Organická chemie

Organická chemie Zjednodušeně chemie sloučenin se čtyřvazným uhlíkem. Uhlík má 4 valenční elektrony a tvoří buď 4 jednoduché vazby typu , nebo vazby násobné vazby ( a ). Extrémní rozmanitost sloučenin.

Základem organických látek řetězce atomů uhlíku s vázanými atomy vodíku, na uhlíku (případně) funkční skupiny s N, O, Cl, F atd. C - C - C - C nebo C - C - C | C Strukturní isomerie – atomy jsou spojeny v různém pořadí, stejný chemický vzorec

Řetězová izomerie

Homologické řady uhlovodíků

Funkční skupiny Atom nebo skupina atomů společná pro řadu sloučenin, je příčinou charakteristických vlastností dané řady řady látek R – uhlovodíkový řetězec Alkoholy R-OH Ethery R1-O-R2 Halogenderiváty (chloro-, fluoro-, bromo-, jodo- deriváty) R-X

Funkční skupiny Aldehydy R-CHO Ketony R1-CO-R2 Karboxylové kyseliny R-COOH Aminy R-NH2 Nitroderiváty R-NO2 Thioly R-SH Sulfidy R1-S-R2 Sulfonové kyseliny R - SO3H

Základní suroviny organické chemie Nejdůležitějšími surovinami jsou ropa, zemní plyn a uhlí. Nazývají se také fosilní paliva, protože v současné době představují hlavní zdroj primární energie, což je plýtvání surovinami.

Uhlí Černé (kamenné) uhlí – prvohorní stáří Hnědé uhlí – druhohorní a třetihorní stáří Zatím relativně dost, v ČR ještě na 100 až 150 let Hlavní chemické výroby koks, dehtochemie (v budoucnosti i motorová paliva)

Zemní plyn Složení zemního plynu objemová % metan 50 – 80 etan 1 – 20 propan 0 – 12 butan 0 - 4 C5 – alkany a vyšší 0 - 1 oxid uhelnatý 1 – 10 dusík 1 – 12 helium 0 – 7

Zemní plyn Zásoby významně větší než u ropy (desítky až stovky let), relativní dostupnost, snadná potrubní doprava a nejnižší emise ze všech paliv. Zemní plyn není rovnocennou náhradou ropy ani jako motorové palivo (nižší výhřevnost) a ještě méně jako chemická surovina.

Ropa Nejdůležitější surovina pro chemický průmysl i dopravu, do 40 let budou ložiska vyčerpána. Vznik z drobných vodních živočichů a rostlin.

Složení ropy Prvky hmotnostní % C 83 – 87 H 11 – 15 S 0,1 – 10 N, O, kovy stopy Chemicky je ropa směs tisíců různých organických látek ve velmi rozdílném poměru podle naleziště, hlavně C6 až C11.

Využití ropy 80 % kapalná paliva (benzin, petrolej, motorová nafta a topné oleje) 2 % maziva 4 % asfalt 1 % parafin 1 % ropný (petrolejový) koks 12 % surovina pro výrobu základních produktů organické chemie

Automobilový benzin Nejdůležitějšími ukazateli kvality benzinů jsou hodnoty destilační křivky (charakterizují odpařivost) a oktanové číslo (odolnost proti klepání motoru) Běžná spalovací rychlost 30-40 m/s, může být až 2500-3000 m/s, čím pomalejší a pravidelnější spalování, tím kvalitnější benzin

Oktanové číslo V benzinu více než 150 uhlovodíků, klepání motoru způsobují hlavně nerozvětvené alkany. Oktanová stupnice Testování benzinů na speciálních motorech

Oktanová stupnice 100 oktanů 2,2,4-trimethylpentan (isooktan) 0 oktanůn-heptan

Zvýšení oktanového čísla Změny struktury uhlovodíků • Izomerizace • Reformování Zvýšení obsahu uhlovodíků s vysokým oktanovým číslem Deriváty cyklopentanu OČ 90 - 110 Toluen OČ 124 1,2,4 - Trimethylbenzen OČ 171

Přídavky na zlepšení oktanového čísla • Antidetonátory tetraethylolovo nebo tetramethylolovo, zakázány • Alkoholy, např. ethanol (OČ 110-130) • Ethery, např. methyl-terc.butylether (MTBE, OČ 118), přidáván do Naturalu

Motorová nafta Motorová nafta je směsí destilačních frakcí petroleje a plynového oleje Letní motorová nafta může obsahovat určité množství vyšších lineárních parafinů, v zimní motorové naftě být nesmějí, protože by při nízkých teplotách vykrystalizovaly a ucpaly přívod paliva. Letní motorová nafta má bod tuhnutí -4°C, zimní motorové nafty mají bod tuhnutí -22,-30 a -35°C.

Cetanové číslo Obdoba oktanového čísla 1-methylnaftalen (cetanové číslo 0) Cetan, (n-hexadekan, C16) (cetanové číslo 100) Motorové směsi se vyrábějí z hodnotou cetanového čísla 45-60

Letecký petrolej Speciální požadavky na průběh hoření, hlavně cykloalkany, nesmí obsahovat aromáty (vznik sazí)

Kapalná motorová paliva z obnovitelných zdrojů • Ethanol kvasný z brambor, cukrové řepy nebo třtiny • Rostliné oleje – bionafta upravený řepkový, slunečnicový nebo sojový olej

Mazací hmoty Mazání snižuje tření, opotřebení a prodlužuje se životnost zařízení, snižuje se spotřeba energie. Maziva kapalná, plastická a pevná Minerální oleje (z ropy) Rostlinné oleje (např. řepkový) Syntetické oleje (silikonový apod.) Grafit, bentonit, sulfid molybdeničitý

Bioplyn • Bioplyn vzniká při anaerobním čištění odpadních vod a kalů. • Bioplyn se skládá hlavně z metanu 65-75 %, CO2 25-35 % a z menšího množství H2, N2 a H2S.

Organická chemie