sâmbătă, 24 noiembrie 2012

APA SI PETROLUL


Apa si Petrolul

 

I. Petrolul

 

a) Petrolul reprezintă un amestec de hidrocarburi rezultat din materie organică acumulată în regiuni marine subsidente în diferite perioade geologice care a suferit o descompunere lentă în condiţii de mare presiune. În istoria omenirii, el a fost cunoscut în regfiunea Golfului Persic încă din mileniile VI – V a.Chr., fiind multă vreme folosit la construcţii, călăfătuirea corăbiilor etc. Abia de la mijlocul secolului XIX-lea s-a trecut treptat la valorificarea lui industrială fiind mai întâi folosit ca lubrefiant, iar apoi în petrochimie. Petrolul este substanţă care prin ardere degajă căldură , este o resursă epuizabilă. Rezervele mondiale de petrol sunt apreciate la circa 134,5 miliarde tone.

Ţiţeiul dezvoltă o putere calorică de la 5.500 – 11.000 kcal/kg, este uşor de exploatat şi transportat, iar prin prelucrare dă o mulţime de produse folosite în activităţile curente. După 1930, petrolul s-a situat pe primul loc intre resursele energetice, ajungând în prezent să reprezinte peste 45% din balanţa energetică mondială.

Astăzi viaţa oamenilor este de neconceput fără existenţa petrolului. Din petrol se obţin păcură, benzină şi motorină, folosite pentru producerea de căldură sau de energie electrică şi pentru punerea în mişcare a autovehiculelor.

Petrolul este bogatia cea mai importantă a substratului consolidat. O activitate de cercetare, prospecţiune şi expolatare deosebit de intensă a dus la punerea in evidenţă a unor zăcăminte de hidrocarburi foarte importante. În 1954 două ţări exploatau petrolul din adâncul platformei continentale, iar peste 20 de ani au devenit ca număr 30. În prezent există apoximativ 600 de platforme pentru forarea şi exploatarea zăcămintelor de petrol submarin. Producţia crescând din 1954 de la 810 mii t. în 1975 la 464 mil.t , în 1980 la 900 mil.t şi 1984 la 2 miliarde tone. Cele mai multe zone petroliere se află în bazinul mijlociu al Atalnticului (10,5 miliarde), bazinul nordic al Atlanticului (inclusiv Marea Nordului), în nordul Canadei şi peninsula Alaska. Principalele zone marine în care se concentrează rezervele sunt: Golful Persic, Marea Caspică, Marea Egee, Marea Adriatică, Golful Mexic, Marea Mediterană, Marea Roşie, Marea Nordului, Golful Guines, Marea Neagră, Marea Japoniei, Marea Galbenă, Platforma continentală a Australiei, Platforma continentală a Americii de Sud şi Platforma continentală a Americii de Nord. Pentru exploatarea zăcămintelor de petrol se folosesc platformele de foraj de diferite feluri.

Alaska, un uscat format mai ales din stânci, zăpadă şi gheaţă, are mari zăcăminte de petrol, formate din resturile animalelor şi plantelor marine, care pe vremuri populau zona respectivă.

b) Poluarea activă

 

Poluarea cu petrol a oceanelor a atins proporţii critice şi frecvenţa şi scara manifestărilor a crescut rapid. În prezent hidrocarburile reprezintă întradevăr principalii agenţi poluanţi ai mărilor. Fiind rezistente la ancţiunea bacterilor, persistă timp îndelungat în regiunile infectate, formând o peliculă superficială (întrucât au densitatea mai mica decât a apei) care împiedică difuzarea oxigenului în apă. Asimilaţia clorofiliană şi respiraţia organismelor sunt împiedicate. Ca urmare se îngreunează fotosinteza fitoplanctonului, care produce circa 70% din oxigenul atmosferic. Aliment de baza al vieţii marine, algele şi planctonul încetează să prolifereze. Compuşii fenolici şi aromatici au acţiune toxică asupra vieţuitoarelor acvatice. Hidrocarburile cancerigene (3-4 benzopiren), concentrate în organismul animalelor acvatice comestibile, ajung în alimentaţia omului. Aşadar poluarea cu petrol dă o lovitură puternică nu numai echilibrului marin, ci şi sănătăţii omului. Setea crescandă de petrol determină o largă toleranţă faţă de poloarea produsă de prelucrarea şi consumul lui, ea nu va constitui în urmatoarele decenii un argument în favoarea limitării consumului, iar eforturile nu vor stăvili tendinţa de creştere a poluării. Poluarea determinată de extracţie şi transport vizează în deosebi mediul marin. Deversările în Marea Nordului, Golful Mexic, Golful Persic, avarile cât şi operaţiile de întreţinere completează cantitatea petrolului irosit anual în mare, calculat la peste 12 milioane tone.

