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Recherchearbeit Erdöl und Erdgas
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Ausarbeitung
Entstehung, Bildung, Produktionsländer, Fracking,...
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RECHERCHEARBEIT ++ Die Entstehung/Bildung von Erdöl und Erdgas Erdöl ist ein aus Meeresorganismen zusammengesetzter Stoff, der einst aus totem Plankton und Algen, als Faulschlamm auf dem Meeresboden zurückbleibt. Darüber lagern sich dann verschiedene Sedimente an, die den Faulschlamm in einer Steinschicht verfestigen und und immer tiefer sinken. Dieser Stoff wird auch Erdölmuttergestein genannt. Durch den hohen Druck und die Temperaturen am Meeresgrund, entstehen chemische Prozesse, die die Bestandteile des Erdölmuttergesteins (Kohlenstoffatome C und Wasserstoffatome H) aufbrechen. Zurückbleiben Kohlenwasserstoff-Moleküle, die das sogenannte „Erdöl“ bilden. Bei der Aufspaltung entstehen außerdem Methan und Ethan, die als „Erdgas“ bekannt sind. Dieses ist zumeist zähflüssig flüssig und schwarz. Der hohe Druck und die Temperaturen befördern das Erdöl aus dem Erdölmuttergestein in die Höhe, solange bis das Öl auf Ton- oder Salzschichten trifft. Dort sammelt sich das Öl dann, darüber zudem das leichtere Erdgas. Wenn das Öl nicht aufgehalten wird, entstehen Ölseen. 2 Ölfördernde Länder oder auf Ölproduzenten sind unter anderem: USA Russland Saudi-Arabien Irak Kanada China Arabische Emiraten Mexiko Brasilien... 3. Der Begriff und die Funktionsweise von ,,Fracking" Der Begriff ,,Fracking" ist die Kurzform von ,,Hydraulic Fractioning", was soviel wie ,,hydraulisches Aufbrechen" bedeutet. Fracking ist eine Methode, um das Erdgasvorkommen in der Erde zu fördern, um dieses später gewinnen zu können. Das erste Mal in der Wirtschaft eingesetzt wurde es im Jahre 1949 (https://www.jbn.de/kampagnen/fracking- verbieten/fracking-fuer-kinder-erklaert/). Auf einem Feld werden viele verschiedene Bohrstationen aufgebaut, die zunächst senkrecht in...
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Erdöl an sich ist ein Gemisch aus Die fraktionierte Destillation von Rohöl Glocken 10 Dampf Röhren- ofen Rohol h Gase < 30°C →→Leichtbenzin 30-100°C Schwerbenzin 100-180°C Mitteldestillat 180-250°C Heizöl 250-380°C →Ruckstand Vakuum- Destillation Vakuum- pumpe schweres Heizol Schmieröl Bitumen 6. verschiedenen Kohlenwasserstoff-Molekülen, die sich beim Sieden des Stoffes in Fraktionen aufteilen. Die Fraktion wird durch die Siedetemperatur des einzelnen Stoffes bestimmt. F Leichtent- zündlich Die Cracking-Methode Das Cracking ist eine Anwendung zur Erdölverarbeitung. Beim Cracken, was so viel wie ,,spalten" heißt, werden langkettige Kohlenwasserstoffe in kurzkettigere aufgetrennt. Das funktioniert entweder mit Katalysator, thermisch oder durch Hydrocracking (unter Zusatz von Wasserstoff). Die langkettigen Kohlenwasserstoffe finden ihre Verwendung als schweres Heizöl, dort lässt allerdings der Bedarf nach. Heutzutage vielmehr gefragt ist Erdöl mit kurzkettigen Kohlenwasserstoffen, wo die Anwendung meist in der Benzin- und Dieselproduktion liegt. Da es aber mehr langkettige gibt, muss durch das Cracken für mehr kurzkettige gesorgt werden. 7. Steckbrief Cyclohexan (alle Informationen von chemie.de) Summenformel: C6H₁2 Molare Masse: 84,16 g pro mol Weitere Namen: Hexahydrobenzol, Hexamethylen, Naphthen Schmelzpunkt: 6,6 °C Siedepunkt: 81 °C Dichte: 0,78 g pro cm³ Geruch und Farbe: ,,charakteristisch riechende, farblose Flüssigkeit" × Xn Gesundheits- schädlich N Umwelt- gefährlich Aussehen: Cycloalkane (https://www.chemie.de/lexikon/Cycloalkane.html): - Stoffgruppe von ringförmig aufgebauten Kohlenwasserstoffen - homologe Reihe mit der allgemeinen Summenformel CnH2n+2(1-x), wobei x die Anzahl der Ringe ist 8. Stoffklasse ,,Alkene" ,,Kohlenwasserstoffe mit einer oder mehreren Doppelbindungen zwischen zwei Kohlenstoffatomen" homologe Reihe mit der allg. Summenformel CnH₂n > Ethen: C₂H4 > Propen: C3H6 > Buten: C4H8 > Penten: C5H10 > Hexen: C6H₁2 > Hepten: C7H14 > Octen: C8H16 > Nonen: C9H18 > Deken: C10H20 Abbildung 2 https://www.chemie.de/lexikon/Alkene.html 