Ejercicios: Petróleo, destilación fraccionada y combustibles alternativos

El petróleo crudo que se extrae en yacimientos de la Patagonia o de la cuenca neuquina es una mezcla compleja. Explicá con tus palabras qué tipo de sustancias lo componen en su mayor parte y mencioná dos productos de uso cotidiano que se obtengan a partir de él, además de los combustibles.

En una refinería, el petróleo se separa en fracciones mediante destilación fraccionada. Indicá en qué propiedad física de los componentes se basa esta separación y explicá si es un proceso físico o una transformación química.

Ordená las siguientes fracciones del petróleo desde la que se extrae en la parte superior de la torre de destilación (la más fría) hasta la que se obtiene en la parte inferior: asfalto, gas licuado de petróleo, gasoil, nafta, kerosene. Indicá además cuál de ellas contiene las moléculas de menor tamaño.

Valentina dice que «en la torre de destilación las moléculas más grandes llegan más arriba porque pesan más y se mueven con más fuerza». Explicá por qué esta afirmación es incorrecta, relacionando el tamaño de las moléculas de una fracción con su punto de ebullición y con la altura de la torre en la que se condensa.

Una refinería de La Plata obtiene de la destilación mucho más gasoil y fracciones pesadas que nafta, pero la demanda de nafta es mayor. Explicá qué es el cracking (craqueo) catalítico, qué le ocurre a las moléculas de las fracciones pesadas y por qué este proceso ayuda a resolver el problema. Podés apoyarte en un esquema escrito con fórmulas, por ejemplo la ruptura de $C_{16}H_{34}$ en moléculas más pequeñas.

Una nafta tiene un octanaje (RON) de 95 y otra de 98. Explicá qué mide el índice de octano, cuál de las dos naftas resiste mejor la compresión en el motor sin detonar prematuramente y qué efecto tiene el reforming sobre la estructura de los hidrocarburos de la nafta para mejorar este índice.

Un grupo de estudiantes de 5° año analiza tres muestras obtenidas de una torre de destilación: la muestra A hierve entre 30 °C y 150 °C, la B entre 150 °C y 250 °C y la C entre 350 °C y 450 °C. Identificá a qué fracción corresponde cada una (nafta, kerosene, gasoil o residuos pesados, justificando la elección) y argumentá cuál de las tres se vaporiza con más facilidad y cuál es más viscosa. Relacioná tus respuestas con el número de átomos de carbono de las cadenas presentes.

En Argentina se mezcla la nafta con bioetanol (obtenido de la caña de azúcar o del maíz) y el gasoil con biodiésel (obtenido de aceites vegetales). Compará estos combustibles alternativos con los derivados del petróleo considerando: el carácter renovable o no de la fuente, la combustión del etanol, $C_2H_5OH + 3\,O_2 \rightarrow 2\,CO_2 + 3\,H_2O$, y el balance de dióxido de carbono a lo largo del ciclo completo. Plantéa también una ventaja y una desventaja de cada tipo de combustible alternativo y justificá si es correcto afirmar que «son totalmente inocuos para el ambiente».