DANE INFORMACYJNE

2. DANE INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: Zespół Szkół Publicznych w Łasinie • ID grupy: 96/77_MP_G2 • Opiekun:Małgorzata Strug • Kompetencja: matematyczno-przyrodnicza • Temat projektowy: Ten co mieszka w 14 grupie i w 2 okresie. • Semestr/rok szkolny: IV 2011/2012

3. NASZA GRUPA • Anna Arendt • Daria Czarnecka • Piotr Domeracki • Maja Kelas • Karolina Kochanowska • Kamil Konowalski • Magdalena Kosiarek • Patryk Krzemiński • Joanna Kurzyńska • Piotr Kusz • Patrycja Przybylska

4. CELE PROJEKTU • Cel główny projektu: • Kształtowanie umiejętności określania właściwości związków węgla oraz ich powiązanie z zastosowaniem i wpływem na środowisko naturalne • Postawy: • - prezentowanie własnych poglądów, a także słuchanie • i uwzględnianie w dyskusji poglądów innych osób, • - przekonanie o możliwości wpływu na stan środowiska.

5. CELE PROJEKTU • Wiedza: • - poszerzenie wiadomości dotyczących: • • budowy atomu węgla, • • występowania węgla w przyrodzie, • • surowców energetycznych, ich pochodzenia i występowania, • • destylacji ropy naftowej i koksowania węgla kamiennego, • • sposobów rozpoznawania zagrożeń ekologicznych i przeciwdziałania im, • • kluczowej roli węgla dla istnienia życia.

6. CELE PROJEKTU • Umiejętności: • - kształcenie umiejętności: • • dokonywania oceny stanu środowiska i szukania sposobów jego ochrony, • • przedstawiania, jakie jest działanie ropy i produktów z niej uzyskanych • na środowisko przyrodnicze, • • samodzielnego poszukiwania i przekazywania informacji pochodzących • z różnych źródeł, organizacji w grupie pracy własnej i innych oraz • gospodarowania czasem w racjonalny sposób, • • rozwiązywania zadań opartych na obliczaniu zawartości procentowej danej • substancji.

7. CO JUŻ WIEMY O WĘGLU? • W języku polskim, inaczej niż w innych językach, nazwa węgiel • oznacza zarówno pierwiastek chemiczny, jak i surowiec • mineralny, czyli węgiel brunatny lub kamienny. • Pamiętaj! • Używając tej nazwy sprecyzuj, który węgiel masz na myśli.

8. CO JUŻ WIEMY O WĘGLU? • Węgiel to dziwny pierwiastek. • Liczba związków, w których występuje, jest ogromna. • Poznano ich dotychczas około 12 milionów, a lista ta • stale się powiększa o nowe i bardziej złożone. • Symbol pierwiastka węgiel C pochodzi od łacińskiej • nazwy carbo(węgiel drzewny).

9. CO JUŻ WIEMY O WĘGLU? • węgiel jest niemetalem, • występuje w związkach nieorganicznych: • z tlenem tworzy tlenki o wzorach CO, CO2 • tworzy kwas tlenowy – H2CO3, • sole kwasu węglowego to węglany, • występujące w skałach wapiennych i gipsowych. • występuje w związkach organicznych, • w stanie wolnym – grafit, diament i fullereny.

10. KWAS WĘGLOWY WZÓR SUMARYCZNY WZÓR STRUKTURALNY MODEL CZĄSTECZKI H2CO3

11. WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE H2CO3 FIZYCZNE ciecz bezbarwny ZASTOSOWANIE przemysłspożywczy medycyna laboratoriachemiczne CHEMICZNE nieorganicznykwastlenowy bezwonny nietrwały - łatwoulegarozkładowi H2CO3  → H2O + CO2 ↑ Kwaswęglowy (IV) wodatlenekwęgla (IV) → +

12. WODA SODOWA naboje woda sodowa syfon saturator do wody

13. CO JUŻ WIEMY O WĘGLU?

14. Węgiel

15. Grupa: 14 Okres: 2 A = 12 Z =6 BUDOWA ATOMU WĘGLA

16. BUDOWA ATOMU WĘGLA

17. IZOTOPY WĘGLA • Węgiel występuje w przyrodzie w postaci trzech izotopów: 12C 13C 14C • Zawartość izotopu 14C w materii pochodzenia organicznego ułatwia • określenie jej wieku. Badanie poziomu radioaktywnego węgla 14C metodą bezpiecznego datowania

18. alotropIA węgla Węgiel jako czysty pierwiastek występuje w przyrodzie pod dwoma postaciami: diamentu i grafitu. Odmiany te różnią się budową sieci krystalicznej, czyli sposobem przestrzennego rozmieszczenia atomów węgla. Odmienna budowa sieci krystalicznej diamentu i grafitu jest powodem różnych właściwości fizycznych tych odmian.

