В учебном исследовательском проекте по химии на тему «Нефть и нефтепродукты» учащийся школы проводит изучение происхождения нефти, описывает самые распространенные нефтепродукты, способы их получения и сферы применения.

Подробнее о работе:

В ходе работы над ученическим проектом по химии «Нефть и нефтепродукты» автором была рассмотрена справочная информация, посвященная изучению обнаружения и исследования нефтеобразования. Также ученик подробно описал все существующие классификации нефти, изучил состав нефти и способы ее использования, выяснил, какими свойствами обладает нефть и нефтепродукты.

В рамках научно-исследовательской работы о свойствах нефти автором проекта был проанализирован состав некоторых нефтепродуктов, изучены и проанализированы запасы нефти на земном шаре, которые отражены в специальных таблицах, составленных обучающимся. Работа расчитана на привлечение внимания к разумному потреблению нефти и прибеганию к переработке нефтепродуктов, так как для природного обновления нефтяных ресурсов на планете потребуются тысячелетия.

Оглавление

Введение
1. Происхождение нефти.
2. Запасы нефти.
3. Применение нефти.
4. Классификации нефти.
5. Свойства нефти.
Заключение
Литература

Нефть — природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. Относится к каустобиолитам (ископаемое топливо).

Цель: изучение свойств нефти.

Нефтеобразование — стадийный, длительный процесс образования нефти из органического вещества осадочных пород (остатков древних живых организмов), согласно доминирующей биогенной (органической) теории происхождения нефти. Данный процесс занимает десятки и сотни миллионов лет.

В XX веке определённую популярность, особенно в СССР, имела гипотеза абиогенного происхождения нефти из неорганического вещества на больших глубинах в условиях колоссальных давлений и высоких температур, однако подавляющее большинство доказательств свидетельствует в пользу биогенной теории. Абиогенные гипотезы не позволяли делать эффективных прогнозов для открытия новых месторождений.

Таблица 1. Первое установленное использование нефти по регионам мира

6000—4000 лет до н. э.	Берега Евфрата	Нефть и её образования использовались в качестве вяжущего материала в строительстве. Именно их — асфальт и битум— применяли при строительстве стен Вавилон.	Подтверждено раскопками, установившими существование нефтяных промыслов.
2600 лет до н. э.	Цивилизация долины Инда	Использовалась в качестве вяжущего материала в строительстве.	В развалинах древнеиндийского города Мохенджо-Даро был обнаружен огромный бассейн, построенный 5 тысяч лет назад, дно и стены которого были покрыты слоем асфальта(продуктом окисления нефти).
6 век до н. э.	Вавилон	Вавилонский царь Навуходоносор II топил нефтью гигантскую печь, и в ней, согласно библейским сказаниям, описанным в Ветхом Завете, попытался сжечь трёх еврейских юношей, что ему не удалось.	По свидетельству Гедрота, нефть широко использовалась при создании стен и башен Вавилона. Он же описывает древний способ добычи нефти из «известного колодца», расположенного недалеко от Ардерикки — селения у Евфрата, где располагалось имение персидского царя Дария.

Нефть относится к невозобновляемым ресурсам. Разведанные запасы нефти составляют (на 2004) 210 млрд т (1200 млрд баррелей), неразведанные — оцениваются в 52—260 млрд т (300—1500 млрд баррелей). Мировые разведанные запасы нефти оценивались к началу 1973 года в 100 млрд т (570 млрд баррелей).

Таким образом, в прошлом разведанные запасы росли (также растёт и потребление нефти — за последние 35 лет оно выросло с 20 до 30 млрд баррелей в год). Однако, начиная с 1984 г., годовой объём мировой нефтедобычи превышает объём разведываемых запасов нефти.

Мировая добыча нефти в 2006 г. составляла около 3,8 млрд т в год, или 30 млрд баррелей в год. Таким образом, при нынешних темпах потребления, разведанной нефти хватит примерно на 40 лет, неразведанной — ещё на 10—50 лет.

Непосредственно сырая нефть практически не применяется (сырая нефть наряду с нерозином применяется для пескозащиты — закрепления барханных песков от выдувания ветром при строительстве ЛЭП и трубопроводов). Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив (бензин, керосин, дизельное топливо, реактивное топливо), топлива для газовых турбин и котельных установок, смазочных и специальных масел, парафина, битумов для дорожного строительства и гидроизоляции, синтетических жирных кислот, сажи для резиновой промышленности, кокса для электродов, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают переработке.

Попутные нефтяные газы, газы нефтепереработки, ряд фракций нефти, ароматические углеводороды, жидкие и твёрдые парафины, получаемые из нефти используются как сырьё для нефтехимического синтеза полимерных материалов и пластических масс, синтетических волокон, синтетического каучука, синтетических моющих средств, спиртов, альдегидов, кетонов, кормовых белков и других ценных материалов.

Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении энергоресурсов составляла 33,6 % в 2010. В перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости и уменьшения добычи.

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, пластификаторов, присадок, красителей, и др. (более 8 % от объёма мировой добычи).

Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли:

• парафиновые углеводороды — метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10—20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые; ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые — этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например), наконец, из нефти легко получить массу вышеупомянутых продуктов.
• Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и др. причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

Класс углеводородов, по которому нефти даётся наименование, должны присутствовать в количестве более 50 %. Если присутствуют углеводороды также и других классов и один из классов составляет не менее 25 %, выделяют смешанные типы нефти: метано-нафтеновые, нафтено-метановые, ароматическо-нафтеновые, нафтено-ароматические, ароматическо-метановые и метано-ароматические; в них первого компонента содержится более 25 %, второго — более 50 %.

Таблица 2. Содержание основных классов углеводородов в различной нефти (во фракциях, выкипающих до 300°С в % на всю нефть)

Месторождение	Плотность, г/см³	Парафины	Нафтены	Ароматические
Пермское (РФ)	0,941	8,1	6,7	15,3
Грозненское (РФ)	0,844	22,2	10,5	5,5
Сураханское (Азербайджан)	0,848	13,2	21,3	5,2
Калифорнийское (США)	0,897	9,8	14,9	5,1
Техасское (США)	0,845	26,4	9,7	6,4

Нефть — жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти). Средняя молекулярная масса 220—400 г/моль (редко 450—470). Плотность 0,65—1,05 (обычно 0,82—0,95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой, 0,831—0,860 — средней, выше 0,860 — тяжёлой.

Плотность нефти, как и других углеводородов, сильно зависит от температуры и давления. Она содержит большое число разных органических веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно >28 °C, реже ≥100 °C в случае тяжёлой не́фти) и фракционным составом — выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило до 450—500 °C (выкипает ~ 80 % объёма пробы), реже 560—580 °C (90—95 %).

Температура кристаллизации от −60 до +30 °C; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина (чем его больше, тем температура кристаллизации выше) и лёгких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже). Вязкость изменяется в широких пределах (от 1,98 до 265,90 мм²/с для различной нефти, добываемой в России), определяется фракционным составом нефти и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше).

Удельная теплоёмкость 1,7—2,1 кДж/(кг∙К); удельная теплота сгорания (низшая) 43,7—46,2 МДж/кг; диэлектрическая проницаемость 2,0—2,5; электрическая проводимость [удельная] от 2∙10−10 до 0,3∙10−18 Ом−1∙см−1.

Нефть — легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от −35] до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях нерастворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.

С точки зрения коллоидной химии нефть представляет собой многокомпонентную коллоидную систему, то есть жидкость, в которой взвешены мицеллы — полутвёрдые сгустки высокомолекулярных смол, асфальтенов и карбенов, не растворимых в жидких углеводородах при обычных температурах — а также, зачастую, углистые (состоящие из карбенов и карбоидов) и минеральные частицы и вода.

В состав нефти входит около тысячи индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80—90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4—5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворённые углеводородные газы (C1-C4, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1—4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси.

В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30—35, реже 40—50 % по объёму) и нафтеновые (25—75 %) соединения. В меньшей степени — соединения ароматического ряда (10—20, реже 35 %) и смешанного, или гибридного строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические).

Наряду с углеводородами в состав нефти входят вещества, содержащие примесные атомы. Серосодержащие — H2S, меркаптаны, моно- и дисульфиды, тиофены и тиофаны, а также полициклические и т. п. (70—90 % концентрируется в остаточных продуктах — мазуте и гудроне); азотсодержащие — преимущественно гомологи пиридина, хинолина, индола, карбазола, пиррола, а также порфирины (большей частью концентрируется в тяжёлых фракциях и остатках); кислородсодержащие — нафтеновые кислоты, фенолы, смолисто-асфальтеновые и др. вещества (сосредоточены обычно в высококипящих фракциях).

Элементный состав (%): 82-87 C; 11-14,5 Н; 0,01-6 S (редко до 8); 0,001-1,8 N; 0,005—0,35 O (редко до 1,2) и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Так, наряду с упомянутыми, в нефти присутствуют V(10−5 — 10−2 %), Ni(10−4−10−3 %), Cl (от следов до 2⋅10−2 %) и т. д. Содержание указанных соединений и примесей в сырье разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем химическом составе нефти можно только

Во – первых, нефть - самый важный геологический ресурс на нашей планете. Это главная «стратегическая жидкость» наших дней. Она дает огромное количество сырья для производства топлива, различных пластмасс, лаков, красок, т. е. того, без чего невозможно представить жизнь современного человека.

Во – вторых, нефть добывают в 80 странах мира. Для большинства нефтяная промышленность стала главной, а иногда и единственной отраслью специализации. Нефть – это деньги, процветание страны, это жизнь. Мировая экономика полностью зависит от нефти. Человек пытается выкачать из земли всё, что она может дать.

Нефтяные запасы не смогут пополниться, ведь на это уйдут тысячи лет. В конце концов, человечество может остаться без нефти. Для того, чтобы это не произошло, нужно знать о том, как нефть зарождалась, в каких условиях это происходило, как правильно её добывать, использовать и перерабатывать.

1. Википедия
2. Интернет