Байгалийн хий: томъёо. Химийн томъёо хий. Байгалийн хийн бүх төрлийн

Өнөөдөр бид хий нь төрөл бүрийн мэднэ. Эдгээр хүмүүсийн зарим нь зарим бүтээгдэхүүн зэрэг урвалын үр дүнд өөрсдийгөө үүссэн, химийн лабораторийн арга хүлээн авч уулзлаа. Ямар хий байгаль үйлдвэрлэсэн байна вэ? гол зэрэг хий нь байгалийн, байгалийн гаралтай дөрвөн байна:

• Байгалийн хий, хэний CH _{4 томъёо,}
• Азот, N _2;
• устөрөгч, H _2;
• нүүрстөрөгчийн давхар исэл, CO _2.

хүчилтөрөгч, хүхэрт ус төрөгч, аммиак, - Мэдээж хэрэг, бусад зарим байдаг идэвхгүй хий, нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн. Гэсэн хэдий ч дээрх хүмүүсийн хувьд үндсэндээ чухал ач холбогдолтой ба түлш болгон, түүний дотор өөр өөр зорилгоор ашигладаг.

байгалийн хий гэж юу вэ?

Байгалийн хий, ийм шинж чанар бидэнд өгч буй гэж нэрлэдэг. Энэ агуулга нь дэлхийн дотоодод нь химийн урвалын үр дүнд салбарт олж авсан хэмжээнээс илүү өндөр, илүү байгаа юм.

Энгийн байгалийн хий, метан гэгддэг, гэхдээ энэ нь үнэн биш юм. Та хийн фракц бүрэлдэхүүнд харах юм бол, бид түүний дараагийн хэсэг бүрэлдэхүүнийг харж болно:

• метан (96%);
• этан,
• пропан,
• бутан;
• устөрөгчийн;
• нүүрстөрөгчийн давхар исэл,
• азотын;
• хүхэрт ус төрөгч (жижиг, ул мөр дүн).

хэд хэдэн нь хольж - Тиймээс, энэ нь байгалийн хий гарч аяндаа үүсэх хий.

Байгалийн хий: Формула

метан, этан, пропан ба бутан - харах, байгалийн хий, химийн цэгээс шугаман нүүрсустөрөгчийн энгийн бүтэц нь холимог юм. Гэсэн хэдий ч, бүх метаны томоохон хэмжээгээр хойш хүлээн зөвшөөрөгдсөн ерөнхий томъёо байгалийн хийн шууд томъёо метан илэрхийлж байна. Тиймээс энэ нь эргээд тухайн байгалийн хийн метан CH ₄ химийн томъёо _нь.

Үлдсэн бүрэлдэхүүн химийн дараах эмпирик томъёог байна:

• этан - C ₂ H _6;
• пропан - C ₃ H _8;
• бутан - C ₄ H _10;
• Нүүрстөрөгчийн давхар исэл - CO _2;
• Азотын - N _2;
• H - H _2;
• хүхэрт ус төрөгч - H ₂ С.

Ийм бодисын холимог, байгалийн хий юм. Түүний гол Формула метан нийлмэл нүүрс агуулга нь түүний маш бага байгааг харуулж байна. Энэ нь өнгөгүй, бүрэн цэг тамхи татдаг шарахын тулд чадвар, түүний физик шинж, нөлөөлдөг. нь бусад гишүүд ч гомолог цуврал (цуврал шаталтын үед ханасан нүүрсустөрөгчид, эсвэл alkanes) хар утаатай дөл үүсгэдэг.

шинж чанартай байх

мөн чанар, энэ нь хий гүн далд, тунамал чулуулгийн зузаан, нягт давхарга байдаг. шинж чанартай байгалийн хийн гаралтай хоёр гол онол байдаг.

