CAPACIDAD SOLUBILIDAD DEL PETRÓLEO EN EL AGUA

TEMA: CAPACIDAD SOLUBILIDAD DEL PETRÓLEO EN EL AGUA

OBJETIVO: - conocer si el petróleo es soluble o no en el agua, mediante la utilización de la química

Todos los tipos de petróleo se componen de hidrocarburos, aunque también suelen contener unos pocos compuestos de azufre y de oxígeno. El petróleo contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. La consistencia varía desde un líquido tan poco viscoso como la gasolina hasta un líquido tan espeso que apenas fluye.

La composición elemental, aproximada, del petróleo, es de 84 a 87 % de carbono, alrededor de 11 a 14 % de hidrógeno, con más o menos de 0 a 2,5 % de azufre y de 0 a 0,2 % de nitrógeno. Estos últimos elementos, junto con oxígeno y algunos metales (como vanadio, níquel, sodio, arsénico y otros) son considerados como impurezas en el crudo.

Figura. Estructura de una molécula aislada del petróleo pesado, que contiene vanadio.

La solubilidad de una sustancia en otra no está en función directamente de la densidad, si tiene que ver, pero no es absolutamente suficiente, de hecho, si solo se basara en esto la solubilidad no podríamos mezclar casi ninguna sustancia; el hecho es que la solubilidad depende en gran medida de las interacciones intermoleculares de las dos sustancias, las llamadas fuerzas de Van der Waals, también conocidas como puentes de hidrógeno, dipolos, dipolos momentáneos, etc. es decir la solubilidad estará definida por la polaridad que tengan las moléculas, la polaridad es una característica en las moléculas a tener parcialmente localizados los electrones en una región que quedaría con carga parcial negativa y otra con carga parcial positiva, creando lo que se conoce por dipolo, este tipo de moléculas se les llama polares y debido a las interacciones electrostáticas entre ellas una sustancia polar disolverá a una polar y una no polar disolverá a una no polar.

Existen varios grados de polaridad dependiendo de la molécula, esto hace que algunas si se disuelvan y otras no, en el caso del petróleo, es una mezcla de hidrocarburos, que por regla general son no polares y por tanto no se disolverán en una sustancia polar como lo es por definición el agua.

Por esto sabemos que las moléculas de agua son muy polares, puesto que hay una gran diferencia electronegatividad entre el hidrógeno y el oxígeno. Los átomos de oxígeno son mucho más electronegativos (atraen más a los electrones) que los de hidrógeno, lo que dota a los dos enlaces de una fuerte polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa del lado del oxígeno, y de carga positiva del lado del hidrógeno. Los dos enlaces no están opuestos, sino que forman un ángulo de 104,45° debido a la hibridación del átomo de oxígeno así que, en conjunto, los tres átomos forman una molécula angular, cargado negativamente en el vértice del ángulo, donde se ubica el oxígeno y, positivamente, en los extremos de la molécula, donde se encuentran los hidrógenos. Este hecho tiene una importante consecuencia, y es que las moléculas de agua se atraen fuertemente, adhiriéndose por donde son opuestas las cargas. En la práctica, un átomo de hidrógeno sirve como puente entre el átomo de oxígeno al que está unido covalentemente y el oxígeno de otra molécula. La estructura anterior se denomina enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno.

El hecho de que las moléculas de agua se adhieran electrostáticamente, a su vez modifica muchas propiedades importantes de la sustancia que llamamos agua, como la viscosidad dinámica, que es muy grande, o los puntos (temperaturas) de fusión y ebullición o los calores de fusión y vaporización, que se asemejan a los de sustancias de mayor masa molecular.

Pero un enlace polar no requiere siempre una molécula polar; para

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