DEFINICIÓN DEL PETRÓLEO

1. DEFINICIÓN DEL PETRÓLEO.

La etimología de la palabra petróleo, petro=roca y oleum=aceite, gramaticalmente significa aceite de roca. Genéricamente hablando, la palabra petróleo se emplea para designar cada uno de los compuestos químicos líquidos resultantes de la combinación del carbono (C) con el hidrógeno (H), denominados hidrocarburos. Los hidrocarburos son gaseosos, líquidos, semisólidos y sólidos, como aparecen en sitios de la superficie terrestre, o gaseosos y líquidos en las formaciones geológicas en el subsuelo.

El petróleo es un aceite mineral. Su origen viene a través de la descomposición de organismos animales y vegetales que se sedimentaron en los fondos de los mares, lagos y pantanos. Por lo tanto debemos de saber que su origen es orgánico, producto de la transformación de materia orgánica procedente de las algas y zooplancton, que es el conjunto de organismos flotantes del reino animal. Estos elementos depositados en cantidades importantes en los fondos anóxicos de mares y lagos; que son ricos en materia orgánica presentando gran cantidad de sulfuros, amonio, iones de hierro, fruto de la actividad biológica; fueron enterrados por sucesivas capas de gran peso de sedimentos.

Los sedimentos sueltos experimentan un proceso de consolidación que lleva al desarrollo de las rocas; es la transformación conocida como diagénesis, que lleva consigo calor y presión, llevando a la transformación química y produciendo así desde betún (una mezcla de líquidos orgánicos muy negra, pegajosa y viscosa) a hidrocarburos cada vez menos pesados, siendo líquidos y gaseosos. Esta serie de productos suben hasta la superficie por su menor densidad y gracias al carácter poroso de las rocas sedimentarias. Muchas veces estos productos encuentran en su camino obstáculos que les impide ascender, como estructuras dificultosas o rocas impermeables y entonces se originan los yacimientos petrolíferos.

El petróleo comenzó a explotarse a mitad del siglo XIX e inicios del XX, cuando se inventaron los motores de explosión. El carbón fue perdiendo el privilegio de ser la primera fuente de energía.

2. TIPOS DE HIDROCARBUROS.

A. Hidrocarburos Saturados.

 Cadena Lineal.

 Cadena en forma de anillo Parafinas

Naftenos

B. Hidrocarburos Insaturados.

 Cadena Lineal.

 Cadena en forma de anillo Olefinas

Aromáticos

A. SATURADOS.

Los hidrocarburos saturados son compuestos químicos que se encuentran formados en exclusiva por átomos de carbono y de hidrógeno. Dichos compuestos se obtienen por destilación fraccionada, a partir del petróleo o el gas natural.

Los hidrocarburos saturados, son los hidrocarburos alifáticos que tienen todos sus átomos de carbono unidos mediante enlaces de tipo simple. Este tipo de hidrocarburos sigue la fórmula generalizada, CnH2n+2, en donde “n”, hace referencia al número de carbonos que forman la molécula.

A los hidrocarburos saturados se les da su nombre según el número de átomos de carbono que posea la cadena que forma la molécula, añadiendo la terminación –ano.

Ejemplos:

 Metano → CH3

 Etano → CH3-CH3

 Propano → CH3-CH2-CH3

 Butano → CH3-CH2-CH2-CH3

 Pentano → CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

Esta serie de compuestos, es también conocida como serie homóloga, debido a que, a pesar de cada molécula encontrarse formada por un número diferente de átomos de carbono, todas ellas tienen en común el mismo grupo funcional.

Cuando un hidrocarburo pierde un hidrógeno, se forma lo que se conoce como un radical. Los radicales se nombrarán igual que el hidrocarburo del cual viene, pero cambiando la terminación-ano, por –ilo, en el caso de que nombremos aisladamente al radical, o con la terminación –il, en el caso de nombrar el compuesto entero.

Ejemplos:

 Metilo → CH3

 Etilo → CH3CH2

 Propilo → CH3CH2CH2

Los hidrocarburos con cadena ramificada se nombran siguiendo unas sencillas reglas:

 Se elige como cadena base, aquella que sea más larga.

 Numeramos los carbonos iniciando la numeración por la parte más cercana a la ramificación.

 Las ramificaciones se nombraran con orden alfabético, anteponiendo en número del carbono al cual se encuentran unidas. Los radicales serán lo que primero se nombre dentro de la molécula. Ejemplo: 3-etil, 2,5- dimetilheptano.

