3.0 Efnafræði skiptir máli

Efnafræði skiptir máli

Bensín

Breski utanríkisráðherrann Ernest Bevin sagði eitt sinn að „Himnaríki byggist á réttlæti, en jarðríki byggist á alkönum.“ (Reyndar sagði hann „byggist á olíu“ en ekki „byggist á alkönum,“ en það er í raun það sama.) Langmikilvægustu uppsprettur alkana eru jarðgas- og jarðolíulindir heimsins. Talið er að þessar lindir, sem mynduðust fyrir óralöngu, séu aðallega komnar af niðurbroti örsmárra, einfruma sjávarlífvera sem kallast götungar. Jarðgas samanstendur aðallega af metani en inniheldur einnig etan, própan og bútan. Jarðolía er flókin blanda kolvetna sem þarf að aðskilja í hluta og hreinsa frekar áður en hægt er að nota hana.

A photograph of Edwin Drake’s first oil well is presented. — Bensín er takmörkuð auðlind. Hún mun ekki endast að eilífu. (heimild: „Fyrsta olíulindin“ eftir Óþekktan/Library of Congress)

Olíuöldin hófst í ágúst 1859 þegar Edwin Drake boraði fyrstu olíulind heimsins nálægt Titusville í Pennsylvaníu. Jarðolían var eimuð í hluta eftir suðumarki, en það var steinolía með hátt suðumark, eða lampaolía, sem var aðallega sóst eftir, frekar en bensín. Læsi var að verða útbreitt á þeim tíma og fólk vildi betri lýsingu til lestrar en kerti buðu upp á. Bensín var of rokgjarnt til notkunar í lampa og var í upphafi talið úrgangsafurð. Heimurinn hefur þó breyst mikið síðan á þessum fyrstu dögum og nú er það bensín frekar en lampaolía sem er verðmæt.

Olíuhreinsun hefst með hlutaeimingu hráolíu í þrjá meginhluta eftir suðumarki (s.m.): hrábensín (s.m. 30–200 °C), steinolía (s.m. 175–300 °C) og brennsluolía, eða dísilolía (s.m. 275–400 °C). Frekari eiming við lækkaðan þrýsting gefur síðan smurolíur og vax og skilur eftir sig tjöruleifar af asfalti. Eiming hráolíu er þó aðeins fyrsta skrefið í bensínframleiðslu. Það kemur í ljós að hrábensín er lélegt eldsneyti í bifreiðum vegna banka í vél, sem er stjórnlaus bruni sem getur átt sér stað í heitri vél og valdið alvarlegum skemmdum.

Oktantala eldsneytis er mælikvarðinn sem notaður er til að meta bankþol þess. Fyrir löngu varð ljóst að línuleg kolvetni eru mun líklegri til að valda banka í vél en mjög greinótt efnasambönd. Heptan, sem er sérstaklega slæmt eldsneyti, fær grunngildið 0 í oktantölu og 2,2,4-trímetýlpentan, almennt þekkt sem ísóoktan, hefur oktantöluna 100.

Two molecular structures of heptane and 2,2,4-trimethylpentane are represented. The first and second structures have octane numbers equal to 0 and 100, respectively.

Vegna þess hve illa hrábensín brennur í vélum hafa olíuefnafræðingar þróað fjölmargar aðferðir til að framleiða hágæða eldsneyti. Ein þessara aðferða, hvatahreinsun, felur í sér að taka steinolíuhlutann með háu suðumarki (C₁₁–C₁₄) og „brjóta“ hann niður í smærri, greinóttar sameindir sem henta til notkunar í bensín. Annað ferli, sem kallast endurmótun, er notað til að breyta C₆–C₈ alkönum í arómatísk efnasambönd eins og bensen og tólúen, sem hafa verulega hærri oktantölur en alkanar. Lokaafurðin sem fer á tankinn þinn hefur um það bil eftirfarandi samsetningu: 15% C₄–C₈ línulegir alkanar, 25% til 40% C₄–C₁₀ greinóttir alkanar, 10% hringalkanar, 10% línulegir og hringlaga alkenar og 25% arenar (arómatísk efnasambönd).