1. тектоник хөдөлгөөний онол чулуулаг. Энэ онол дэмжигчид нүүрсустөрөгч дэлхийн хэвлийд агуулагдах үргэлж тектоник хөдөлгөөн, танах хүртэл үр дүнд гарч байна гэж үзэж байна. Газрын тос, байгалийн хий - өндөр даралт болон температурын өөрчлөлтийн дээд талд хоёр байгалийн эрдэс химийн урвалын үр дүнд тэднийг болгож байна.
2. Оюутнууд онол нь байгалийн хийн бий болсон өөр нэг аргыг санал болгож байна. нүүрстөрөгч болон устөрөгч, түүний үүсэх нь байгууллага нь ихэвчлэн эдгээр элементүүдийн энэ гариг нь энэ өдрийг хүртэл байгаа бүх амьд зүйлийг шиг гарч баригдсан оролцлоо органик амьтдыг амьдарч байсан гэдгийг харуулж байна - томъёо нь чанарын найрлагыг харуулж байна. Цаг хугацаа өнгөрөхөд, үхсэн ургамал, амьтны үлдэгдэл далайн шал, аль нь ч хүчилтөрөгч байхгүй байсан ч нян задарч, органик асуудлыг дахин боловсруулах боломжтой доор унажээ. биомассын агааргүй задралын үр дүнд гарсан бөгөөд ирсэн хэдэн сая жилийн турш, хоёр эрдэс баялгийн эх сурвалж - газрын тос, байгалийн хий. Нэг нь аль алиных нь Иймээс үндэс - энэ нь нүүрсустөрөгч болон хэсэгчлэн бага молекул жинтэй бодис. байгалийн хий, газрын тосны химийн томъёо нь үүнийг нотолж байна. Гэсэн хэдий ч, өөр өөр нөхцөл, өөр өөр бүтээгдэхүүн ил үед үүссэн байна: өндөр даралт, температур - хий, бага - газрын тос.

Өнөөдөр, гол талбарууд, байгалийн хийн нөөц зэрэг ОХУ, АНУ, Канад, Иран, Норвеги, Нидерланд зэрэг улс орнууд байдаг.

байгалийн хий нэгтгэн, түүний төлөв мэдээгээр үргэлж зөвхөн хийн төлөвт агуулагдаж болохгүй. конденсаци хэд хэдэн тохируулгууд байдаг:

1. хийн газрын тосны молекулууд ууссан.
2. Хийн ус молекулууд ууссан.
3. Хийн hydrates хатуу болдог.
4. хийн нэгдэл - хэвийн нөхцөлд.

Эдгээр улсуудын бүр өөрийн талбарыг байдаг, хүн нь маш үнэ цэнэтэй байдаг.

лабораторийн болон үйлдвэрлэлийн авах

байгалийн хийн үйлдвэрлэлийн газруудад гадна лабораторид үүнийг авахын тулд хэд хэдэн арга байдаг. Эдгээр аргууд Гэхдээ мэдээж зөвхөн бүтээгдэхүүний жижиг бүлэглэн нь, байгалийн хий зардал лабораторийн нийлэгжлийн хэрэгжүүлэх оноос хойш ашиглаж болно ашигтай биш юм.

Лабораторийн арга:

1. Гидролиз бага молекул нэгдэл - хөнгөн цагааны карбидын: AL ₄ C ₃ + 12H ₂ O = 3CH ₄ + 4AL (OH) _3.
2. шүлтийн байлцуулан Натрийн ацетат: CH ₃ COOH + NaOH = CH ₄ + Na ₂ CO _3.
3. дараа нь уг хийгээ эхлэн: CO + 3H ₂ = CH ₄ + H ₂ О.
4. нүүрс, устөрөгчийн - - өндөрлөг температур, даралт нь энгийн бодисоос.

Байгалийн хийн метан томъёоны химийн томъёо, тусгалаа олсон учраас л alkanes онцлог урвал, онцлог нь тухайн хий.

аж үйлдвэр, байгалийн хадгаламж, фракц нь дараагийн шатны боловсруулалтын метан олборлох үйлдвэрлэсэн. Мөн бүтээгдэхүүний хийн цэвэрлэх хэрэгцээнд шаардлагатай байдаг. Байгалийн хийн метан дараа томъёо нь агуулсан бүрэлдэхүүн нь зөвхөн хэсгийг харуулж байна. ахуйн хэрэглээний метан өөр ямар ч бодис агуулсан цэвэр байгалийн хий хэрэгтэй. Салгаж этан, пропан, бутан болон бусад хий нь бас өргөнөөр ашиглаж байна.

физик шинж чанар

хийн тэгшитгэл нь тэр байх ёстой юу физик шинж чанар санааг өгч байна. шинж чанар ямар үзье.

