили с максимальной экономией топлива, чтобы сэкономить деньги и ограничить выбросы. Повышение топливной эффективности (миль на галлон транспортного средства) одновременно экономит деньги и снижает выбросы. Например, за 10-летний период вождение автомобиля с расходом 30 миль на галлон вместо автомобиля с расходом 24 миль на галлон позволяет сэкономить более 4000 долларов США на расходах на топливо, если предположить, что стоимость топлива статична и составляет 1,20 доллара США за литр. Он также выбрасывает более 8000 кг меньше CO 2 .

Для получения дополнительной информации о выбросах CO 2 углеводородного топлива щелкните здесь

Для дальнейшего чтения

Список литературы

.

Молекулы, ионы и химические формулы

Атомы во всех веществах, содержащих более одного атома, удерживаются вместе за счет электростатических взаимодействий - взаимодействия между электрически заряженными частицами, такими как протоны и электроны. - взаимодействия между электрически заряженными частицами, такими как протоны и электроны. Электростатическое притяжение - электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными частицами (положительным и отрицательным), в результате которого возникает сила, заставляющая их двигаться навстречу друг другу.между противоположно заряженными видами (положительными и отрицательными) приводит к возникновению силы, которая заставляет их двигаться друг к другу, как притяжение между противоположными полюсами двух магнитов. Напротив, электростатическое отталкивание - электростатическое взаимодействие между двумя видами, которые имеют одинаковый заряд (как положительный, так и отрицательный), что приводит к силе, которая заставляет их отталкивать друг друга. между двумя видами с одинаковым зарядом (как положительными, так и отрицательными) приводит к возникновению силы, заставляющей их отталкиваться друг от друга, как и одинаковые полюса двух магнитов.Атомы образуют химические соединения, когда притягивающие электростатические взаимодействия между ними сильнее, чем отталкивающие. В совокупности мы называем притягивающие взаимодействия между атомами химическими связями. Притягивающее взаимодействие между атомами, которое удерживает их вместе в соединениях.

Химические связи обычно делятся на два принципиально разных типа: ионные и ковалентные. В действительности, однако, связи в большинстве веществ не являются ни чисто ионными, ни чисто ковалентными, но они ближе к одной из этих крайностей.Хотя чисто ионные и чисто ковалентные связи представляют собой крайние случаи, которые редко встречаются в чем-либо, кроме очень простых веществ, краткое обсуждение этих двух крайностей помогает нам понять, почему вещества, которые имеют разные виды химических связей, имеют очень разные свойства. Ионные соединения Соединение, состоящее из положительно заряженных ионов (катионов) и отрицательно заряженных ионов (анионов), удерживаемых вместе сильными электростатическими силами. состоят из положительно и отрицательно заряженных ионов, удерживаемых вместе сильными электростатическими силами, тогда как ковалентные соединения - соединение, которое состоит из дискретных молекул.обычно состоят из молекул. Группа атомов, в которой одна или несколько пар электронов являются общими между связанными атомами. Это группы атомов, в которых одна или несколько пар электронов являются общими для связанных атомов. В ковалентной связи Электростатическое притяжение между положительно заряженными ядрами связанных атомов и отрицательно заряженными электронами, которые они разделяют. Атомы удерживаются вместе за счет электростатического притяжения между положительно заряженными ядрами связанных атомов и отрицательно заряженными электронами, которые они разделяют.Мы начинаем обсуждение структур и формул с описания ковалентных соединений. Энергетические факторы, участвующие в образовании связи, более подробно описаны в главе 8 «Ионная связь в сравнении с ковалентной связью».

Ковалентные молекулы и соединения

Подобно тому, как атом - это простейшая единица, обладающая фундаментальными химическими свойствами элемента, молекула - это простейшая единица, обладающая основными химическими свойствами ковалентного соединения. Некоторые чистые элементы существуют в виде ковалентных молекул.Водород, азот, кислород и галогены встречаются в природе в виде двухатомных («два атома») молекул H 2 , N 2 , O 2 , F 2 , Cl 2 , Br 2 и I 2 (часть (а) на рисунке 2.1 «Элементы, которые существуют как ковалентные молекулы»). Точно так же несколько чистых элементов являются многоатомными молекулами, которые содержат более двух атомов. («Много атомов») молекул , таких как элементарный фосфор и сера, которые встречаются как P 4 и S 8 (часть (b) на рисунке 2.1 «Элементы, существующие в виде ковалентных молекул»).