Atenţia cea mai mare pe plan international este concentrată asupra efectelor poluarii pe termen lung. În principal se urmăreşte evoluţia unor mari inchise, ca Marea Baltică, Marea Neagră şi Marea Mediterană.

Tancurile petroliere au întins hidrocarburi pe cea mai mare suprafaţă a oceanelor. Ele au apărut ca mici nodule de petrol care au spălat plajele internaţionale, mai ales zona debarcaderelor. Din loc în loc marile reversări petroliere au devastat comunităţile dealungul ţărmului. Acestea sunt tulburări de mediu provocate de activitatea umană şi date fiind dimensiunile uriaşe ale tancurilor petroliere, este de mirare ca aceste hidrocarburi nu au fost identificate în cantităţi şi mai mari.

Riscurile legate de transporturile marine  s-au redus mult comparativ cu situaţia existentă cu câteva decenii în urma. În prezent, peste 85% din petrolul exploatat pe glob se transporta cu ajutorul tancurilor petroliere uriaşe  unele având peste 320 m lungime şi o capacitate de peste 2 milioane brarili. Eşuarea acestor vase în timp de furtună, din cauza defecţiunii technice sau din cauza unor erori de pilotaj, generează cele mai grave accidente ecologice.

Eşuarea petrolierului “Amoco Cadiz” în 1978, coastele franceze din Bretagne a determinat deversarea a 230000 tone de petrol în mare, fiind afectată fauna şi flora din regiune pe suprafeţe de sute de kilometrii pătraţi în lungul coastelor.

Un alt accident grav s-a înregistrat în Golful Prinţul William din Alaska, unde eşuarea petrolierului “Exon Valdez”, in 1989, a determinat deversarea în apele oceanului a 38000 tone petrol, care au afectat grav ecosistemel marine pe o suprafaţă de 1500 km2 . Cheltuielilie legate de îndepartarea poluării suportate de Compania Exon, proprietara vasului, au fost de 2,5 miliarde dolari.

 

 

II. Apa (H2O)

 

 

Peste 2/3 din supafaţa terestră este ocupată de mări şi oceane, care formează Oceanul Planetar. Terra este supranumită şi “planeta albastra” datorită acestui fapt.

Din suprafaţa totală a pamântului, evaluată la 510,10 mil. km2, apa Oceanului Planetar ocupa 361,07 mil.km2, adica 70,8%. Se estimează că planeta dispune de 1,37 mild. km3 de apa, dar circa 97,2% este constituită din apa mărilor şi oceanelor.

Omul dispune numai de apele de la suprafaţa solului – adică de aproximativ 30.000 km3, ceea ce înseamna circa 0,002% din total. Consumul de apa ce revine pe om/zi variază între 3 litri, în zonele aride ale Africii şi de 1,045 litri la New York.

Valoarea productivităţii mărilor şi oceanelor se apreciază ca fiind între 0,1 – 0,5 gr/mc/zi.

Oceanul Planetar constituie baza vieţii pe Terra şi generează negentropie în ecosferă.

Apa este cea mai raspândită substanţă compusă şi reprezintă trei sferturi din suprafaţa globului terestru. Ca şi aerul, ea constituie factorul principal al menţinerii vieţii pe pământ.