1. үнэргүй, хатуу Өнгөгүй.
2. Ойролцоо үр нягтрал 0,7-1 кг / м ³ хооронд хэлбэлзэж ^байна.
3. 650 ⁰ С-шаталтын температур
4. агаараас бараг хоёр дахин хөнгөн.
5. хий нь нэг куб метр шаталтаас гаргасан дулаан, 46 сая жоуль тэнцүү.
6. Агаарын хий өндөр концентраци (15 гаруй%) маш тэсрэх юм.
7. 130 тэнцэх хэмжээний түлш үзмэр октаны тоо болгон ашиглаж үед.

цэвэр байгалийн хийн зөвхөн тусгай эмчилгээ ургамал (ургамал), чулуужсан олборлох газар дээр нь босгосон байна дамжуулан өнгөрч дараа олж авсан байна.

програм

хэд хэдэн гол газар байдаг байгалийн хий ашиглах. түүний үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг, томъёо CH ₄ ашигласан байгалийн хий, хольц бусад бүх бүрэлдэхүүн хэсэг нь гадна дараа.

амьдралын 1. Хэрэглэгчийн хүрээ. Энд энэ нь хийн хоол хийх, орон сууцны барилга, халаалт, түлш бойлер гэх мэт нь хэлнэ. хоол ундаа хийхэд ашигладаг байгалийн хий, mercaptans бүлэгт хамаарах тусгай бодис нэмнэ. Энэ нь хийн хоолой болон бусад алдаа доголдол хүмүүс үүнийг үнэр, арга хэмжээ авч болно алдагдах тохиолдолд хангахын тулд юу хийж байна. Дотоодын хийн хольц (пропан, бутан холимог юм) их агууламж маш тэсрэх юм. Mercaptans мөн байгалийн хийн тодорхой, эвгүй үнэр болгож байна. томъёо тэдэнд өвөрмөц өгдөг бөгөөд ийм хүхэр, фосфор зэрэг элементүүдийн бүрдэнэ.

2. Химийн үйлдвэрлэл. Энэ газар нутагт, нэгдлийг үйлдвэрлэх олон чухал урвалын гол эхлэх материал, нэг нь байгалийн хий, томъёо нь энэ нь оролцож болно нэгтгэл нь харуулж байна:

• хуванцар, салбарын бараг бүх салбарт хамгийн нийтлэг орчин үеийн материаллаг үйлдвэрлэлд үндэс;
• ethynyl, устөрөгчийн цианид болон аммиак нийлэгжилт нь түүхий эд. Сами ирээдүйд эдгээр бүтээгдэхүүн нь олон синтетик утас болон бөс материалууд, бордоо, барилгын тусгаарлагч үйлдвэрлэл явагтун;
• резин, метанол, органик хүчлүүд - метан болон бусад бодисоос үүсдэг байна. Хүний амьдралын бараг бүх салбарт ашиглаж байна;
• полиэтилен болон бусад олон нэгдлүүд синтетик шинж чанар метан талархах хүлээн авч уулзлаа.

3. түлш болгон ашиглах. Түүнээс гадна хүний үйл ажиллагааны аль ч төрлийн, ширээний чийдэн, дулааны цахилгаан станц нь тохиромжтой төрөл дүүргэх авахуулаад. түлшний Энэ төрлийн бүх өөр арга цаана нь экологийн хувьд үнэн зөв, зохистой гэж үзэж байна. Гэсэн хэдий ч, метаны шаталтын бусад органик материал болгон нүүрстөрөгчийн давхар ислийг үүсгэдэг. Мөн тэрээр дэлхийн хүлэмжийн нөлөөний шалтгаан болох нь мэдэгдэж байна. Тиймээс ард түмэн бүр ч илүү цэвэр, дулааны эрчим хүчний өндөр чанартай эх сурвалж даалгавар олох ёстой.

Энэ нь байгалийн хий ашигладаг бүх үндсэн эх үүсвэр юм. Формула түүнийг та нар бүх нарийн хэсгүүдийг авах бол энэ нь бараг л сэргээгдэх нөөц, та маш их хийх ёстой л цаг хугацаа харуулж байна. Байгалийн нөөцийн хэмжээ, ОХУ-ын боловч бусад олон улс орнууд нь зөвхөн экспорт дамжуулан олон зуун жилийн турш үргэлжлэх болно, учир нь байгалийн хийн нөөцтэй манай улс маш азтай юм.