Каждое ковалентное соединение представлено молекулярной формулой - представлением ковалентного соединения, которое состоит из атомного символа для каждого составляющего элемента (в заданном порядке), сопровождаемого нижним индексом, указывающим количество атомов этого элемента в молекуле. Нижний индекс пишется только в том случае, если число больше 1., что дает атомный символ для каждого составляющего элемента в заданном порядке, сопровождаемый нижним индексом, указывающим количество атомов этого элемента в молекуле.Нижний индекс пишется только в том случае, если количество атомов больше 1. Например, вода с двумя атомами водорода и одним атомом кислорода на молекулу записывается как H 2 O. Точно так же диоксид углерода, который содержит один атом углерода. и два атома кислорода в каждой молекуле записываются как CO 2 .

Рисунок 2.1 Элементы, которые существуют как ковалентные молекулы

(a) Некоторые элементы естественным образом существуют в виде двухатомных молекул, в которых два атома (E) соединены одной или несколькими ковалентными связями с образованием молекулы с общей формулой E 2 .(б) Некоторые элементы в природе существуют в виде многоатомных молекул, которые содержат более двух атомов. Например, фосфор существует в виде тетраэдров P 4 - правильных многогранников с четырьмя треугольными сторонами - с атомом фосфора в каждой вершине. Элементная сера состоит из сморщенного кольца из восьми атомов серы, соединенных одинарными связями. Селен не показан из-за сложности его структуры.

Ковалентные соединения, которые содержат преимущественно углерод и водород, называются органическими соединениями. Ковалентные соединения, содержащие преимущественно углерод и водород.. При представлении формул органических соединений принято писать сначала углерод, затем водород, а затем любые другие элементы в алфавитном порядке (например, CH 4 O - это метиловый спирт, топливо). Соединения, которые состоят в основном из элементов, отличных от углерода и водорода, называются неорганическими соединениями. Ионное или ковалентное соединение, состоящее в основном из элементов, отличных от углерода и водорода; они включают как ковалентные, так и ионные соединения. В неорганических соединениях составные элементы перечислены, начиная с крайнего левого в периодической таблице (см. Главу 32 «Приложение H: Периодическая таблица элементов»), как мы видим в CO 2 или SF 6 .Те, кто находятся в той же группе, перечислены, начиная с нижнего элемента и постепенно увеличиваясь, как в ClF. Однако по соглашению, когда неорганическое соединение содержит как водород, так и элемент из групп 13-15, водород обычно указывается в формуле последним. Примерами являются аммиак (NH 3 ) и силан (SiH 4 ). Такие соединения, как вода, состав которых был установлен задолго до принятия этого соглашения, всегда сначала пишется с водородом: вода всегда записывается как H 2 O, а не как OH 2 .Условные обозначения для неорганических кислот, таких как соляная кислота (HCl) и серная кислота (H 2 SO 4 ), описаны в Разделе 2.5 «Кислоты и основания».

Обратите внимание на узор

Для органических соединений: сначала напишите C, затем H, а затем остальные элементы в алфавитном порядке. Для молекулярных неорганических соединений: начните с крайнего левого элемента периодической таблицы; перечислить элементы в одной группе, начиная с нижнего элемента и далее.

Пример 1

Напишите молекулярную формулу каждого соединения.

  1. Соединение фосфор-сера, которое отвечает за воспламенение так называемого удара в любом месте спички, имеет 4 атома фосфора и 3 атома серы на молекулу.
  2. Этиловый спирт, спирт для алкогольных напитков, имеет 1 атом кислорода, 2 атома углерода и 6 атомов водорода на молекулу.
  3. Фреон-11, который когда-то широко использовался в автомобильных кондиционерах и причастен к повреждению озонового слоя, имеет 1 атом углерода, 3 атома хлора и 1 атом фтора на молекулу.

Дано: идентичность присутствующих элементов и количество атомов в каждом

Запрошено: Молекулярная формула

Стратегия:

A Определите символ для каждого элемента в молекуле. Затем определите вещество как органическое или неорганическое соединение.

B Если вещество является органическим соединением, расположите элементы по порядку, начиная с углерода и водорода, а затем перечислите другие элементы в алфавитном порядке.Если это неорганическое соединение, перечислите элементы, начиная с самого левого в периодической таблице. Перечислите элементы в одной группе, начиная с нижнего элемента и постепенно увеличивая его.

C На основании предоставленной информации добавьте нижний индекс для каждого типа атомов, чтобы записать молекулярную формулу.