Apa este o resursă naturală esenţială cu rol multiplu în viaţa economică.

În natură apa urmează un circuit. Se poate vorbi despre apă de ploaie, apa râurilor şi izvoarelor, apa de mare, etc.

Apa pură se obţine din apa naturală prin distilare repetată în condiţii în care să nu poată dizolva gaze din aer sau substanţe solide din recipientele în care este conservată.

 

a) Structura moleculei de apă.

 

1H: 1s1;        8O: 1s22s22p4

 

. .
H : O : ;
.  .
H
 
. .
H ¾ O : ;
½
H
 
H2O

 

Se formează două legături covalente polare O-H. Molecula de apă este covalentă polară; este un dipol.

 

b) Propietăţile fizice ale apei.

 

Stare de agregare
Culoare
Miros
Gust
Pt
Pf
Densitatea la 40C
Conductibilitatea electrică
Lichid
Incolor(în straturi groase este albastru)
Inodor
Insipid
00C
1000C
1g/cm3
izolator

 

Cele două temperaturi extreme ale apei, de solidificare respectiv de fierbere la presiune normală, constituie 00C şi 1000C în scara Celsius.

Apa prezintă o serie de propietăţi de celelalte hidruri ale nemetalelor vecine în sistemul periodic. Aceste propietăţi se numesc “anomaliile apei”.

Apa este lichidă într-un interval mare de temperatură (00C şi 1000C). Această anomalie este atribuită asocierii moleculelor de apă prin legături de hidrogen.

Legăturile de hidrogen se realizează între moleculele care conţin hidrogen legat covalent de un element puternic electro negativ care are volum mic şi electroni neparticipanţi.

Legătura de hidrogen este electrostatică, mai mult slabă decât legătura covalentă şi nu implică punerea în comun de electroni.

Densitatea apei variază în funcţie de temperatură:

t0C
0
4
10
15
20
r (g/cm3)
0,9998
1,0000
0,9997
0,9991
0,9982

 

Cauza anomaliilor densităţii este gradul diferit de asociere moleculară. Moleculele care s-au asociat la un anumit moment se pot desprinde pentru a se asocia din nou:

nH2O == (H2O)n

H               H                  H

 

-----: O – H -----: O – H -----: O – H

. .                               . .                         . .

La îngheţare se formează o a doua legătură de hidrogen la atomul de oxigen, motiv pentru care gheaţa are o structură afânată care determină creşterea volumului şi scăderea densităţii.

Prin îngheţare apa îşi măreşte volumul cu 9%. Aşa se explica de ce se sparg conductele, cazanele, sticlele când îngheaţă apa în ele şi de ce se crapă pietrele de ger. Majoritatea lichidelor îşi măresc volumul de solidificare. Se ştie că la +40C apa are rmax= 1 g/cm3 ceea ce se datorează faptului că apa este formată din (H2O)2; aceasta presupune existenţa a doua legături de hidrogen.

Apa în stare de vapori este formată din molecule libere (n= 1).

 

c) Propietăţile chimice ale apei

 

Experimental s-a demonstrat că apa este o combinaţie chimică foarte stabilă. Ea poate fi descompusă la peste 10000C sau cu ajutorul curentului electric:

2H2O = 2H2+ O2

Apa este foarte reactivă din punct de vedere chimic. Ea reacţionează în anumite condiţii cu metalele, nemetalele, oxizii bazici, oxizii acizi, cu unele săruri.

 

d) Acţiunea apei asupra metalelor

 

Metalele: potasiu, calciu, sodiu reacţionează violent cu apa, la rece, cu formare de hidroxid şi degajare de hidrogen.

Na + H2O = NaOH + 1/2H2­

Magneziul reacţionează cu apa la cald sau în stare de vapori:

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2­

Aluminiul este atacat de apă numai dacă este curăţat de stratul protector de oxid:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2­

Fierul înroşit reacţionează cu apa în stare de vapori şi formează oxid feroferic (oxid al Fe II şi Fe III):

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2­

Plumbul, cuprul, mercurul, aurul, argintul nu sunt atacate de apă sau de vaporii acestuia.

