- Introdução
A maior parte de toda a energia usada no planeta deriva dos combutíveis fósseis, que são petróleo, gás natural e o carvão mineral. Consequentemente as reservas mundiais destes combustíveis serão inevitavelmente esgotadas. No caso do carvão, há a previsão de que se esgote no ano de 2250.
Dentre os combustíveis fósseis existentes na natureza, o carvão mineral é o mais abundante, sendo que cerca de 50 países exploram minas de carvão. Sua exploração inicial foi a grande precursora da Revolução Industrial no século XIX. Já nos dias atuais, é responsável por cerca de 40% da energia elétrica gerada no mundo. Além disso, o uso do carvão é necessário para a produção de ferro e aço nas indústrias siderúrgicas. Porém, a partir da década de 1960 o petróleo passou a ser o principal recurso energético mundial.
- Origem do Carvão
O carvão surgiu há aproximadamente 300 milhôes de anos, no período Carbonífero. Neste período os continentes apresentavam regiões pantanosas com muitas florestas nas quais troncos, galhos e todo o tipo de restos de vegetais caiam nas águas estagnadas, amontoando-se no fundo.
Conforme amontoavam-se sob a cobertura fornecida pelas águas ficava cada vez mais díficil o contato da matéria orgânica com o oxigênio. Assim, bactérias anaeróbicas transformavam os restos vegetais em uma massa gelatinosa e amorfa, chamada turfa, que é o primeiro estágio de formação do carvão e é um material com reduzido poder calorífico porque tem baixo conteúdo de carbono (55% a 65%).
Divergentes condições do terreno permitiram que os restos vegetais fossem compactados, soterrados e atacados pelas bactérias anaeróbicas por um longo período de tempo, o que levou a uma série de reações que eliminou o oxigênio, o nitrogênio e outros elementos existentens no vegetais, retendo o carbono. O resultado é um material cada vez mais rico em carbono que, dependendo da porcentagem, recebe os nomes de linhito, hulha (carvão betuminoso), antracito e grafita, que pode apresentar até 100% de carbono. Quanto a aparência, esta também sofre alteração: linhito varia do marrom ao preto e apresenta restos de vegetai; a hulha é negro-acinzentada; o antracito, preto brilhante, com consistência de rocha; a grafita, preto-acinzentada brilhante.
Pode-se dizer que quanto mais antigos forem os depósitos de carvão na natureza, mais ricos em carbono e de melhor qualidade eles serão. Isso porque o enrriquecimento do carbono depende do tempo e das condições (fossilização por carbonização).
- Carvão: fonte de substâncias aromáticas
Os hidrocarbonetos aromáticos simples são provenientes de duas fontes principais: carvão e petróleo. O carvão é uma mistura complexa composta principalmente de grandes arranjos de anéis benzênicos ligados uns aos outros. A degradação térmica do carvão ocorre quando aquecido a 1000 ºC na presença de ar, levando à formação de uma mistura de produtos voláteis denominados alcatrão de hulha. A destilação fracionada do alcatrão de hulha produz benzeno, tolueno, xileno (dimetilbenzeno), naftaleno e muitos outros compostos aromáticos.
Destilação seca da hulha
A hulha ou carvão de pedra é o carvão fóssil mais abundante e mais importante. Às vezes, ele é encontrado próximo da superfície, porém mais frequentemente entre 400 e 1.000 m de profundidade. Uma vez extraída, a hulha é aquecida em retortas, na ausência de ar (ou pegaria fogo), por um processo denominado destilação seca ou pirólise. Resultam então quatro frações principais:
- Hidrocarbonetos aromáticos
1- Nomenclatura e exemplos:
A nomenclatura dos hidrocarbonetos não segue uma norma fixa e vários destes compostos possuem nomes próprios. No entanto, a maioria deles é nomeada de acordo com os mesmos termos usados nas demais nomenclaturas: radicais, prefixos, infixos e sufixos. Grande parte destes compostos têm como cadeia principal o benzeno. Alguns exemplos importantes:
2- Estrutura e estabilidade do benzeno
O mais comum dos compostos aromáticos é o benzeno. Sua estrutura é um anel com seis átomos de carbono e três duplas ligações conjugadas. Essa estrutura é plana, pois só existem carbonos sp2 (geometria trigonal plana), e o ângulo de ligação entre eles é de 120º. Além disso, as ligações entre os carbonos no anel aromático têm o mesmo tamanho, sendo intermediárias entre uma ligação simples e uma ligação dupla. A representação do anel aromático com um círculo no meio indica a ocorrência do fenômeno da ressonância, isto é, os elétrons são deslocados. No anel isto ocorre provavelmente pela ação das ligações sigma, que, por estarem muito comprimidas, forçam as ligações pi a se deslocarem ciclicamente pelo anel, permitindo uma maior distensão destas ligações. Por ser um anel de duplas conjugadas, as nuvens pi no benzeno assumem um aspecto contínuo.
3- A aromaticidade
Para que um composto seja classificado como aromático, deve seguir rigorosamente três regras: Deve ter estrutura cíclica e plana e deve ter 4n + 2 elétrons pi, onde n é obrigatoriamente um número inteiro. Portanto, no anel aromático não pode existir carbonos sp3 (exceto como radicais), que têm geometria tetraédrica. Veja alguns exemplos:
- Conclusão
O carvão mineral é extremamente útil por ser uma fonte de matéria prima e energia. Sua formação está relacionada ao acúmulo de restos de vegetais sob camadas de água estagnada, que, com o tempo sofrem a ação bacteriana que aumenta o teor de carbono no carvão.
A carvão é formado por hidrocarbonetos aromáticos, sendo que a hulha é a principal fonte. Seu processo de destilação seca produz frações nos três estados físicos. Da destilação fracioanda da parte gasosa (alcatrão) obtêm-se os hidrocarbonetos aromáticos.
- Auto-Avaliação
Desta vez os integrantes do grupo não puderam se reunir, entretanto o conteúdo desta postagem foi feita de maneira conjunta via internet, logo a nota que deverá ser atribuída têm de ser de forma igualitária a todos os membros do grupo.
- Referências Bibliográficas
http://www.oocities.org/vienna/choir/9201/aromaticos.htm
http://www.profpc.com.br/Exercícios%20de%20Química/Setor%20Omega/Ômega%20-%20Módulo%2039.pdf
Nenhum comentário:
Postar um comentário