Решение:

  1. A В молекуле 4 атома фосфора и 3 атома серы.Поскольку соединение не содержит в основном углерода и водорода, оно неорганическое. B Фосфор находится в группе 15, а сера - в группе 16. Поскольку фосфор находится слева от серы, он записывается первым. C Запись номера каждого типа атомов в виде правого нижнего индекса дает P 4 S 3 в качестве молекулярной формулы.
  2. A Этиловый спирт содержит преимущественно углерод и водород, поэтому он является органическим соединением. B Формула органического соединения записывается сначала числом атомов углерода, затем числом атомов водорода, а остальные атомы расположены в алфавитном порядке: CHO. C Добавление нижних индексов дает молекулярную формулу
.

Химические формулы

Обзор: В этом разделе представлены обзор химических формул и информации, доступной на сайте разные, но эквивалентные представления (формулы) молекулы / соединения.

Навыки:

Новые термины:


Во-первых, что такое химическая формула? Они уже неоднократно использовались в этом руководстве. но пока они не определены.

Химическая формула: Представление химический состав вещества.Это может быть молекулярный или эмпирический формула.

В основном химическая формула дает ученым различную информацию о конкретном соединении.
Посмотрим на изооктан. Изооктан - это компонент бензина, который горит наиболее плавно. Изооктан можно записать разными способами.

Массовый процентный состав (вес)

Экспериментально массовую процентную долю соединения получают путем сжигания анализ или другие виды элементного анализа. Мы можем использовать массовые проценты для определения эмпирических формулы, но не молекулярные формулы.


Обратите внимание, что массовая доля равна массовой доле, так что процентный вес также равен проценту массы. Это потому, что вес и масса пропорциональны друг другу.
Пример 1.
Каков процентный элементный состав по массе (массе) каждой молекулы изооктана, C 8 H 18 ?

Что нам нужно сделать в первую очередь? Нам нужно вычислить массу каждого из элементов, C и H, что можно сделать с помощью приведенного выше уравнения и информации из молекулярная формула.Мы знаем, что в каждой молекуле изооктана есть 8 атомов углерода и 18 атомов водорода. Это говорит нам о том, что в каждом моль изооктана есть 8 моль C и 18 моль H. К настоящему времени мы можем легко перейти от моль к массе с использованием молярных масс. К сожалению, мы не знаем, сколько молей изооктан есть. Так что мы можем сделать? Помните, что мы ищем ибо в проблеме. Нам нужен процент массы. Процент массы остается прежним для изооктана, существует ли 1 молекула или 5000 моль изооктана.Итак, чтобы Чтобы упростить задачу, предположим, что имеется один моль изооктана. Сначала мы найдет массу каждого элемента, а затем найдет процентный состав, разделив молярная масса каждого элемента от общей массы молекулы?

Это означает, что изооктан на 84,12% состоит из углерода. Процент водорода должен составлять 100% - 84,12%, так как общее процентное содержание элементов должно составлять в сумме 100. Следовательно, водород составляет 15,88% молекулярной массы. Обратите внимание, что мы могли бы сначала найти% H, а затем вычесть его, чтобы найти процент углерода.Попробуйте решить сначала для процента водорода, а затем для процента углерода, чтобы убедиться, что вы получили тот же ответ.
Как только у вас будет процентное содержание элементного состава, вы можете вывести эмпирическую формулу.


Пример 2:
Какова эмпирическая формула соединения, содержащего 84,12% углерода и 15,88% водорода по массе?

Чтобы найти эмпирическую формулу, нам нужно найти количество молей каждого элемента. Мы можем переходить от массы к молям по молекулярной массе, но у нас нет начальная масса.Мы можем принять массу образца, потому что, опять же, процент масса одинакова независимо от массы образца. Чтобы упростить задачу, допустим 100 г компаунда. Следовательно, осталось 84,12 г (это 84,12% 100 г) углерода и 15,88 г (15,88% 100 г) водорода.


Теперь определите наименьшее мольное соотношение.Сделайте это, взяв количество молей элемента над количество молей элемента, имеющего наименьшее количество молей в соединении. В этом случае углерод имеет наименьшее количество родинок.

Теперь нам нужно найти наименьшее целочисленное отношение. Углерод уже в целом числе форма, но какой коэффициент, умноженный на 2,25, дает целое число.Фактор будет 4. Это означает, что нам нужно умножить каждое из этих мольных соотношений на 4, чтобы получить эмпирическая формула.

С: 1 х 4 = 4

В: 2,25 x 4 = 9

Итак, эмпирический формула C 4 H 9 .

Можем ли мы определить молекулярную формулу на основе информации, представленной в этом примере?
Ответ


Пример 3:
Учитывая, что молекулярная масса соединения с эмпирической формулой C 4 H 9 составляет приблизительно 114 г / моль, какова молекулярная формула соединения?

