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DEPARTAMENTO DE
CIENCIAS
Subsector : QUÍMICA
Instituto Chacabuco - Hermanos Maristas
Los Andes
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QCA II : PETRÓLEO
Prof.: Anita Ortiz
El origen del petróleo
Teorías sobre el origen del petróleo
Composición química del petróleo
La destilación del petróleo
Principales derivados del petróleo
¿QUÉ ES EL PETRÓLEO?
El producto es un compuesto químico complejo en el que coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas. Lo forman,
por una parte, unos compuestos denominados hidrocarburos, formados por átomos de carbono e hidrógeno y, por
otra, pequeñas proporciones de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. Se presenta de forma natural
en depósitos de roca sedimentaria y sólo en lugares en los que hubo mar.
Su color es variable, entre el ámbar y el negro y el significado etimológico de la palabra petróleo es aceite de
piedra, por tener la textura de un aceite y encontrarse en yacimientos de roca sedimentaria.
ORIGEN
Factores para su formación:
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Ausencia de aire
Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino)
Gran presión de las capas de tierra
Altas temperaturas
Acción de bacterias
Los restos de animales y plantas, cubiertos por arcilla y tierra durante muchos millones de años –sometidos por
tanto a grandes presiones y altas temperaturas–, junto con la acción de bacterias anaerobias (es decir, que viven
en ausencia de aire) provocan la formación del petróleo.
El hecho de que su origen sea muy diverso, dependiendo de la combinación de los factores anteriormente citados,
provoca que su presencia sea también muy variada: líquido, dentro de rocas porosas y entre los huecos de las
piedras; volátil, es decir, un líquido que se vuelve gas al contacto con el aire; semisólido, con textura de ceras.
En cualquier caso, el petróleo, de por sí, es un líquido y se encuentra mezclado con gases y con agua.
Existen varias teorías para explicar el origen del petróleo.
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Hipótesis orgánica de Engler: Según esta teoría el petróleo proviene de zonas profundas de
la tierra o mar, donde se formó hace millones de años. Esta teoría plantea que organismos vivos
(peces, y pequeños animales acuáticos y especies vegetales), al morir se acumularon en el fondo
del mar y se fueron mezclando y cubriendo con capas cada vez más gruesas de sedimento como
lodo, fragmentos de tierra y rocas, formando depósitos sedimentarios llamados rocas
generadoras de crudo. La acumulación de otras capas geológicas sobre estos depósitos formó
la “roca madre” y generó condiciones de presión y temperatura lo que facilitó la acción de
bacterias anaeróbicas para transformar lentamente la materia orgánica en hidrocarburos
(compuestos de carbono e hidrógeno) con pequeñas cantidades de otros elementos.
El petróleo no se encuentra distribuido de manera uniforme en el subsuelo y para que éste se
aculume, deben cumplirse algunas condiciones básicas: Debe existir una roca permeable para
que, bajo presión, el petróleo pueda moverse a través de los poros microscópicos de la roca y
debe existir una roca impermeable dispuesta en forma tal, que evite la fuga del petróleo y el
gas natural hacia la superficie.
El material orgánico debe estar en abundancia para que se forme un yacimiento. Esta
teoría es una de la más aceptadas ya que todos los yacimientos petroleros se han encontrado en
terrenos sedimentarios y además en ellos, siempre se han encontrado restos fósiles de animales
y vegetales.
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Hipótesis inorgánica de Mendeleev: Según esta teoría se habría originado por la acción del
agua sobre carburos metálicos produciendo metano y acetileno. Los demás componentes se
habrían generado por reacciones químicas posteriores. Esta teoría se ha descartado porque no
justifica la presencia de restos fósiles de animales y vegetales en los yacimientos.
Hipótesis inorgánica de Thomas Gold: Sugiere que el gas metano que suele encontrarse en
los yacimientos de petróleo, pudo haberse generado a partir de los meteoritos que cayeron
durante la formación de la Tierra hace millones de años. Esta teoría está generando cada día
más adeptos debido a que la NASA ha probado que las atmósferas de otros planetas tienen gran
contenido de metano.
EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO
El petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo sobre el yacimiento. Si la presión de los fluidos es
suficiente, forzará la salida natural del petróleo a través del pozo que se conecta mediante una red de oleoductos
hacia su tratamiento primario, donde se deshidrata y estabiliza eliminando los compuestos más volátiles.
Posteriormente se transporta a refinerías o plantas de mejoramiento. Durante la vida del yacimiento, la presión
descenderá y será necesario usar otras técnicas para la extracción del petróleo. Esas técnicas incluyen la extracción
mediante bombas, la inyección de agua o la inyección de gas, entre otras. La medida técnica y financiera del
petróleo es el barril que corresponde a 159 litros.
Los componentes químicos del petróleo se separan y obtienen por destilación mediante un proceso de
refinamiento. De él se extraen diferentes productos, entre otros: propano, butano, gasolina, keroseno,
gasóleo, aceites lubricantes, asfaltos, carbón de coque, etc. Todos estos productos, de baja solubilidad, se
obtienen en el orden indicado, de arriba abajo, en las torres de fraccionamiento.
