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domingo, 27 de febrero de 2022

7. Obtención de los alcanos | 📘 Alcanos | Joseleg

 | 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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