| Ciencias de Joseleg | Química | Química orgánica | Alcanos | (Introducción) (Isómeros) (Nomenclatura) (Propiedades físicas) (Obtención de los alcanos) (Usos) (Gasolina) (Referencias)
Las tres principales fuentes de alcanos en todo el mundo son los
combustibles fósiles, a saber, el gas natural, el petróleo y el carbón. Los
combustibles fósiles representan aproximadamente el 80% de la energía total
consumida en los Estados Unidos. La energía eléctrica nuclear, la energía
hidroeléctrica y las fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica,
constituyen la mayor parte del 20% restante. Además, los combustibles fósiles
proporcionan la mayor parte de las materias primas utilizadas para fabricar
productos químicos orgánicos.
Gas
natural
El gas natural se compone de aproximadamente 90% a 95% de metano; 5 %–10 %
de etano; y una mezcla de otros alcanos de punto de ebullición relativamente
bajo, principalmente propano, butano y 2-metilpropano.
El uso generalizado actual del etileno (eteno) como el bloque de
construcción más importante de la industria química orgánica es en gran parte
el resultado de la facilidad con la que el etano puede separarse del gas
natural y descomponerse en etileno. El craqueo es un proceso mediante el cual
un hidrocarburo saturado se convierte en un hidrocarburo insaturado más H2.
El etano se descompone calentándolo en un horno a 800°C a 900°C durante una
fracción de segundo.
7.1
La producción de etileno en los Estados Unidos en 2010 fue de 49.8 mil
millones de libras, lo que lo convierte en el compuesto orgánico número uno
producido por la industria química de los Estados Unidos, en peso. La mayor
parte del etileno producido de esta manera se usa para crear polímeros
orgánicos.
Petróleo
El petróleo es una mezcla líquida espesa y viscosa de miles de compuestos,
la mayoría de ellos hidrocarburos, formados a partir de la descomposición de
plantas y animales marinos. El petróleo y los productos derivados del petróleo
alimentan automóviles, aviones y trenes. Proporcionan la mayor parte de las
grasas y lubricantes necesarios para la maquinaria de nuestra sociedad
altamente industrializada. Además, el petróleo, junto con el gas natural,
proporciona casi el 90% de las materias primas orgánicas para la síntesis y
fabricación de fibras sintéticas, plásticos, detergentes, fármacos, colorantes
y multitud de otros productos.
De los miles de diferentes hidrocarburos en la mezcla líquida, la tarea de
la industria de refinación de petróleo es producir productos utilizables con un
mínimo de desperdicio. Los diversos procesos físicos y químicos para este
propósito se dividen en dos categorías amplias: procesos de separación, que
separan la mezcla compleja en varias fracciones, y procesos de reformado, que
alteran la estructura molecular de los componentes de los hidrocarburos.
El proceso de separación fundamental en la refinación del petróleo es la
destilación fraccionada. La mayor parte del petróleo crudo que ingresa a una
refinería va a las unidades de destilación, donde se calienta a temperaturas
tan altas como 370°C a 4258°C y se separa en fracciones. Cada fracción contiene
una mezcla de hidrocarburos que hierve dentro de un rango particular.
Carbón
mineral
Para comprender cómo se puede utilizar el carbón como materia prima para la
producción de compuestos orgánicos, es necesario discutir el gas de síntesis. El gas de síntesis es una
mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno en proporciones variables según el
medio por el cual se fabrica. El gas de síntesis se prepara pasando vapor sobre
carbón caliente; también se prepara por oxidación parcial de metano con oxígeno.
7.2
Dos importantes compuestos orgánicos producidos hoy en día casi
exclusivamente a partir de monóxido de carbono e hidrógeno son el metanol y el
ácido acético. En la producción de metanol, la proporción de monóxido de
carbono a hidrógeno se ajusta a 1:2 y la mezcla se pasa sobre un catalizador a
temperatura y presión elevadas.
7.3
El tratamiento del metanol, a su vez, con monóxido de carbono sobre un
catalizador diferente da ácido acético.
7.4
Debido a que los procesos para producir metanol y ácido acético
directamente a partir de monóxido de carbono están probados comercialmente, es
probable que en las próximas décadas se desarrollen rutas hacia otros productos
químicos orgánicos a partir del carbón a través del metanol.
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