Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

1 Hydrokarbonkjemi Torsdag 3. November 2005 Tanja Barth 1.amanuensis, Avdeling for oljeutvinning og petroleumskjemi Kjemisk institutt Universitetet i Bergen.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "1 Hydrokarbonkjemi Torsdag 3. November 2005 Tanja Barth 1.amanuensis, Avdeling for oljeutvinning og petroleumskjemi Kjemisk institutt Universitetet i Bergen."— Utskrift av presentasjonen:

1 1 Hydrokarbonkjemi Torsdag 3. November 2005 Tanja Barth 1.amanuensis, Avdeling for oljeutvinning og petroleumskjemi Kjemisk institutt Universitetet i Bergen Fagfelt: Petroleumskjemi, organisk analytisk kjemi, petroleumsgeokjemi, fornybare drivstoff

2 2 Innhold: ►Organiske forbindelser og det periodiske system Bindingsgeometrier for karbon ►Hydrokarboner – de enkleste organiske forbindelsene Formler, navn og strukturer Isomere former Homologe serier ►Hvordan dannes olje og gass ? og hva består den av ? ►Organiske forbindelser som innholder O,N, og S Alkoholer, karboksylsyrer, nitrogen- og svovel- forbindelser ►Sammenheng mellom kjemisk sammensetning og egneskaper til olje. ►Hvor mye olje og gass finnes, og hva er alternativene ?

3 3 Det periodiske system

4 4 Organiske forbindelser er bygget opp av i hovedsak karbon – C- og hydrogen – H -, med mindre mengder av andre elementer som oksygen –O-, nitrogen – N – og svovel – S- Historisk trodde man ”liv” var en nødvendig ingrediens for å danne organiske forbindelser, i motsetning til uorganiske forbindelser. Nå lages mange organiske forbindelser direkte ved syntese i laboratorier. Karbon har 4 elektroner i ytterste ”skall”, hvor det er plass til totalt 8 elektroner. Hver karbonkjerne kan danne 4 bindinger. Det dannes ofte lange kjeder av karbonatomer, og dette er byggesteiner i levende organismer.

5 5 Strukturer hentet fra Elektronene i et ”enslig”karbonatom Er fordelt mellom en kulerund S- orbital og tre 8-tallsformede p- orbitaler. Disse kan smelte sammen til 4 symmetriske bindinger, kalt sp3- orbitaler som binder seg til andre atomer. Metan, CH 4 Etan, C 2 H 6

6 6 CH 4 CH 3 -CH 3 CH 3 - CH 2 -CH 3 metan etan propan, C 3 H 6 CH 3 - CH 2 -CH 2 -CH 3 butan, C 4 H 8 CH 3 CH 3 - CH 2 -CH 3 2-metyl-propan Måter å angi molekyler:

7 7 Figurene er hentet fra: En annen måte å visualisere strukturene:

8 8 n-pentan 2-metylpentan el. Isopentane 2,2 dimetylpentan eller Neopentane Hvor mange strukturer finnes for et gitt antall karbon ?

9 9 6 karbonatomer: 5 mulige strukturer : : : : Hvor mange mulige strukturer for rettkjedete og forgrenete alkaner ? => Tilnærmet uendelig !

10 10 Name Molecular Formula Melting Point ( o C) Boiling Point ( o C) State at 25 o C methaneCH gas ethaneC2H6C2H gas propaneC3H8C3H gas butaneC 4 H gas pentaneC 5 H liquid hexaneC 6 H liquid heptaneC 7 H liquid octaneC 8 H liquid nonaneC 9 H liquid Betegnelse: Alkaner (gammeldags: parafiner)

11 11 decaneC 10 H liquid undecaneC 11 H liquid dodecaneC 12 H Liqid eicosaneC 20 H solid triacontaneC 30 H solid Fra C 5 inngår antall karbonatomer i navnet !

12 12 I andre forbindelser er ikke alle orbitalene smeltet sammen til likeverdige hybrider Den ”ledig” p-orbital på hver kjerne danner en ekstra binding = dobbeltbinding Generell betegnelse: Alken Angies med dobbel strek: eller Alkenbindingene er stive, molekyle får en plan form !

13 13 Tilsvarende for to hydrdiserte og to ikke-hybridiserete orbitaler: Gir trippelbindinger = alkyner Lineære molekyler rundt dobbeltbindingen.

14 14 Karbonkjedene kan også kytte seg sammen i ring: Vanligvis 6 eller 5 karbon-atomer i ringen pga. vinklene. Formel C 6 H 12 Skjematisk: ”Stol” eller ”båt”form

15 15 syklopentan sykloheksan Sykloalkanen kan koples Sammen med kjeder ved å bytte ut en C-H binding med en C-C binding

16 16 Aromatiske forbindelser: Sp2-hybridiserete karbon, en ”ledig” orbital igjen på hvert karbon i en ring, danner en flytende dobbeltbinding Bensen: C 6 H 6 Ekstr stabil, plan forbindelse

17 17 Polyaromatiske forbindelser, PAH Mye mer reaktive enn alkanene, mange kreftfremkallende forbindelser.