азотын

Энэ нь байгалийн тос, байгалийн хийн орд газрын нэг хэсэг юм. Үүнээс гадна, байгалийн хийн агаар дахь хэмжээ нь том хэсгийг (78%) эзэлж болон чулуулаг бүрхүүлийн нитрат, байгалийн нэгдлийн хэлбэрээр тохиолддог.

Энэ нь энгийн бодисын хувьд бараг организм азот амьдарч байсан. томъёо N≡N, химийн бондын хувьд, хэлбэр ₂ Н, эсвэл. Ийм хүчтэй холбогдуулан байгаа нь ердийн нөхцөлд молекулууд нь өндөр тогтвортой байдал болон химийн inertness харуулж байна. Энэ нь агаар мандал дахь чөлөөт хэлбэрээр энэ хий нь их хэмжээний оршин тогтнох боломжийг тайлбарласан юм.

тогтмол азотын тухайн организмын чадвартай энгийн агуулгад - rhizobia. Тэд дараа нь байгалийн хийн үйлдвэрийн илүү тохиромжтой хэлбэртэй боловсруулсан бөгөөд ингэснээр ургамлын үндэс систем бүхий ашигт малтмалын хоол тэжээл агуулдаг.

хэлбэрээр мөн чанар азот байгаа нь хэд хэдэн үндсэн нэгдлүүд байдаг. дараах томъёо:

• исэл - NO _2, N ₂ O, N ₂ O _5;
• хүчил - азотын болон азотын HNO ₂ HNO ₃ (агаарт мэтээс аянга хаягдал үйлдвэрлэсэн);
• нитрат - _3, нано _3, гэх мэт KNO.

Хүн азотын хий, харин шингэн төлөвт нь зөвхөн ашиглагддаг. Энэ нь -170 ⁰ С, энэ нь ургамлын болон амьтны эдийг олон материал хөлдөөх тохиромжтой болгодог доош температурт шингэн болох чадвартай байдаг. Шингэн азот өргөнөөр ашиглах яагаад анагаах ухаан юм байгаа юм.

аммиак - Мөн азотын гол холболт нь нэг олж авах нь үндэс юм. бодисын үйлдвэрлэл даацтай, энэ нь өргөн (эм резин, будаг, хуванцар, нийлэг нарийн ширхэгтэй, органик хүчил, будаг үйлдвэрлэл, тэсрэх гэх мэт), өрхийн үйлдвэрлэлд ашиглаж байна гэх мэт.

нүүрстөрөгчийн давхар исэл

бодисын томъёо гэж юу вэ? Нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO ₂ гэж бичсэн _байна. молекул сул цагаан, хос хатуу химийн нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч хоёрын хооронд хүчний Covalent бонд. Энэ нь хэвийн нөхцөлд молекул тогтвортой байдал, inertness харуулж байна. Энэ баримт нь агаар мандал дахь чөлөөт нүүрстөрөгчийн давхар исэл оршин баталсан байна.

Энэ материал нь байгалийн хий, газрын тос, нэг бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд мөн гэж нэрлэгддэг хүлэмжийн хийн нөлөө учруулж, дэлхийн дээд агаар мандалд хуримтлагдана.

нүүрстөрөгчийн давхар ислийн асар их хэмжээний органик түлш ямар шаталтын үед бий болсон юм. нүүрс, мод, байгалийн хий болон бусад түлш эсэх, бүрэн гүйцэд шаталт үүсэх ус, бодисыг үр дүнд.

Тиймээс энэ нь агаар мандалд өөрийн хуримтлал нь зайлшгүй юм болж байна. Тиймээс орчин үеийн нийгэмд чухал үүрэг өөр нэг хувилбар, түлш хүлэмжийн хийн нөлөөллийг багасгадаг хайх юм.

устөрөгчийн

Байгалийн ашигт малтмалын бүрэлдэхүүнд гарсан бас нэг авирч нэгдэл - устөрөгч юм. Түүний томъёо Хийн - H _2. Өнөөдөр бүх мэдэгдэж байгаа асуудлыг хамгийн хялбар.

