Тема уроку: Нафта. Склад, властивості нафти
В процесі вивчення цього уроку учні повинні навчитися описувати:
•склад і властивості нафти;
характеризувати:
•природну вуглеводневу сировину як джерело добування органічних сполук;
•значення органічних речовин для розв’язування сировинної проблеми людства;
встановлювати:
•причиново-наслідкові зв’язки між складом, будовою, властивостями та застосуванням органічних речовин;
обґрунтовувати:
•значення органічної хімії у створенні нових матеріалів.
Цілі уроку:
навчальна: з’ясувати склад і властивості одного з природних джерел органічних речовин - нафти; ознайомити з основними процесами добування з нафти органічних речовин, необхідних у різних галузях промисловості;
розвиваюча: розвивати уміння порівнювати, узагальнювати, аналізувати;
виховна: формувати дбайливе ставлення до природних багатств.
Словник термінів (глосарій):
Нафта - горюча масляниста рідина зазвичай темного кольору, іноді майже чорного, хоча іноді зустрічається і слабо забарвлена в жовто-зелений колір, і навіть безбарвна, з різким своєрідним запахом, трохи легше води (щільність 0,73-0,97 г/см3) , у воді нерозчинна.
Алкани (насичені вуглеводні, парафіни) – вуглеводні з відкритим ланцюгом, в якому атоми Карбону зв’язані між собою одинарними (простими) зв’язками. Мають загальну формулу CnH2n+2: СН4 – метан, С2Н6 (СН3 – СН3) – етан, С3Н8 (СН3 – СН2 – СН3) – пропан і т.д.
Циклоалкани (циклопарафіни) характеризуються наявністю тільки одинарних зв'язків і мають замкнуту (циклічну) будову карбонової ланцюга.
Наприклад,
СН3 – СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – СН3
гексан
циклогексан
Тип уроку: вивчення нового матеріалу
Хід уроку
І. Організація класу.
ІІ. Актуалізація опорних знань. Мотивація навчальної діяльності.
2) Нафта - це однорідна чи неоднорідна суміш?
3) Назвіть способи розділення таких сумішей.
ІІІ. Вивчення нового матеріалу.
1. Історичні відомості.
Нафта відома людству з давніх часів. Перші згадки про нафту є у давньоперських письмових джерелах («нефт» з перської перекладається як «витікати»). Адже саме на території Персії (нині Ірану) нафта просочувалась на поверхню Землі із надр.
У Китаї буріння було відомо ще в XVIII столітті до нашої ери. Для її видобутку будували нафтові колодязі. Китайці вживали нафту для освітлення, як ліки і у військових цілях. Китайські воїни з "вогненних візків" кидали горщики з запаленою нафтою в ряди ворогів.
У VII столітті н. е. візантійці створили так званий "грецький вогонь". В одному з численних рецептів, які греки зберігали у великій таємниці, написано "Візьми чисту сірку, нафту, винний камінь, смолу, кухонну сіль, дерев'яне масло; як слід провари все разом, просочи цим складом клоччя і підпали. Такий вогонь можна погасити тільки піском або винним оцтом ". У середньовіччі нафта використовувалась головним чином для освітлення вулиць. У ХV столітті в Парижі з'явились перші асфальтовані вулиці. Головне, нафту почали використовувати для гасових ламп, для забивання щілин і осмолення судів.
Не дивлячись на те, що з XVIII століття робилися окремі спроби очищати нафту, вона використовувалась майже до 2-ї половини XIX століття в натуральному вигляді. У цей період у зв'язку із зростанням промисловості і появою парових машин почав зростати попит на нафту як джерело мастильних речовин. Це привело до бурхливого розвитку видобутку нафти і способів її переробки.
Перші нафтові компанії перевозили нафту у винних бочках, барелях, місткістю 48 галонів або 180 літрів. Потім стали наливати по 42 галона, або 159 літрів. В комерції барель (42 галона) досі служить для вимірювання кількості нафти.
2. Походження нафти.
Походження нафти є однією з таємниць природи. Суперечка про це відноситься до числа ще не завершених "великих геологічних суперечок".
Існує 2 теорії походження нафти: неорганічна теорія і органічна теорія.