Unele metale se corodează în prezenţa apei. Atacul este mai puternic în prezenţa oxigenului şi a dioxidului de carbon.

 

e) Acţiunea apei asupra nemetalelor

Clorul în reacţie cu apa formează apa de clor:

Cl2 + H2O = HCl + HclO

HclO = HCl + [O]

Trecând un curent de vapori de apă peste cocs(carbon) la temperatura de cel puţin 10000C se formează un amestec de monoxid de carbon şi hidrogen, denumit gaz de apă. Reacţia are importanţă industrială:

C + H2O = CO­ + H2­

 

f) Acţiunea apei asupra oxizilor

 

Apa reacţionează cu oxizii metalici solubili cu formare de hidroxizi.

Una dintre reacţiile cu importanţă practică o constituie stingerea varului, reacţie puternic exotermă.

CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q

Hidroxidul de calciu obţinut este relativ puţin solubil în apă şi de aceea la stingerea varului se obţine aşa-zisul lapte de var, care reprezintă o suspensie finăde Ca(OH)2 într-o soluţie saturată de hidroxid de calciu.

La dizolvarea dioxidului de sulf în apă are loc şi o reacţie chimică din care rezultă o soluţie acidă, acid sulfuros.

SO2 + H2O = H2SO3

Reacţia cu carbidul sau carbura de calciu la CaC2 duce la formarea acetilenei, substanţă organică utilizată la sudarea şi tăierea metalelor în suflătorul oxiacetilenic:

CaC2 + 2H2O ® HCºCH + Ca(OH)2 + Q

 

g) Importanţa apei pentru viaţă

 

Apa are un rol esenţial în întreţinerea vieţii. Fără apă nu ar putea exista viaţa. În organism apa intră în compoziţia organelor, ţesuturilor şi lichidelor biologice. Ea dizolvă şi transportă  substanţele asimilate şi dezasimilate; menţine constantă concentraţia sărurilor în organism şi, evaporându-se pe suprafaţa corpului, ia parte la reglarea temperaturii.

Apa contribuie la fenomenele osmotice din plante şi are o deosebită importanţă în procesul de fotosinteză.

Apa Potabilă se deosebeşte de apa distilată. În conformitate cu STAS 1342-1950, apa potabilă trebuie:

11  Să fie limpede, incoloră, fără miros sau gust deosebit;

12  Să aibă temperatura  cuprinsă între 70 şi 150C şi să nu varieze mult în timpul anului;

13  Să nu conţină materii străine în suspensie sau germeni patogeni;

14  Să conţină aer şi CO2 în soluţie;

15  Substanţele dizolvate raportate la un litru trebuie să se încadreze între anumite limite;

16  Să nu conţină azotiţi sau sulfuri, săruri metalice precipitabile cu H2S sau cu (NH4)2S, cu excepţia micilor cantităţi de Fe, Al, Mn.;

17  Să nu conţină NH3 sau fosfaţi care pot proveni prin contaminarea apei cu substanţe organice în prutefacţii şi nici metan.

 

h) Întrebuinţările apei

 

Apa se întrebuinţează la:

11  Prepararea soluţiilor, fiind cel mai cunoscut solvent;

12  Obţinerea oxigenului şi hidrogenului prin electroliză;

13  Prepararea celor mai importanţi acizi anorganici;

14  Producerea energiei electrice;

15  Spălat, albit, colorat.

 

 

 

 

 

Cuprins

 

I.                Petrolul

a)  Petrolul

b)  Poluarea activă

 

II.              Apa H2O

c)  Structura moleculei de apă.

b) Propietăţile fizice ale apei.

c)    Propietăţile chimice ale apei.

d)   Acţiunea apei asupra metalelor.

e)   Întrebuinţările apei

f)      Acţiunea apei asupra nemetalelor.

g)   Acţiunea apei asupra oxizilor

h)   Importanţa apei pentru viaţă