VY_32_INOVACE_7_2_7 Ing. Jan Voříšek  Dokážete na základě vašich znalostí říct, kde by se mohly alkany používat?  Nejvíce se směsi alkanů používají.

Prezentace na téma: "VY_32_INOVACE_7_2_7 Ing. Jan Voříšek  Dokážete na základě vašich znalostí říct, kde by se mohly alkany používat?  Nejvíce se směsi alkanů používají."— Transkript prezentace:

1

2 VY_32_INOVACE_7_2_7 Ing. Jan Voříšek

3  Dokážete na základě vašich znalostí říct, kde by se mohly alkany používat?  Nejvíce se směsi alkanů používají v těchto oblastech:  - pohonné látky (benzín, motorová nafta, letecký petrolej),  - paliva ( zemní plyn,propan-butan, lehké topné oleje),  - mazadla.

4  V chemickém průmyslu a laboratořích se směsi alkanů používají např. jako:  - rozpouštědla nepolárních látek,  - při extrakcích různých látek,  - při dělení různých látek např. při chromatografii, vytřepávání apod.  Dokáže někdo vysvětlit, co to je extrakce?

5  Extrakce neboli vyluhování je metoda získávání látek z různých, většinou přírodních materiálů. Vyluhovávají se hlavně tuky, barviva a různé cenné složky. Pro extrakci je velice důležité rozpouštědlo, protože při extrakci přecházejí extrahované látky do jediné fáze - do fáze rozpouštědla, většinou kapalné. Extrakci lze provádět za tepla i za studena.  Obr.1: Extrakce

6  Čisté alkany slouží v organické chemii jako výchozí látky k chemickým syntézám.  Některé slouží jako standardy (viz např. oktanové číslo, cetanové číslo).

7  Nejjednodušší uhlovodík je methan CH 4.  Při normální teplotě to je bezbarvý, nejedovatý plyn bez barvy a zápachu. Je lehčí než vzduch.  Hlavním zdrojem je zemní plyn.

8  Molekula methanu má tvar pravidelného čtyřstěnu, v jehož těžišti se nachází uhlíkový atom a v jehož vrcholech se nacházejí vodíkové atomy.  Obr.2: Molekula methanu

9  Bod samozážehu je poměrně vysoký : 595 °C, ale ve směsi se vzduchem (kyslíkem) stačí malá elektrická jiskra nebo otevřený plamen a může dojít explozi.  CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O  Obr.3: Značka hořlavé látky

10  Methan se přirozeně vyskytuje v atmosféře, kam se dostává zejména jako produkt rozkladu látek biogenního původu (bioplyn).  Pod zemí se vyskytuje:  - jako hlavní složka zemního plynu,  - jako součást důlního plynu v dolech,  - rozpuštěný v ropě.

11  V laboratoři se může methan připravit reakcí trikarbidu tetrahliníku s vodou:  Al 4 C 3 + 12 H 2 O 3 CH 4 + 4 Al(OH) 3

12  Spalováním methanu za nedostatečného přístupu vzduchu se získávají např. saze, které se používají:  Ví někdo, na co použijeme saze?  - pro výrobu tiskařské černi,  - jako plnivo do kaučukových směsí (např. na výrobu pneumatik).  CH 4 + O 2 C + 2 H 2 O

13  Částečná oxidace methanu vodní parou za vysokých teplot (850 o C) a katalyzovaná niklem vede ke vzniku směsi CO a H 2, která bývá nazývána jako vodní plyn.  CH 4 + H 2 O Ni 850 o C CO + 3 H 2

14  Při částečné oxidaci methanu za podstatně vyšších teplot (1500 o C) vzniká ethyn (acetylen), který je základní surovinou pro řadu organických syntéz a pro svařování a řezání kovů.  6 CH 4 + O 2 2 HC CH + 2 CO + 10 H 2

15  Zajímavá je reakce směsi methanu,kyslíku a amoniaku za vzniku kyanovodíku a vody.  2 CH 4 + 3 O 2 + 2 NH 3 2 HCH + 6 H 2 O  Kyanovodík se používá pro výrobu polyakrylonitrilových vláken.  Uvedená reakce je zajímavá proto, že se zřejmě uplatnila při vývoji naší Země.  Bylo prokázáno, že účinkem elektrických výbojů mohou tyto látky reagovat za vzniku aminokyselin, které patří mezi základní látky organismů.