19. FULLERENY C60, C70 • W warunkach laboratoryjnych wytworzono • serię alotropów zwanych fullerenami C60, C70

20. Odmiany alotropowe węgla

21. Odmiany alotropowe węgla

22. skalA TWARDOŚCI Mohsa • Dziesięciostopniowa skala twardości minerałów charakteryzująca odporność na zarysowania materiałów twardszych przez materiały bardziej miękkie. • Została stworzona w 1812 roku przez niemieckiego mineraloga Friedricha Mohsa. • Najtwardszy jest diament.

23. Zastosowanie Grafitu Wykorzystywany do produkcji: • naczyń ognioodpornych, • smarów, • ołówków, • farb, • elektrod.

24. Zastosowanie diamentu • jako elementy w aparaturze naukowej i medycznej • jest stosowany przy produkcji materiałów ściernych, • narzędzi tnących i skrawających • w jubilerstwie do wyrobu biżuterii – odpowiednio • oszlifowane diamenty noszą nazwę brylantów

25. Zastosowanie FULLERENów • są wykorzystywane w medycynie, m.in. do leczenia • AIDS, choroby Parkinsona, • w połączeniu z metalami tworzą półprzewodniki i • nadprzewodniki.

26. SUROWCE ENERGETYCZNE • W skorupie ziemskiej możemy znaleźć 0,14% węgla. • Występuje on w postaci różnych związków. • Jednymi z takich związków węgla są WĘGLE KOPALNE. • Powstały one przed milionami lat, gdy powierzchnię ziemi porastały bagniste • lasy pełne gigantycznych roślin. Szczątki tych roślin: skrzypów, widłaków, • paproci, pni drzew, zalewane wodą i bagnami, przysypywane warstwą skał • osadowych, odcięte od dostępu tlenu, poddawane działaniu podwyższonej • temperatury i ciśnieniu ulegały przeobrażeniom, twardniejąc i zamieniając • się w skałę. W ten sposób powstały pokłady węgla.

27. Podział węgli kopalnych • Podział ze względu na zawartość pierwiastka węgla: • Antracyt – ok. 92-94% pierwiastka węgla (jest to twarda odmiana węgla • kopalnego o charakterystycznym połysku ; duża wartość opałowa, • bardzo cenny surowiec), • Węgiel kamienny – ok. 87% pierwiastka węgla (stosowany głównie jako • paliwo), • Węgiel brunatny– ok. 70% pierwiastka węgla (stosowany jako paliwo), • Torf – ok. 60% pierwiastka węgla (stosowany jako opał, podściółka dla bydła, • nawóz, jako materiał izolacyjny w budownictwie, a także w • lecznictwie – preparaty prof. Tołpy). • Wartość opałowa surowców energetycznych to ilość energii cieplnej otrzymywana podczas • spalania określonej ilości paliwa. Wartość ta zależy od zawartości pierwiastka węgla • np. dla antracytu wynosi ona 35000 kJ/kg, a torfu 23000kJ/kg.

28. PIROGENIZACJA węgla(Sucha destylacja, PIROLIZA) • proces rozkładu węgla, polegający na ogrzewaniu go w temperaturze około 1000ºC, • bez dostępu powietrza. • W skutek ogrzewania węgla kopalnego powstaje: • 1) GAZ ŚWIETLNY (GAZ KOKSOWNICZY)- palny, jest mieszaniną wodoru (H2), tlenku • węgla (CO), azotu (N2), amoniaku (NH3), • gazowych związków organicznych, siarkowodoru • (H2S) - stosowany do otrzymywania amoniaku, • w hutnictwie i w elektrociepłow­niach jako opał. • 2) WODA POGAZOWA - to także mieszanina: wody, amoniaku (NH3) oraz soli amonowych • i innych związków organicznych. • 3) KOKS– to stały, porowaty, czarny produkt termicznego rozkładu węgla kamiennego, • zawiera ok. 90% pierwiastka węgla - więcej niż węgiel kopalny i dlatego stosuje się • go jako opał; jest bardziej ekologiczny, gdyż zawiera znacznie mniej siarki. • 4) SMOŁA POGAZOWA (WĘGLOWA)– to czarna, mazista ciecz o intensywnym zapachu; • jest mieszaniną wielu związków organicznych.

