Unidad Nº 3: El Petróleo
Composición del petróleo El petróleo contiene una enorme variedad de hidrocarburos, que son compuestos formados por carbono e hidrógeno y que pueden ser separados, a través de una destilación fraccionada, según su punto de ebullición. El hidrocarburo más simple y de menor punto de ebullición es el
metano (CH4), constituyente principal del gas natural.
Los combustibles más importantes que se obtienen del petróleo son el gas licuado, las gasolinas, el gasóleo (o petróleo diesel) y el queroseno, mal llamado “parafina”. Los residuos resultantes del proceso de fraccionamiento son sustancias bituminosas como el alquitrán y los asfaltos, que se utilizan en grandes cantidades en la construcción de caminos, aeropuertos, etc.
La destilación fraccionada se realiza en torres de fraccionamiento que disponen de salidas a diferentes alturas. En las partes más bajas de la torre se sacan las fracciones menos volátiles y, a medida que la altura aumenta, se recogen las fracciones de menor punto de ebullición, gasolinas y gas.
¿Cuál es la constitución de los hidrocarburos?
Los hidrocarburos son compuestos que están constituidos por carbono e hidrógeno, donde los enlaces carbono-hidrógeno son covalentes. Dependiendo de si todos los enlaces son simples o si existe entre carbono y carbono un doble o un triple enlace, se forman los Alcanos, Alquenos y Alquinos.
En los alcanos, la fórmula general que determina el número de átomos de hidrógeno en relación al número de átomos de carbono es CnH2n+2. Todos estos compuestos tienen como terminación “ano” y para indicar el número de átomos de carbono se usan prefijos como met (1), et (2), prop (3), but (4), pent (5), y luego se continúa con los prefijos griegos.
Algunos alcanos importantes son:
Metano, de fórmula condensada CH4, es un combustible y el principal componente del gas natural.
Propano (C3H8) y butano (C4H10), dos gases combustibles y componentes fundamentales del llamado “gas licuado”.
Ejercicio de conexión con la sociedad:
Investiga sobre el poder calorífico del metano en comparación con el propano y butano. ¿Cuál es considerado un mejor combustible? ¿Por qué muchas personas que se cambiaron de “gas licuado” a “gas natural” tuvieron que adecuar sus artefactos? ¿Qué ventajas y desventajas tiene el “gas natural” por sobre el “gas licuado”?
Los alquenos poseen un doble enlace entre carbono y carbono, su fórmula condensada es CnH2n. Uno de los alquenos más importantes es el eteno o etileno, de fórmula C2H4. Se trata de una sustancia gaseosa a temperatura ambiente y que constituye la materia prima para la producción de polímeros como el polietileno. Otros alquenos dan origen a otros polímeros.
Los alquinos tienen como fórmula general CnH2n-2 y poseen un triple enlace entre dos átomos de carbono. El acetileno o etino es el alquino más simple y a la vez un combustible muy importante.
Octanaje de la gasolina e índice de cetano del petróleo
La calidad de una gasolina se especifica por el denominado “índice de octano”, que corresponde al porcentaje del comúnmente mal llamado isooctano (ya que es el 2,2,4-trimetilpentano) y el heptano, en una mezcla isooctano/heptano, la que en un motor de prueba tiene un comportamiento dependiente de la proporción en que se encuentren ambos hidrocarburos, con lo que se generan gasolinas de diferentes octanajes. El isooctano tiene la propiedad de no producir una explosión espontánea cuando es comprimido con aire en el interior del cilindro. La autoignición es indeseable, ya que, en el motor de combustión, la explosión se produce por acción de la chispa generada en la bujía. De otro modo, el motor tiene menor rendimiento y un mayor desgaste. Por otra parte, el heptano es un mal combustible y explota espontáneamente al ser comprimido con aire.
En el motor Diesel, en cambio, la ignición debe ocurrir por la simple compresión de la mezcla del combustible con el aire. En este caso, un componente como el octano actúa desfavorablemente. El índice de cetano, en tanto, da cuenta de la calidad del combustible diesel.
El hexadecano normal o n-hexadecano, un hidrocarburo lineal de 16 átomos de carbono, tiene un breve retardo de la ignición y se le asigna un índice cetano de 100; el heptametilnonano, un hidrocarburo del mismo número de átomos de carbono, pero muy ramificado, presenta un considerable retardo en la ignición y se le ha asignado un índice cetano de
15. El índice de cetano es, en consecuencia, una medida de la calidad de la ignición del diesel y es equivalente al porcentaje por volumen del cetano en la mezcla con heptametilnonano, la que se compara con la calidad de ignición del combustible prueba.
El petróleo recurso energético o materia prima
El petróleo es un recurso energético de enorme importancia. El petróleo se utiliza, por su propiedad de combustible, principalmente como fuente de energía, pero además da origen a la Petroquímica, que es la industria donde sus componentes se utilizan como materia prima en la síntesis de distintas sustancias químicas que son utilizadas en la confección de artículos de uso variado.
La mayor parte de los artículos tecnológicos que usamos han sido fabricados a partir de algún producto obtenido del petróleo. De hecho, no son solamente los tecnológicos, pues si analizamos los objetos que nos rodean, nos daremos cuenta de que muchos de ellos han sido producidos a partir del petróleo. Este es el caso, por ejemplo, de la suela de los zapatos, la escobilla de dientes, los envases de productos domésticos como el champú, los limpiavidrios, el lavalozas, las fibras sintéticas de nuestra ropa, el piso plástico sintético sobre el cual caminamos, el bolígrafo con que escribimos o el teléfono.
Te preguntarás cómo es que todavía se quema un recurso tan valioso que ha llevado millones de años en formarse y que, para todos los fines prácticos, se trata de un recurso no renovable. Este es un asunto complejo, ya que además del uso industrial que se le da para la producción de diversos artículos, la industria también utiliza procesos que involucran la generación de energía, como transportar materias primas y distribuir productos. La pregunta puede ser, más bien, en qué medida cada uno de nosotros está dispuesto a renunciar o reducir el uso de los artículos tecnológicos que parecen imprescindibles, como el automóvil o la televisión. Pero también se plantea el problema de cómo reducir el uso del petróleo como recurso para la generación de electricidad o calefacción durante el invierno.
Los problemas que se derivan del agotamiento de las reservas de petróleo se han situado en el centro de muchos debates. Esto porque el petróleo comenzará a faltar y deberemos enfrentarnos tanto a su escasez como al elevado costo de muchos artículos derivados de la industria petroquímica, así como a la dificultad de transportar insumos básicos a los habitantes de las grandes ciudades.