18 18

19 19

20 20

21 21

22 22

23 23 Olje og gass – petroleum- er en blanding av veldig mange forbindelser. Hoveddelen er hydrokarboner. Hver oljeforekomst har sin egen, spesielle sammensetnig. Oljer som inneholder mye hydrokarboner i området C 6 - C 20 er økonomisk fordelaktig. Hvordan blir oljen til, og hva styrer sammensetingen ?

24 24 En kildebergart dannes ved at rester av døde organismer avsettes i mudderet på bunnen av en sjø

25 25 Kildebergarten begraves, og varmes langsomt opp. Ved ca 80 grader begynner det organiske materialet å brytes ned fra fast til flytende form, og hydrokarboner skilles ut av kildebergarten. Oljen flyter opp gjenno porøse lag, og samler seg under tette overdekkinger i et reservoar. Lav temperatur: Seig olje, høy molekylvekt Høy temperatur: Gass

26 26 Den porøse reservoarsteinen inneholder alltid vann i tillegg til olje. Petroleumsforkomsten kan være olje, gass eller litt av begge deler. Illustrasjoner fra K.Bjørlykke, Geologisk institutt, UiO

27 27 De største molekylene kalles asfaltener, og har ikke noen bestemt struktur.

28 28 Hvordan vet vi at olje dannes fra fossil biomasse ? Oljen inneholder ”molekylære fossiler” Vanadyl octaethylporphyrin I grønne planter:I olje:

29 29 Oljen inneholder forbindelser som ikke er hydrokarboner: Oksygeholdige forbindelser 3-metylfenol oktansyre Oksygenet har mye sterkere elektronaffinitet enn karbon, så et elektron kan trekkes bort fra hydrogenatomet. Dette går ut som H +, og forbindelsene er dermed syrer

30 30 Nitrogenholdige forbindelser: 2,6 dimetylquinolin Pyridin Nitrogenatomer i aromatiske strukturer har høy elektrontetthet, som de kan dele med et H + De er dermed baser.

31 31 Svovelforbindelser - Må fjernes fra oljeproduktene av miljøhensyn ! Tiofen (aromatisk) 1-Heksantiol

32 32 Oljens fysiske egenskaper er avhengig av den kjemiske sammensetningen: Mye hydrokarboner med lav molekylvekt:  Lettflytende olje, lite viskøs, danner ikke emulsjoner, lett å raffinere Mye hydrokarboner med høy molekylvekt:  Tungtflytende olje, stivner på grunn av voks, må ”crackes” for å gi mer diesel og bensin Mye N,S,O forbindelser: => Seig olje, må behandles for å fjerne S og N, i det hele tatt vanskelig håndterbar !

33 33 Name Molecul ar Formul a Melting Point ( o C) Boiling Point ( o C) State at 25 o C methaneCH gas ethaneC2H6C2H gas propaneC3H8C3H gas butaneC 4 H gas pentaneC 5 H liquid hexaneC 6 H liquid heptaneC 7 H liquid octaneC 8 H liquid nonaneC 9 H liquid

34 34 decaneC 10 H liquid undecaneC 11 H liquid dodecaneC 12 H Liqid eicosaneC 20 H solid triacontaneC 30 H solid

35 35 Høyt innhold av asfaltener er lite ønskelig ! Gjennomsnittlig struktur Asfaltener ”klumper seg” til miceller

36 36 Reserver 31% Produsert 31% IOR Funn Uoppdaget 26% Norskehave t 36% Barents 29% Nordsjøen35% •70 prosent av forventede utvinnbare ressurser er ikke produsert •60 funn og 130 prosjekter for økt utvinning er under vurdering Kilde: OD Ressursbildet på norsk sokkel

37 37 Den langsiktige utviklingsbanen på norsk sokkel ? _BRU_seminar_NTNU_ ppt#1

38 38 •Norge produs Mer fokus på gass •43% av Norges produksjon i 2004 var gass •Norges produksjon i fremtiden vil bestå av mer gass og mindre olje •Økt verdiskapning fra gass vil derfor være avgjørende for opprettholdelse av inntekter fra petroleumsindustrien •Økt satsning på FoU relatert til økt verdiskapning fra gass vil være viktig

39 39 Ressurser i verden ?

40 40 Projsert forbruk !

41 41 Alternative til å bruke mer olje ? Transport krever drivstoff til en motor !  Gass  også fossilt (men kan lages fornybart også)  Etanol  fornybar fra cellulose !  Elektrisitet  Vannkraft er bra !  Energiøkonomisering  Bra, men begrenset.  Nye fornybare drivstoff fra biomasse  må utvikles !  Hydrogen  Må lages !

42 42 God oversiktspresentasjon av organisk kjemi for ungdomsskole/1. videreg. Presentasjon av kjemi-kurs ved skolelaboratoriet på UiO Mest oppslagsverk, med korte definisjoner og summeformler Personlig utformet kjemiside med utgangspunkt i det periodiske system Et annet greitt periodisk system med norske navn Generelt om olje og gass – historie, ressurser etc. – ikke kjemi Fornybare energikilder –en veldig god ovrsikt !


Laste ned ppt "1 Hydrokarbonkjemi Torsdag 3. November 2005 Tanja Barth 1.amanuensis, Avdeling for oljeutvinning og petroleumskjemi Kjemisk institutt Universitetet i Bergen."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google