Пропозиція про неорганічне походження нафти висунув у 1876 році Д.І. Менделєєв. Він вважав, що вода, яка потрапляє в надра Землі по тріщинах-розламах в земній корі, під дією високих температур і тиску реагує з карбідом заліза, утворюючи вуглеводні, які піднімаються по тріщинах породи, накопичуючись в пустотах - пастках.
Основи біогенної теорії походження нафти заклали академіки В.І. Вернадський та І. М. Губкін. Відповідно до цієї теорії нафта утворилася із залишків наземної рослинності, які зносились ріками у водойми, і морського зоо-та фітопланктону. Один з істотних доказів на користь цієї точки зору наявність у складі нафти спор і пилку рослин, а також азотовмісних органічних сполук, що ймовірно, походять з хлорофілу рослин і гемоглобіну тварин.
Питання про походження нафти має не тільки теоретичне значення. Воно прямо пов'язане з проблемою вичерпності ресурсів природних джерел вуглеводнів. Згідно біогенної теорії запаси нафти утворилися в ранні геологічні епохи, і зараз, спалюючи вуглеводневе паливо, людство необоротно витрачає ту енергію, яку запасли доісторичне живі організми. Якщо ж нафта постійно утворюється в глибинах Землі, то буріння глибоких свердловин дозволить знайти практично невичерпні запаси. Остаточне рішення цього питання вченим ще потрібно знайти, хоча на сьогоднішній день все-таки найбільш доведеною вважається теорія біогенного походження нафти.
3. Склад нафти.
Нафта залягає в землі, заповнюючи пустоти між частками різних гірських порід. Для її добування бурять свердловини Якщо нафта багата газами, вона під їх тиском сама піднімається на поверхню, якщо ж тиск газів для цього недостатній, у нафтовому пласту створюють штучний тиск шляхом нагнітання газу, повітря чи води |
Елементний склад (%): Карбон 80–88, Гідроген 11,0–14,5, Сульфур 0,01–6 (рідко до 8), Оксиген 0,005–0,7 (рідко до 1,2), Нітроген 0,001–1,8.
Усього в нафті виявлено понад 50 хімічних елементів. Так, поряд із згаданими, у нафті присутні V (10-5—10-2), Ni (10-4—10-3), Cl (від слідів до 2.10-2 %) тощо.
Вуглеводнева частина нафти складається з парафінів, циклопарафінів, ароматичних вуглеводнів (аренів). Найбільше в складі нафти рідких вуглеводнів, а в них у розчиненому стані містяться газоподібні і тверді. Приблизний вуглеводневий склад нафти - 30-35% парафінів, 25-75% циклопарафінів, 10-20% аренів. Він свідчить про те, що нафта різних родовищ відрізняється за змістом конкретних вуглеводнів.
4. Застосування нафти.
У зв’язку зі швидким розвитком хімічної й нафтохімічної промисловості, потреба в нафті збільшується не тільки з метою підвищення вироблення палива і мастил, але і як джерела коштовної сировини для виробництва синтетичних каучуків і волокон, пластмас, ПАР, мийних засобів, пластифікаторів, присадок, барвників та ін. Серед одержаних із нафти речовин найбільше застосування одержали парафінові вуглеводні (метан, етан, пропан, бутани, пентани, гексани), високомолекулярні (10–20 атомів Карбону в молекулі), нафтенові, ароматичні вуглеводні (бензол, толуол, ксилол, етилбензол), олефінові й диолефінові (етен, пропен, бутадієн); етин. Нафта є унікальною речовиною завдяки найякіснішого вугілля), нафту легко транспортувати (у порівнянні з газом або вугіллям), з нафти легко одержати багато корисних речовин. Виснаження ресурсів нафти, зростання її ціни та інші чинники спричинили інтенсивний пошук замінників цього рідкого палива.
У даному додатку подані приклади продуктів повсякденного використання, які можна знайти в кожному будинку і про зміст продуктів нафтопереробки в яких Ви, можливо, не здогадувалися.
ІV. Підбиття підсумків уроку.
Презентація до уроку "Нафта. Склад, властивості нафти"