29. Produkty otrzymywane ze związków pochodzących z przerobu węgla kamiennego • Węgiel kamienny oprócz stosowania go jako źródła energii, ma bardzo duże znaczenie jako surowiec do otrzymywania wielu cennych substancji, z których z kolei korzysta się dalej w przemyśle chemicznym.

30. SUROWCE ENERGETYCZNE • ROPA NAFTOWA (dawniej olej skalny) – to kolejne po węglach • kopalnych bogactwo naturalne skorupy ziemskiej; jest to ciekła • kopalina złożona z kilku tysięcy węglowodorów gazowych, ciekłych • i stałych wzajemnie w sobie rozpuszczonych. • Ropa naftowa tworzyła się w odległych epokach geologicznych, • na skutek rozkładu szczątków roślinnych i zwierzęcych. • Występuje ona w przyrodzie na głębokości rzędu kilku kilometrów • w postaci złóż, zarówno na obszarze lądów, jak i mórz. • W Polsce główne pokłady ropy naftowej znajdują się w okolicach • Sanoka, Jasła, Krosna, Gorlic i na Pojezierzu Pomorskim.

31. Ropa naftowa w świecie • Wyodrębnianiem związków węgla zawartych w gazie ziemnym i ropie • naftowej oraz ich przeróbką zajmuje się przemysł petrochemiczny • (petra z gr. skała, ropa naftowa dawniej olej skalny).

32. Jakie są właściwości i skład ropy naftowej ? Skład ropy zależy od miejsca wydobycia, głębokości i wieku złoża. Ropa jest cieczą o charakterystycznym zapachu, może być żółta, brązowa lub czarna. Do cech wspólnych wszystkich gatunków ropy należą: palność, znikoma rozpuszczalność w wodzie i gęstość mniejsza od gęstości wody (w granicach od 0,79 do 0,95 g/cm3 – ropa „pływa” po wodzie).

33. Przetwórstwo ropy naftowej • W celu uzyskania z ropy poszczególnych surowców, cennych dla • przemysłu chemicznego, poddaje się ją wielu kolejnym procesom. • Wstępne operacje przeprowadza się w rafineriach. • Największe polskie rafinerie są w Płocku i Gdańsku.

34. Przetwórstwo ropy naftowej Pierwszym etapem rozdzielania jest destylacja (destylacja frakcyjna), którą w skali przemysłowej prowadzi się w wieży o wysokości kilkudziesięciu metrów (kolumny destylacyjne). Jest to metoda oczyszczania i rozdzielania na składniki ciekłej mieszaniny, wykorzystująca różnice w temperaturach wrzenia.

35. Główne produkty (frakcje) destylacji ropy naftowej • Benzyna, czyli mieszanina węglowodorów • o temperaturach wrzenia 40ºC - 180ºC. • Nafta, czyli mieszanina węglowodorów • o temperaturach wrzenia 180ºC - 280ºC. • Olej napędowy, czyli mieszanina węglowodorów • o temp. wrzenia 280ºC - 350ºC. • Mazut, czyli mieszanina węglowodorów • o temperaturach wrzenia ponad 350ºC.

36. Główne produkty (frakcje) destylacji ropy naftowej • Każdy z tych produktów rozdziela się dalej lub poddaje • różnorodnym przemianom chemicznym. • Końcowym wynikiem tych procesów są między innymi • różne rodzaje benzyn do silników samochodowych • i lotniczych, olej napędowy do silników Diesla, olej • opałowy do ogrzewania budynków, rozmaite smary • (m.in. wazelina), oleje smarujące (do silników spalinowych • i przekładni), parafina (do wyrobu świec) i asfalt • (stanowiący nielotną pozostałość po destylacji ropy).

37. Produkty destylacji ropy naftowej • Ropa naftowa i produkty jej destylacji są substancjami • palnymi. Płonącej ropy naftowej, benzyny i nafty nie • można gasić za pomocą wody, gdyż, jako lżejsze od • niej, wypływają na powierzchnię i palą się dalej.