Debido a la importancia fundamental para la industria manufacturera y el transporte, el incremento del precio del
petróleo puede ser responsable de grandes variaciones en las economías locales y provoca un fuerte impacto en la
economía global.
Extracción por Tierra
Extracción en el Mar
Los combustibles más importantes que se obtienen del petróleo son el gas natural, el gas licuado, las
gasolinas, el gasóleo (o petróleo diesel) y el queroseno, mal llamado “parafina”. Los residuos resultantes
del proceso de fraccionamiento son sustancias bituminosas como el alquitrán y los asfaltos, que se
utilizan en grandes cantidades en la construcción de caminos, aeropuertos, etc.
La destilación fraccionada se realiza en torres de fraccionamiento que disponen de salidas a diferentes
alturas. En las partes más bajas de la torre se sacan las fracciones menos volátiles y, a medida que la
altura aumenta, se recogen las fracciones de menor punto de ebullición, gasolinas y gas.
La calidad de una gasolina se especifica por el denominado “índice de octano”, que corresponde al
porcentaje del comúnmente mal llamado isooctano (ya que es el 2,2,4-trimetilpentano) en una mezcla
isooctano/heptano, la que en un motor de prueba tiene un comportamiento dependiente de la
proporción en que se encuentren ambos hidrocarburos, con lo que se generan gasolinas de diferentes
octanajes. El isooctano tiene la propiedad de no producir una explosión espontánea cuando es
comprimido con aire en el interior del cilindro. La autoignición es indeseable, ya que, en el motor de
combustión, la explosión se produce por acción de la chispa generada en la bujía. De otro modo, el
motor tiene menor rendimiento y un mayor desgaste. Por otra parte, el heptano es un mal combustible
y explota espontáneamente al ser comprimido con aire.
En el motor Diesel, en cambio, la ignición debe ocurrir por la simple compresión de la mezcla del
combustible con el aire. En este caso, un componente como el octano actúa desfavorablemente. El
índice de cetano, en tanto, da cuenta de la calidad del combustible diesel. El hexadecano normal o nhexadecano, un hidrocarburo lineal de 16 átomos de carbono, tiene un breve retardo de la ignición y se
le asigna un índice cetano de 100; el heptametilnonano, un hidrocarburo del mismo número de átomos
de carbono, pero muy ramificado, presenta un considerable retardo en la ignición y se le ha asignado un
índice cetano de 15. El índice de cetano es, en consecuencia, una medida de la calidad de la ignición del
diesel y es equivalente al porcentaje por volumen del cetano en la mezcla con heptametilnonano, la que
se compara con la calidad de ignición del combustible prueba.
¿Cuál es la constitución de los hidrocarburos?
Los hidrocarburos son compuestos que están constituidos por carbono e hidrógeno, donde los enlaces
carbono-hidrógeno son covalentes. Dependiendo de si todos los enlaces son simples o si existe entre
carbono y carbono un doble o un triple enlace, se forman los Alcanos, Alquenos y Alquinos.
En los alcanos, la fórmula general que determina el número de átomos de hidrógeno en relación al
número de átomos de carbono es CnH2n+2. Todos estos compuestos tienen como terminación “ano” y
para indicar el número de átomos de carbono se usan prefijos como met (1), et (2), prop (3), but (4),
pent (5), y luego se continúa con los prefijos griegos.
Algunos alcanos importantes son:
Metano, de fórmula condensada CH4, es un combustible y el principal componente del gas natural.
Propano (C3H8) y butano (C4H10), dos gases combustibles y componentes fundamentales del llamado
“gas licuado”.
Los alquenos poseen un doble enlace entre carbono y carbono, su fórmula condensada es CnH2n. Uno
de los alquenos más importantes es el eteno o etileno, de fórmula C2H4. Se trata de una sustancia
gaseosa a temperatura ambiente y que constituye la materia prima para la producción de polímeros
como el polietileno. Otros alquenos dan origen a otros polímeros.
Los alquinos tienen como fórmula general CnH2n - 2 y poseen un triple enlace entre dos átomos de
carbono. El acetileno o etino es el alquino más simple y a la vez un combustible muy importante.
ACTIVIDADES
1.-¿Qué teorías explican el origen del petróleo?
2.- ¿Qué es el petróleo?
3.- ¿ Qué es un pozo petrolero?
4.- ¿Qué es la OPEP?¿Cuáles son los miembros de la OPEP?
5.-Según estas imágenes a qué tipo de extracción corresponden?
6.- Coloca el nombre de la etapa para extraer
imágenes
Nombre de la
etapa
y refinar el petróleo
imágenes
Nombre de la
etapa
7.-Ordena las etapas para extraer y refinar el petróleo usando las imágenes del n° 6
8-Completa con la indicación que describe la flecha
9.-Completa el siguiente esquema de la destilación del petróleo
¿Qué relación existe entre el punto de ebullición y la cantidad de átomos de carbono?
10.- ¿Qué se entiende por índice de octanaje e índice de cetano?
11.- Explica en que consiste el término de gasolina 93 octano 95 octano y 97 octano
12.-Explica en qué consiste un convertidor catalítico. Dibuja sus partes.
13.- Observando las siguientes imágenes qué impactos ambientales provoca la extracción de
petróleo en territorios de bosques lluviosos :