Os Hidrocarbonetos e o Petróleo Petróleo bruto é o termo para o óleo não processado. Ele também é conhecido apenas como petróleo. O petróleo bruto é um combustível fóssil, o que significa que ele é formado pelo processo de decomposição de matéria orgânica, restos vegetais, algas, alguns tipos de plâncton e restos de animais marinhos ocorrido durante centenas de milhões de anos na história geológica da T erra. O petróleo bruto é o ponto de partida para muitas substâncias diferentes porque contém hidrocarbonetos. Os hidrocarbonetos são moléculas que contém hidrogênio e carbono e existem em diferentes tamanhos e estruturas, com cadeias ramificadas e não ramificadas e anéis. O petróleo é um dos recursos naturais de que mais dependemos no dia-a-dia, estando presente em inúmeros produtos pelo fato de compor suas matériasprimas. É um recurso não renovável, pelo fato de que a sua recomposição na natureza não se dá em tempo compatível com o seu uso, já que leva milhões de anos para se recompor e pode ser consumido em segundos. Os compostos químicos que fazem parte de matéria-prima para combustíveis, como no caso dos hidrocarbonetos do petróleo e do carvão, são formados por reações químicas que ocorrem com matéria orgânica depositada, de animais e vegetais, no fundo de oceanos e mares, suas vizinhanças e em terra firme. Com a junção dos efeitos da pressão e das altas temperaturas, ocorre a perda de elementos de oxigênio e outros, em reações químicas complexas de carbonificação, ou seja, apenas compostos orgânicos com hidrogênio e carbono irão restar ao fim das reações, e uma pequena parcelade impurezas, sendo as piores as que contêm compostos de enxofre. O petróleo é um conjunto de hidrocarbonetos, ou seja não é apenas um único composto químico. Os hidrocarbonetos do petróleo são separados por meio de um processo de destilação fracionada e usados como matéria-prima para gás de cozinha, polímeros plásticos, gasolina, querosene, óleo diesel, betume, entre outros. Estes hidrocarbonetos são subdivididos nos seguintes grupos: alcanos ou parafinas (cadeia aberta / ligações simples); alcenos, alquenos ou olefinas (cadeia aberta / 1 ligação dupla); alcinos ou alquinos (cadeia aberta / 1 ligação tripla); alcadienos ou dienos (cadeia aberta / 2 ligações duplas); ciclanos (cadeia fechada em ligação simples); ciclenos (cadeia fechada com uma ligação dupla) e aromáticos (com anel aromático/ benzênico). Alcanos: São hidrocarbonetos de cadeia aberta e saturada, ou seja, apresentam
apenas ligações simples. A parafina é um exemplo bem conhecido de alcano. O metano (CH4), encontrado no gás natural, é o hidrocarboneto mais simples. Nas minas de carvão ele mistura-se ao oxigênio formando o gás grisu, que muitas vezes causa explosões, provocando acidentes nas minas.
A nomenclatura dos alcanos é dada pelo prefixo que indica o número de carbonos na cadeia, pelo infixo –an, que indica que a cadeia é saturada, e pelo sufixo –o indicador da função hidrocarboneto. Exemplo de alcano:
Alcenos:
São hidrocarbonetos de cadeia aberta e insaturada, apresentando uma ligação dupla entre átomos de carbono. Os alcenos são usados na fabricação de corantes, de tecidos e borrachas sintéticos, de anestésicos, de plásticos (sacos, garrafas, brinquedos, potes de cozinha, etc), de explosivos e muito mais. A nomenclatura dos alcenos é dada pelo prefixo que indica o número de carbonos na cadeia, pelo infixo –en que indica que a cadeia é insaturada com dupla-ligação e pelo sufixo –o indicador da função hidrocarboneto. Caso o alceno tenha mais de três carbonos, deve-se indicar a posição da dupla-ligação por meio de números. Sempre começamos a nomear a cadeia pela extremidade mais próxima da ligação dupla. *É comum usar na nomenclatura dos alcenos a terminação –ileno ao invés de – eno¬. Ex.: etileno, propileno, butileno, etc. Exemplo de alceno:
Alcinos São hidrocarbonetos de cadeia aberta e insaturada, apresentando uma ligação tripla entre átomos de carbono. Os alcinos são de grande importância para a indústria, sendo usados na fabricação de fios têxteis para a produção de tecidos, na fabricação de plásticos como PVA e PVC, entre outros. Em sua casa você pode encontrar exemplos desses produtos, como os tubos de PVC, usados nos encanamentos, e o filme de PVC, usado para embalar alimentos. Já o PVA é um material que, se você não usa mais, provavelmente já usou muito durante o ensino fundamental: a cola branca ou escolar (a cola amarela, usada para colar madeira também é exemplo de aplicação do PVA). A nomenclatura dos alcinos é dada pelo prefixo que indica o número de carbonos na cadeia, pelo infixo –in, que indica que a cadeia é insaturada com tripla-ligação, e pelo sufixo –o indicador da função hidrocarboneto. Caso o alcino tenha mais de três carbonos, deve-se indicar a posição da tripla-ligação por meio de números, nomeando a cadeia pela extremidade mais próxima da ligação tripla.
