A fosszilis, más néven nem megújuló
energiaforrások közé olyan kémiai vegyületek tartoznak, amelyek készlete Földünkön
végleges, előbb-utóbb kifogynak, vagy nem lesznek gazdaságosan kitermelhetőek.
Ide tartozik a kőszén, a kőolaj és a földgáz. Utóbbi kettő főként szén (C)
és hidrogén (H) atomokból épül fel, ezért szénhidrogéneknek
nevezzük őket.
6.3.
Hogyan keletkezik a kőszén, a kőolaj és a földgáz?
A legelfogadottabb elmélet szerint ezek a szénhidrogének
nagy mennyiségű, növényi és állati eredetű szerves anyag oxigénszegény környezetben
történő bomlásával keletkeznek, amely nagyrészt tengeri üledékképződés során
történik. A szerves anyag finomszemcsés szervetlen anyagokkal (agyag, márga)
együtt rakódik le. A fokozatosan növekvő üledékréteg súlya alatt a nagy nyomás
és magas hőmérséklet révén alakulnak át szénhidrogénné, és a nagy nyomás miatt
felfelé vándorolnak a pórusos szerkezetű kőzetben. Ez addig tart, amíg az
anyag elér egy át nem eresztő réteget, ahol megreked és elkülönül: alul víz,
felül kőolaj és ha van elég gázanyag akkor a fölött földgáz helyezkedik el
az úgynevezett gázsapkában. A kőolaj a vándorlás miatt nem a keletkezési helyén
(anyakőzetben), hanem az úgynevezett tárolókőzetben található, utólag nehéz
megállapítani, hogy hol is képződött. A jelenleg gazdasági hasznosítás szempontjából
jelentős kőolajtelepek nagyrészt a földtörténeti harmadidőszakban keletkeztek.
A trópusi esőerdők a szénképződés folyamatában játszottak jelentős szerepet.
A szén, elsősorban növényi eredetű szerves anyag anaerob (oxigénmentes) körülmények
között történő lebomlása során keletkezik. Az ehhez szükséges szerves anyag
a földtörténet során nagy mennyiségben elsősorban a gazdag vegetációjú trópusi,
szubtrópusi területek mocsárerdeiben alakult ki.
A kőszén
A szén az élővilág legfontosabb építőeleme, a
világegyetem egyik leggyakoribb eleme. A természetben igen sokféle alakban
fordul elő, megtalálható elemi állapotban (Mit jelent az elem, elemmolekula
kifejezés?) - gyémánt, grafit, fullerén -; ásványokban - mészkő, dolomit -
(Mi a mészkő összegképlete?); szerves vegyületekben - szőlőcukor - (Mi a szőlőcukor
összegképlete?); és az élővilágban. Mindezek mellett mesterségesen is előállítható.
A kőszén nem elemi szén, hanem bonyolult
szénvegyületek keveréke. A kőszén kialakulásának egymást követő fokozataiban
nő a széntartalom: az első fokozat a tőzeg, amelyet a lignit, majd a barnakőszén
(60-70% széntartalom), a feketekőszén (80% feletti széntartalom) és az antracit
(90% feletti karbontartalom) követ.
6.4.
Az alábbi táblázat segítségével készítsd el a világ kőszénkészletének keletkezési
térképét!
6.5. Írd fel az elemi szén
elektronszerkezetét!
6.6. Töltsd ki a táblázatot!
ÁSVÁNYI SZENEK |
| név |
jellemzői |
fűtőérték |
jelentős előford. világ |
jel. előford. hazánk |
tőzeg
|
|
|
|
|
lignit
|
|
|
|
|
barnaszén
|
|
|
|
|
feketeszén
|
|
|
|
|
antracit
|
|
|
|
|
6.7.
Mennyi energia szabadul fel 50 kg barnakőszén elégetésekor?
6.8. 130 kg lignit hány kg vizet tartalmaz körülbelül?
6.9. Melyikből nyerhető több energia? 80 kg feketeszén, 80 kg kőolaj, 80 kg
földgáz.
6.10. Az ábrák segítségével nevezd meg milyen két fő kitermelési módja van
a kőszénnek? Melyik kitermelési mód, milyen környezeti károkat okozhat?
Az előzőekben már sok mindent
megtudtunk a kőszénről, s talán még a maikor kisgyermekei is tudják, hogy
tüzelőanyagként lehet hasznosítani. A XIX. század elejétől azonban másként
is hasznosítják. Száraz lepárlással, levegő kizárásával magas hőmérsékletre
hevítik, és így értékes anyagok keletkeznek belőle. Többek között kőszéngáz,
melyet fűtésre használnak valamint koksz, mely tiszta szén. A fa is alávethető
ilyen folyamatnak, melynek során keletkezik a faszén, valamint alkohol, ecetsav,
aceton stb.
Kőolaj és földgáz
A kőolaj és a földgáz a szerves vegyületekhez,
azokon belül a szénhidrogénekhez tartozik, mivel szén és hidrogén atomokból
épülnek fel. A legegyszerűbb szénhidrogének a vezetékes gáz (metán, etán)
és a propán-bután gáz (propán, bután) alkotói.
6.11.
Az ábra segítségével válaszolj az alábbi kérdésekre!
Hányszoros kovalens kötés van a földgázt alkotó vegyületekben?
Mit jelent az összeg- és a szerkezeti képlet kifejezés?
A képletek segítségével rajzold fel az alábbi összegképletű vegyületek szerkezeti
képletét!
6.12. A képletek segítségével rajzold fel
az alábbi összegképletű vegyületek szerkezeti képletét!
6.13. Az oktánból hányféle szerkezeti képletet sikerült összeraknod?
6.14. A következő linkek felhasználásával jelöld hazánk és a világ
kőszén, kőolaj és földgáz -lelőhelyeit!
A molekulát felépítő atomok kapcsolódási sorrendjét a molekula
konstitúciójának nevezzük. Az azonos összegképletű, de eltérő
kapcsolódási sorrendű molekulákat pedig egymás konstitúciós izomerjeinek.
A kőolaj több ezer szénvegyület keveréke. Ezek nagy többsége cseppfolyós és
abban oldott szilárd halmazállapotú telített szénhidrogén.
Az alkotórészeket eltérő forráspontjuk alapján választják el egymástól. Ezt
a módszert frakcionált desztillációnak nevezzük.
szénhidrogén,
telített szénhidrogén, telítetlen szénhidrogén, konstitúció, fűtőérték
hő Pl.: benzinégése
mozgási
hang
elektromos
Széntartalmú
tüzelőanyagok minősége