Мы знаем, что молекулярная формула кратна эмпирической формуле: (C 4 H 9 ) x

Молекулярная масса будет суммой индивидуальных молекулярных масс

Следовательно, молекулярная формула (C 4 H 9 ) 2 = C 8 H 18 , который является изооктаном.

Поезд внутреннего сгорания
Когда углеводород, соединение, которое содержит только углерод и водород, сжигается в кислороде это дает CO 2 и H 2 O. Это делается с использованием поезд горения. В линии сгорания образец взвешивается, а затем нагревается. в присутствии кислорода. Продукты, углекислый газ и вода, разрешены. перейти в другую камеру, где вода впитывается. Осушитель, такой как Перхлорат магния впитывает воду.Углекислый газ переходит в последняя камера, где он поглощается NaOH и CaCl 2 . Как только оригинал углеводород полностью сгорает, поглотители взвешиваются. Различия по массе связано с CO 2 и H 2 O (H и C приходят только из углеводорода). По этой информации можно определить эмпирическую формула.
Пример 4:
Определенный углеводород при полном сжигании в кислороде дает 3.38 г CO 2 и 1,384 г H 2 O и никаких других продуктов. Какова эмпирическая формула соединения?

Потребность помочь со стратегией?

Ответ



Расширенные приложения: Путешествие в прошлое. Расширенные приложения около 1890 г.
Сводка

Теперь вы должны лучше понимать химические формулы и различные способы, которыми химики представляют соединение. Кроме того, вы должны уметь определять процент элементных составов и умеют рассчитывать эмпирические формулы из процентный элементный состав.


Практика: химические формулы
Примечание: вам понадобятся карандаш, бумага для заметок, калькулятор, таблица Менделеева и лист формул для работы викторины. Викторины рассчитаны (примерно 4 минут на вопрос).

Мы рекомендуем вам распечатать периодическую таблицу и страницу констант / уравнений перед начало викторин.

Откройте периодическую таблицу в отдельном окне браузера.

Откройте страницу уравнений / констант в отдельном окне браузера.


Вернуться к предметному указателю по химии

© Вашингтонский университет в Сент-Луисе, 2005.

.

Толуол Формула

Толуол, также известный как метилбензол или толуол в ИЮПАК, является важным растворителем, используемым в химической и фармацевтической промышленности, а также во многих лабораториях по всему миру.

Формула и структура: химическая формула толуола C 7 H 8 , а его молярная масса 92,14 г моль -1 . Молекула образована фенильным кольцом (из бензола) и 1 метильной группой в качестве заместителя. Молекула является плоской из-за потребности в sp2-гибридизации углерода для усиления ароматического эффекта кольца.Его химическая структура может быть записана, как показано ниже, в общих представлениях, используемых для органических молекул.

Происхождение: Толуол можно найти в природе в основном в бальзаме Толу, где он извлекается путем дистилляции для удаления другого компонента смолы. Его также можно найти в известковом масле и сырой нефти.

Получение: Толуол можно получить путем органического синтеза или экстрагировать из природных источников. Его получают путем алкилирования бензола с использованием метанола:

Его также можно получить при циклизации н-гептана с последующей ароматизацией.Но большая часть толуола извлекается из сырой нефти с использованием дистилляции, что составляет 87% от общего объема производства.

Физические свойства: Толуол представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Его плотность 0,87 г / мл -1 . Температура плавления составляет -95 ºC, а температура кипения составляет 111 ºC. Он менее плотен, чем вода, и не растворяется в воде

Химические свойства: Толуол является вторым наиболее распространенным бензолоподобным ароматическим соединением и, подобно этому, он может подвергаться электрофильному ароматическому замещению, и это особенно интересно, потому что замещение метильной группы в толуоле сделало его более активным, чем бензол, подвергаются сульфированию или хлорированию, а также окислению метильной группы с образованием карбоновой кислоты.

Использование: Толуол в основном используется в качестве растворителя в промышленности и лабораториях. Более того, он используется в качестве предшественника реакции замещения и окисления для получения готовых к использованию продуктов или другого предшественника. Он также добавляется в бензин для улучшения октанового числа и является важным горючим веществом в авиации. Толуол очень широко используется для производства красок, покрытий и смол.

Воздействие на здоровье / опасность для здоровья: Толуол раздражает глаза. Он может быть токсичным при вдыхании в больших количествах, а также при приеме внутрь.Это потенциальный канцерогенный агент. Легковоспламеняющийся

.

Смотрите также