16  Ethan C 2 H 6 se vyskytuje také v zemním plynu a ropě.  Laboratorně se připravuje dekarboxylací sodné soli kyseliny propanové CH 3 CH 2 COONa s NaOH:  CH 3 CH 2 COONa + NaOH C 2 H 6 + Na 2 CO 3

17  Průmyslově se ethan vyrábí katalytickou hydrogenací ethenu nebo ethynu.  Průmyslový význam má podobný jako methan: výchozí látka pro organické syntézy, organické rozpouštědlo apod.

18  Propan C3H8 a butan C4H10 jsou v malém množství obsaženy v ropě a zemním plynu a tvoří „odpad“ při výrobě syntetického benzínu.  Dají se lehce zkapalnit, jsou hořlavé a mají velkou výhřevnost. Proto se využívají jako palivo v místech, kde není vybudována plynovodní síť.  Také se využívají jako pohonná látka do spalovacích motorů.  Z obou plynů se vyrábějí nenasycené uhlovodíky, které jsou základními sloučeninami pro výrobu některých umělých hmot.

19  Cyklohexan je rozpouštědlo a slouží jako surovina pro výrobu benzenu, který se z něj získává katalytickou dehydrogenací: C 6 H 12 Ni C 6 H 6 + 3H 2  Obr.4: Cyklohexan

20  Zdroj informací:  McMURRY, John. Organická chemie. Vydání první. Vydalo Vysoké učení technické v Brně – nakl. VUTIUM, Brno, 2007. Počet stran 1260. ISBN 978-80-214- 3291-8 (VUT v Brně).  VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Třetí doplněné vydání. Vydalo SPN-pedagogické nakladatelství, a.s., Praha, 1996. Počet stran 368. ISBN 80-85937-08-5.  HONZA, Jaroslav, MAREČEK, Aleš. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 2.díl. Druhé přepracované vydání. Vydalo Nakladatelství Olomouc, 1998. Počet stran 232. ISBN 80-7182-056-3.

21  Obr.1: Extrakce http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Kaffeemaschine_fcm.jpg http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Kaffeemaschine_fcm.jpg Staženo: 1.4.2012, autor: Frank C. Müller  Obr.2: Molekula methanu http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Methan_geom2.PNG http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Methan_geom2.PNG Staženo 1.4.2012  Obr.3: Značka hořlavosti http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Hazard_F.svg http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Hazard_F.svg Staženo: 1.4.2012  Obr.4: Cyklohexan http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Strukturformel_Cyclohexan.png Staženo 1.4.2012

22  Téma sady: Studium uhlovodíků  Vzdělávací oblast: Člověk a příroda  Vzdělávací obor:Chemie  Tematický okruh:Organická chemie  Autor: Ing. Jan Voříšek  Rok vytvoření materiálu: 2012  Název materiálu: Přehled nejvýznamnějších alkanů a cykloalkanů. .  Jazyk:čeština  Očekávaný výstup:Žák popíše nejdůležitější zástupce alkanů a cykloalkanů tj. vlastnosti, výrobu a použití.  Klíčová slova: organická chemie, alkany, methan, propan, butan, cyklohexan.  Druh učebního materiálu:prezentace s aktivizací žáka  Cílová skupina:žák  Stupeň a typ vzdělávání:gymnaziální vzdělávání  Typická věková skupina:16 -19 let   Pokyny pro práci s materiálem: Prezentace je využitelná jako výklad učiva na dané téma. V materiálu jsou začleněny otázky, které aktivizují žáky a umožňují žákům zamyšlení nad jednotlivými body tématu.