38. Skutki wycieku ropy

39. Ignacy Łukasiewicz Aptekarz i polski wynalazca, twórca przemysłu naftowego. W 1852 roku jako pierwszy Przeprowadził destylację ropy naftowej i wydzielił z niej naftę. Rok później skonstruował pierwszą na świecie lampę naftową, którą zastosowano do oświetleni szpitala we Lwowie.

40. SUROWCE ENERGETYCzne Gaz ziemny – jest gazową mieszaniną jednorodną lekkich węglowodorów, głównie związku zwanego metanem. Gaz ziemny towarzyszy najczęściej złożom ropy naftowej, jego pochodzenie jest takie samo jak ropy. • Stosowany jest głównie jako paliwo w przemyśle, • kuchenkach domowych i palnikach laboratoryjnych. • Pali się mało świecącym, niebieskawym płomieniem.

41. Produkty otrzymywane ze związków pochodzących z przerobu ROPY NAFTOWEJ I GAZU ZIEMNEGO • Ropa naftowa i gaz ziemny, podobnie jak węgiel kamienny, oprócz stosowania ich jako źródeł energii, mają bardzo duże znaczenie w przemyśle chemicznym. Otrzymuje się z nich wiele rozmaitych substancji, będących ważnymi półproduktami w wielu gałęziach tego przemysłu.

42. WĘGIEL W ORGANIZMACH ŻYWYCH Ogrzewanie kartki z napisem wykonanym sokiem z cytryny oraz mlekiem Wiele związków węgla występuje w organizmach żywych: roślinnych, zwierzęcych i w ciele ludzkim. Organizmy żywe składają się przede wszystkim z wody i związków organicznych. Silnie ogrzewając w płomieniu palnika probówki zawierające kaszę, ryż obserwujemy, że wszystkie substancje uległy zwęgleniu. Cechą charakterystyczną związków organicznych jest to, że w ich skład zawsze wchodzi węgiel.

43. związki węgla z wodorem • Związki węgla i wodoru to węglowodory.

44. nie odbarwiają wody • bromowej ani roztworu • manganianu (VII) potasu • odbarwiają wodę bromową i roztwór • manganianu (VII) potasu • przyłączają wodór i fluorowce w reakcji • przyłączenia

45. Metan • jest najprostszym przedstawicielem węglowodorów, • jest głównym składnikiem gazu ziemnego (80-90%), • towarzyszy pokładom ropy naftowej i węgla kamiennego (gaz kopalniany), • nazywany również gazem błotnym (wydobywa się w postaci banieczek • na powierzchnię mokradeł, bagien – palące się „błędne ogniki”), • główny składnik biogazu. • Budowa cząsteczki metanu; • wzór sumaryczny CH4 • model cząsteczki • wzór strukturalny

46. fizyczne Metan chemiczne bezwonny palny nietoksyczny tworzy mieszaniny wybuchowe z tlenem i powietrzem mało aktywny chemicznie (nie odbarwia roztworu nadmanganianu potasu i wody bromowej) ulega reakcji spalania: całkowitego i niecałkowitego gaz - bezbarwny lżejszy od powietrza bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie - gęstość q= 0,665 g/dm3

47. Przebieg reakcji spalania metanu w zależności od ilości reagującego tlenu • SPALANIE CAŁKOWITE – nieograniczony dostęp tlenu

48. Przebieg reakcji spalania metanu w zależności od ilości reagującego tlenu • SPALANIE NIECAŁKOWITE – ograniczony dostęp tlenu

49. Obliczanie zawartości procentowej (% masowy) węgla w metanie w propanie C3H8 mC3H8=3mC+8mH=36u+8u=44u 44u – 100% 36u – x x=82% CH4 mCH4=mC+4mH=12u+4u=16u 16u – 100% 12u – x x=75%

50. ALKANY Węglowodory nasycone, o wzorze ogólnym CnH2n+2, których cząsteczki zawierają wyłącznie wiązania pojedyncze między atomami węgla. • Szereg homologiczny alkanów CH4 (metan), C2H6 (etan), C3H8 (propan), C4H10 (butan), C5H12 (pentan), C6H14 (heksan), C7H16 (heptan), C8H18 (oktan), C9H20 (nonan), C10H22 (dekan) …