шүлтийн металлууд болон галоген дунд - тогтмол систем нь тусгай шинж ачаар хоёр байр суурь эзэлдэг. нэг электроныг байх нь (металл шинж чанар, нөхөн сэргээх) болгон өгөх чадвартай байдаг ба (металл бус шинж чанартай, исэлдүүлэх) хүлээн авдаг.

хэрэглээний гол газар - байгаль орчинд ээлтэй түлш, үүний төлөө судлаачид ирээдүйг харж байна. шалтгаан:

• Энэ хий хувьцааны хязгааргүй тоо;
• шаталтын үр дүнд үүсэх л ус юм.

Гэсэн хэдий ч, эрчим хүчний эх үүсвэр болгон устөрөгч иж бүрэн технологийн хөгжүүлэлт үргэлжилсэн хэвээр нь олон ялгааг сайжруулах хэрэгтэй.

тооцоо масс, нягт, Хий ба эзлэхүүний хувьд томъёо

физик болон химийн хий зохицуулахын тулд хэд хэдэн үндсэн арга хэрэглэнэ. Жишээ нь, тооцоо томъёо юм, ийм хийн массын хамгийн чухал үзүүлэлтийн нэг бол:

м = V *-р,-р үүгээр - түүний эзлэхүүн - нь шинж чанар, V нягт юм.

Жишээ нь, бид хэвийн нөхцөлд 1 куб метр байгалийн хийн эзлэхүүний жинг тооцох хэрэгтэй бол, дараа нь бид лавлах материалд түүний нягт стандартын дундаж утгыг авна. Энэ нь 0.68 кг / м ³ тэнцүү байх ^болно. Одоо бид, байгалийн хийн хэмжээ, нягтрал мэддэг гэж томъёоны тооцоо юм маш шаардлагыг хангасан. Дараа нь:

м (CH ₄₎ куб метр багасах зэрэг = 0.68 кг / м ³ * 1 ^м3 = байх 0,68 кг.

Формула хийн хэмжээ, эсрэгээр, масс, нягт үзүүлэлтийн бүрдэнэ. Энэ нь бид дээрх тохиргооны утгыг илэрхийлж болно, юм:

V = м /-р, дараа нь метаны 2 кг хэмжээний стандарт нөхцөлд 2 / байх 0,68 = 2.914 м ³ тэнцүү ^байна.

Мөн илүү нарийн төвөгтэй тохиолдолд (нөхцөл стандарт бус байгаа үед) Mendeleyev-Clapeyron тэгшитгэл, хэлбэртэй байна ашигласан жин, хийн хэмжээг тооцох:

P * V = м / М * R * T, хаана P - хийн даралт, V - түүний хэмжээ, м, M - масс, молийн масс, тус, R - бүх нийтийн хийн 8.314 тэнцүү тогтмол, T - Келвин температур.

Энэ нь байгалийн хийн хэмжээ томъёо тохиромжтой хий, цэвэр таамаг төдий байгаа ба физик, хими асуудлуудыг шийдвэрлэхэд нь хийсвэр ухагдахууныг ашигладаг үнэ цэнэ маш ойрхон тооцоог гаргадаг. Энэ нь дараах хэлбэртэй байна тэгшитгэлийн Бойл, хэмжээг тооцох боломжтой байдаг:

V = P _N * V _N * T / P * T _н индекс утга нь N _- хэвийн стандарт нөхцөлд утгууд юм.

тооцооны хувьд, хамгийн үнэн зөв, бодит байдалд нийцсэн, ийм сонголт гэж үзэж байсан хийн нягтрал. энэ параметрийг тооцох томъёо ч маргаантай цэг юм. Хамгийн түгээмэл энгийн ашиглахаар шийдсэн гэж байна:

-р = м ₀ * N, хаана м ₀ - молекул масс (кг) N - агууламж нэгж - 1 / м ^3.

Гэсэн хэдий ч, зарим тохиолдолд энэ нь үнэн зөв, төгс үр дүнд ойр үйлдвэрлэх олон хувьсагчийн бусад илүү нарийн төвөгтэй, бүрэн тооцооллыг ашиглах шаардлагатай байна.