Exemplo de alcino:
Alcadienos: São hidrocarbonetos de cadeia aberta, insaturada, portando duas duplasligações (dienos). Como exemplo de aplicação, temos o isopreno (metil-1,3butadieno), presente no latéx da seringueira, do qual se origina a borracha natural. Outro exemplo bastante conhecido é o alcadieno 1,3-butadieno, que está presente no cafezinho que você toma todas as manhãs. As posições das duplas-ligações são indicadas por meio de números. Exemplo de alcadieno:
Ciclanos: São hidrocarbonetos de cadeias fechadas e saturadas, ou seja, que apresentam apenas ligações simples entre carbonos. Os ciclanos são usados como solventes de tintas e vernizes, na extração de óleos dos vegetais, na preparação de compostos usados na síntese do náilon, entre outras. Quanto à nomenclatura, basta seguir a mesma regra da nomenclatura dos alcanos, apenas acrescentando a palavra “ciclo” no início do nome.
Exemplo de cliclanos:
Ciclenos: São hidrocarbonetos de cadeia fechada e insaturada, apresentando uma ligação dupla entre átomos de carbono. Algumas plantas medicinais contem ciclenos, como o alecrim, que é usado no combate ao stress, a distúrbios intestinais e à falta de apetite. Quanto à nomenclatura, basta seguir a mesma regra da nomenclatura dos alcenos, apenas acrescentando a palavra “ciclo” no
início do nome. Exemplo de cicleno:
Aromáticos: São hidrocarbonetos de cadeia fechada que apresentam pelo menos um núcleo benzênico. Algumas aplicações: o benzeno é utilizado como solvente e na produção de inseticida, o tolueno é usado na produção de cola de sapateiro
e de fórmica e na fabricação de explosivos (TNT), etc. Os aromáticos possuem uma nomenclatura particular que não segue as mesmas regras de nomenclatura dos outros hidrocarbonetos. Exemplo de aromático:
[Etano]
[Butano]
[Tolueno]
Principais características dos hidrocarbonetos: - eles contêm muita energia. O uso de muitos dos produtos derivados de petróleo bruto como a gasolina, óleo diesel, parafina sólida e assim por diante tiram vantagem desse tipo de energia; - eles podem ter formas diferentes. O menor hidrocarboneto é o metano (CH4), um gás mais leve do que o ar. Cadeias mais longas contêm cinco carbonos ou mais e são líquidos, já as cadeias muito longas são sólidos, como a cera costumam ser. Ao ligar quimicamente cadeias de hidrocarbonetos artificialmente, obtemos vários produtos, que vão da borracha sintética até o náilon e ao plástico de potes para alimentos. Segue a ordem em que são obtidos os principais hidrocarbonetos do petróleo, também conhecidos como “derivados do petróleo”. Gás natural: o metano (CH4) é o principal componente da 1ª fração de
destilados (compostos com ponto de ebulição menor que 40°C). Nesta mesma faixa de temperatura é possível ainda obter o gás GLP (gás de cozinha) cujos componentes são: Propano (C 3H8) e butano (C4H10). Gasolina natural: corresponde à 2ª fração da torre de fracionamento com
ponto de ebulição abaixo de 200°C. É composta dos hidrocarbonetos com cinco a dez átomos de carbono, ou seja, pentano (C 5H12) a dodecano (C 12H26). Querosene: é obtido na 3ª fração, composto por hidrocarbonetos de 12 a 16
átomos de carbono, cujo ponto de ebulição está entre 150 e 275 graus Celsius. Outra aplicação deste destilado, é como combustível de aviões. Diesel: os hidrocarbonetos com 12 a 20 átomos de carbonos compõem essa
fração. Estes, entram em ebulição na faixa de 250-400 °C. O diesel é usado para abastecer ônibus, caminhões e veículos pesados em geral. Parafinas e óleos lubrificantes : a fração correspondente à faixa de
temperatura de 350-550 °C, e é destinada à produção de produtos para manutenção de carros, como por exemplo, óleos e graxas para lubrificação. A parafina por sua vez, é usada na composição de velas. Estes hidrocarbonetos comportam de 20 a 36 átomos de carbono. Fórmula geral: C nH2n+2 (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20) Asfalto e piche: os compostos de carbono que possuem temperatura de
ebulição acima de 550 °C encontram-se no estado sólido. Esta fração é destinada à produção de asfalto e piche. O processo tradicional de separação dos hidrocarbonetos é o da destilação fracionada, onde a separação é feita utilizando-se as diferenças entre as temperaturas de ebulição. Porém existem técnicas mais novas onde se utiliza o processamento químico, térmico ou catalítico em algumas das frações para criar outras, em um processo chamado de conversão.
Destilação fracionada
Os vários componentes do petróleo bruto têm tamanhos, pesos e temperaturas de ebulição diferentes. Desta forma a separação destes componentes se dá devido à diferença de suas temperaturas de ebulição, onde os mesmos podem ser facilmente separados. Processamento químico
Pode-se transformar uma fração em outra usando um destes três métodos: - dividindo grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores (craqueamento); - combinando pedaços menores para criar outros maiores (reforma); - rearranjando vários desejados (alquilação).
pedaços
para
fazer
os
hidrocarbonetos
Frações destiladas e processadas quimicamente são tratadas para que as impurezas como compostos orgânicos contendo enxofre, nitrogênio, oxigênio, água, metais dissolvidos e sais inorgânicos sejam removidas.