También existen hidrocarburos saturados cíclicos, en los cuales, todos los átomos de carbono están como mínimo unidos a dos carbonos. Estos hidrocarburos siguen la fórmula generalizada, CnH2n, nombrándose de la misma manera que los hidrocarburos que tienen cadena abierta pero anteponiendo al nombre el prefijo –ciclo.

Las propiedades de los hidrocarburos saturados son principalmente:

Los puntos de fusión y ebullición dependen del número de átomos de carbono que formen la cadena, teniendo estos valores cada vez más altos, conforme crece el número de carbonos. Los puntos de ebullición y fusión más bajos corresponden a los hidrocarburos de cadena ramificada.

Ejemplo:

 metano→ pto.fusión = 184ºC , pto.ebullición = 164 ºC

 n-butano → pto.fusión = 138 ºC, pto.ebullición = 0,5ºC

Los hidrocarburos saturados son insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos (benceno, éter, etc.)

Tienen poca reactividad química, pues su enlace C-H es de gran estabilidad. Cuando se encuentran condiciones adecuadas pueden producirse los siguientes tipos de reacciones:

• Combustión: La reacción de combustión es la más importante en los hidrocarburos saturados, pues dichos hidrocarburos se utilizan como combustibles, ya que son capaces de desprender gran cantidad de energía. En la combustión siempre se desprende CO2 y agua.

• Craqueo: se trata del proceso de descomposición de los hidrocarburos saturados en otros hidrocarburos que sean más pequeños, es decir, con menor número de carbonos. Cuando esta reacción se produce con calor, se llama craqueo térmico, cuando se realiza mediante catalizadores, se llama craqueo catalítico. El craqueo se utiliza para conseguir gasolina a partir de fracciones del petróleo que tengan mayor peso.

• Halogenación: En este tipo de reacciones se sustituye un hidrógeno del hidrocarburo por un elemento halógeno.

Los hidrocarburos saturados proceden del petróleo y del gas natural, aunque también pueden ser sintetizados en el laboratorio. Una de las formas más utilizadas para la obtención de los hidrocarburos, es la adición de hidrógeno en los enlaces dobles que tienen los alquenos, o los triples de los alquinos. Dicha reacción siempre se produce en presencia de catalizadores como el paladio, o el níquel, con el fin de dar hidrocarburos (alcanos) de esqueleto carbonado y enlaces simples.

B. INSATURADOS.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS.

La clasificación se basa en cuatro características importantes que posee el petróleo y son:

1) A partir de su densidad o gravedad específica

Según la gravedad pueden ser livianos, medianos y pesados. Los livianos tienen más de 30 grados API, los medianos entre 22 y 29 grados API y pesados entre 10 y 21 grados API. Si los hidrocarburos son menores de 10 grados API se consideran asfaltos o también se les llama extrapesados.

Hay que tomar en cuenta que existen parámetros internacionales aplicados al petróleo, como los del Instituto Americano del Petróleo (API) que fijan las normas de calidad del mismo, y que a la final afecta al precio final. Así, a más grados API, mejor es su calidad.

La Gravedad Específica se define como la relación entre la densidad del crudo a 60 °F y la del agua a la misma temperatura.

Los ° API son una conversión de la gravedad específica para definir mejor la escala de densidad de los crudos y productos.

Se definen por la siguiente correlación:

°API = (141,5 / sp.gr) - 131,5 (Ecuación 1).

En la siguiente Figura 1, se puede observar la clasificación de los hidrocarburos por su densidad.

Figura 1: Clasificación de los hidrocarburos por densidad.

2) Por el tipo de hidrocarburos.

Se basa en el Factor de Caracterización K de UOP (Universal Oil Products)

El Factor de Caracterización se calcula a partir de la siguiente fórmula:

K (UOP) = (TB / sp.gr)1/3 (Ecuación 2).

Donde:

K (UOP) = Constante de Caracterización del UOP

TB = Temperatura promedio de ebullición del crudo (ºF)

sp.gr = Gravedad específica 60/60Por el contenido de azufre.

En la siguiente Figura 2, se puede observar la clasificación de los hidrocarburos por tipo.

Figura 2. Clasificación de los hidrocarburos por tipo.

3) Por su Contenido de Azufre

Pueden ser Agrios y Dulces. Los petróleos Agrios tienen gran cantidad de azufre y se consideran de mala calidad para comercializarlos; Los Dulces no tienen o tienen poco contenido de azufre y son de buena calidad.

En la siguiente Figura 3, se puede observar la clasificación de los hidrocarburos por Contenido de Azufre.

Figura 3. Clasificación de los hidrocarburos por contenido de Azufre.

4) Por la acidez (Ácidos / Dulces).

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