مشتقات نفت و گاز: فرآوردههایی که از نفت و گاز ساخته میشوند.
نفت خام و گاز طبیعی: مواد اولیهٔ نادیدنی در زندگی روزمره
آیا میدانستید نفت خام (Crude Oil) چیزی شبیه یک سوپ سیاه و غلیظ است که از دل زمین استخراج میشود؟ گاز طبیعی هم مثل یک باد نامرئی در زیر زمین است. این دو ماده، مواد اولیهٔ بسیاری از چیزهایی هستند که هر روز میبینیم و استفاده میکنیم. نفت و گاز از جانوران ریزی که میلیونها سال پیش در دریاها زندگی میکردند، درست شدهاند! به این مواد، هیدروکربنها [1] میگویند، چون از اتمهای هیدروژن و کربن ساخته شدهاند.
برای اینکه از این مواد اولیه، محصولات مفید بسازیم، باید نفت خام را در یک برج بزرگ به نام برج تقطیر حرارت دهیم. در این برج، نفت مانند آب جوش، بخار میشود و بر اساس سنگینی یا سبکی، به بخشهای مختلف تقسیم میگردد. به این فرایند، پالایش نفت [2] میگویند.
بیایید یک مثال ملموس بزنیم: تصور کنید یک بطری نوشابه را تکان میدهید. حبابهای گاز (که شبیه گاز طبیعی هستند) به سرعت بالا میروند، اما شربت سنگین نوشابه ته بطری میماند. در برج تقطیر هم همین اتفاق میافتد: مواد سبکتر مثل گاز و بنزین زودتر از مواد سنگینتر مثل قیر جدا میشوند.
گروههای اصلی فرآوردههای نفتی و گازی
محصولاتی که از نفت و گاز به دست میآیند را به چند دستهٔ بزرگ تقسیم میکنیم. هر دسته کاربردهای ویژهای دارد که در زندگی روزمره بسیار مهم هستند. در ادامه، مهمترین این گروهها را با مثال معرفی میکنیم.
| نام گروه | نمونه محصول | کاربرد در زندگی یک دانشآموز |
|---|---|---|
| سوختها | بنزین، گازوئیل، نفت سفید | سوخت ماشینها و هواپیماها برای رفتن به مدرسه و مسافرت |
| پلاستیکها و رزینها | پلیاتیلن، پیویسی | بطری آب، کیسه زباله، لولههای آب، اسباببازیها |
| روانکنندهها و واکسها | روغن موتور، گریس، واکس کفش | روغنکاری چرخ دوچرخه و براق کردن کفش |
| مواد اولیه شیمیایی | اتیلن، پروپیلن | ساخت دارو، رنگ، کود کشاورزی و الیاف لباس |
از پلاستیک تا آسفالت: نمونههای عینی از مشتقات در خانه و خیابان
حالا بیایید نگاهی به اطرافمان بیندازیم. خودکار پلاستیکی شما از پلیپروپیلن ساخته شده که یک مشتق گازی است. کفشهای ورزشی، زیرهٔ لاستیکی دارند که از نفت به دست میآید. حتی آدامسی که میجوید، پایهٔ آن از یک نوع پلیمر نفتی به نام پلیایزوبوتیلن ساخته میشود! یکی از مهمترین مشتقات، قیر (Bitumen) است که برای ساخت جادهها و آسفالت حیاط مدرسه استفاده میشود.
در بخش گاز طبیعی، مهمترین محصول، گازی است که برای پخت و پز و گرم کردن خانه در زمستان به کار میرود. اما از گاز، اتیلن [3] هم میسازند. اتیلن یک مادهٔ شیمیایی حیاتی است که آن را به پلیاتیلن تبدیل میکنند. پلیاتیلن همان پلاستیک نرم و شفافی است که کیسههای خرید و بطریهای شیر از آن درست میشوند. برای آشنایی با مقیاس این تولید، به فرمول سادهٔ تبدیل اتیلن به پلیاتیلن توجه کنید:
$n \ C_2H_4 \rightarrow (C_2H_4)_n$
در این فرمول، $C_2H_4$ نماد شیمیایی اتیلن و $(C_2H_4)_n$ نماد پلیاتیلن است که یک زنجیرهٔ بلند پلاستیکی را نشان میدهد.
چالشهای مفهومی: پرسش و پاسخ دربارهٔ مشتقات نفتی
پاسخ: چون این مواد از «مشتق» شدن از نفت خام به دست میآیند. یعنی نفت خام مادهٔ اصلی (مادر) است و وقتی آن را حرارت میدهیم، مواد مختلف مثل بنزین از آن جدا میشوند. درست مثل این که شیر مادهٔ اصلی است و ما از آن ماست، پنیر و کره درست میکنیم. به این محصولات «مشتقات شیر» هم میگویند!
پاسخ: بیشتر پلاستیکهایی که هر روز میبینیم (مانند بطری آب، کیسه زباله و لیوان یکبارمصرف) از نفت یا گاز طبیعی ساخته میشوند. اما بعضی پلاستیکهای جدید از مواد گیاهی مثل ذرت ساخته میشوند که به آنها پلاستیکهای گیاهی میگویند. با این حال، بیش از 99% پلاستیکهای جهان هنوز از نفت و گاز تولید میشوند.
پاسخ: بله، جالب است بدانید که بسیاری از داروها از مشتقات نفتی ساخته میشوند. مثلاً آسپرین و برخی آنتیبیوتیکها، مواد اولیهٔ شیمیایی خود را از بنزن (یک مشتق نفتی) میگیرند. همچنین ویتامینهای گروه B به کمک ترکیباتی که از نفت به دست میآیند، تولید میشوند. پس نفت فقط ماشین را حرکت نمیدهد، بلکه به سلامت ما هم کمک میکند!
- نفت و گاز مواد اولیهٔ هزاران محصول از جمله سوخت، پلاستیک، دارو و لباس هستند.
- فرایند جداسازی مشتقات در برج تقطیر بر اساس وزن مولکولی انجام میشود.
- پلیاتیلن (کیسه پلاستیکی) و قیر (آسفالت) دو نمونه از مهمترین مشتقات نفت در زندگی روزمره هستند.
- حتی محصولات پیشرفتهای مانند داروها و الیاف پلیاستر نیز از مشتقات نفت و گاز به دست میآیند.
پاورقیها
[1] هیدروکربنها (Hydrocarbons): ترکیبهای شیمیایی که فقط از دو عنصر هیدروژن و کربن ساخته شدهاند. نفت و گاز طبیعی از میلیونها مولکول هیدروکربن مختلف تشکیل شدهاند.
[2] پالایش نفت (Oil Refining): فرایندی صنعتی که طی آن نفت خام به فرآوردههای مفیدتر مانند بنزین، گازوئیل، نفت سفید و قیر تبدیل میشود.
[3] اتیلن (Ethylene): یک گاز سادهٔ هیدروکربنی با فرمول $C_2H_4$ که مهمترین مادهٔ اولیه برای تولید پلیاتیلن و بسیاری از پلاستیکها است.