9 ↓ Stoffklasse ,,Alkine“ - Kohlenwasserstoffe mit Kohlenstoff-Dreifachbindung - hohe Reaktionsbereitschaft - ,,Alkine werden auch ,,Acetylenkohlenwasserstoffe" genannt" - homologe Reihe mit der allg. Summenformel CnH2n-2 Hier die wichtigsten Alkine von Ethin (C₂H₂) bis Dekin (C10H18) mit Namen und Summenformel: Ethin: C₂H2, Propin: C3H4, Butin: C4H6, Pentin: C5H8, Hexin: C6H10, Heptin: C7H12, Octin: C8H14, Nonin: C9H16 und Dekin: C10H18 Quellen (zuletzt aufgerufen am 13. November 2019): https://www.chemie.de/lexikon/Erd%C3%B6l.html#Entstehung https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-zeitreisen-detail.php?projekt-entstehung von erdoel https://www.planet-wissen.de/technik/energie/erdoel/pwiewieisterdoelentstanden100.html https://utopia.de/ratgeber/erdoelprodukte-und-bessere-alternativen/ https://www.jbn.de/kampagnen/fracking-verbieten/fracking-fuer-kinder-erklaert/ https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/crackverfahren https://www.chemie.de/lexikon/Cyclohexan.html https://www.chemie.de/lexikon/Cycloalkane.html https://www.chemie.de/lexikon/Alkene.html https://www.chemie.de/lexikon/Alkine.html Arbeitsauftrag - Internetrecherche 0. Alle Aufgaben müssen in schriftlicher Form (Word oder von Hand) bearbeitet werden! Bitte kein copy+paste. Übernommene Sätze/Passagen müssen als solche gekennzeichnet werden. Wer in der Stunde nicht fertig wird, muss zuhause nochmals hinsitzen. Ausdruck bis 13.11.2019. Tipps für ein sauberes Word Dokument: einfache Schrift (Arial oder Times New Roman), Schriftgröße 11pt, Überschriften absetzen (14pt/fett), Zeilenabstand 1,5, Blocksatz, Kopfzeile, usw. 1. Erkläre die Entstehung/Bildung von Erdöl und Erdgas mit Fachbegriffen. 2. Fächerübergreifend: Nenne wichtige, Erdöl fördernde Länder. Hinweis: Länder mit einem niedrigen Entwicklungsstand und hohem BIP sind oft „Öl-Länder". 3. In den letzten Jahren ist der Begriff des „Frackings" auch in den deutschen Medien und der Gesellschaft häufig diskutiert. Erkläre den Begriff Fracking und erläutere die Funktionsweise des Fracking - Prozesses. 4. Die weltweiten Erdölreserven reichen nach aktuellsten Prognosen noch bis ca. ins Jahr 2060. Überlege und recherchiere ggf., welche Produkte und Artikel mit denen du im Alltag konfrontiert bist, aus Erdöl bestehen. 5. Erdöl ist ein Stoffgemisch aus unterschiedlich langen Alkanen (und weiteren Kohlenwasserstoffen). Beschreibe die Methode der fraktionierten Destillation. 6. Um langkettige Kohlenwasserstoffe in kurzkettige „umzubauen", gibt es in der Technik die so genannte Methode des Cracking. Erkläre diese Methode und wähle ein Beispiel, bei dem du den Cracking-Prozess auf Teilchenebene beschreibst. 7. Versuche die Strukturformel von C6H₁2 zu zeichnen. Du wirst feststellen, dass dies nur möglich ist, wenn die Kohlenstoffkette in Kreisform (zyklisch) angeordnet ist. Es gibt diese Kohlenwasserstoffe, die keine Ketten (wie z.B. n-Hexan) bilden, sondern sich zyklisch also in Kreisform anordnen. Diese Stoffe heißen zyklische Kohlenwasserstoffe oder cyclo - Alkane. Ein wichtiger Vertreter dieser Stoffe ist das im Erdöl vorkommende Cyclohexan. Erstelle hierzu einen kurzen (!) Steckbrief und mache dich mit der Benennung von cyclo - Alkanen vertraut. 8. Eine weitere Möglichkeit die Strukturformel von C6H₁2 zu zeichnen gibt es nur, wenn man eine C=C Doppelbindung im Molekül hat. Da dieses Molekül nun eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppelbindung besitzt, gehört es nicht mehr zur Stoffklasse der ALKANE, sondern zu den ALKENEN. Erstelle einen Aufschrieb zur Stoffklasse der ALKENE (nicht ALKANE). Notiere in jedem Fall die allgemeine Summenformel der ALKENE. 9. Last but not least gibt es auch Kohlenwasserstoffe, welche eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Dreifachbindung besitzen. Die entsprechende Stoffklasse sind die ALKINE. Notiere dir auch hierzu die wichtigsten Grundlagen und Benennungsregeln. -
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RECHERCHEARBEIT ++ Die Entstehung/Bildung von Erdöl und Erdgas Erdöl ist ein aus Meeresorganismen zusammengesetzter Stoff, der einst aus totem Plankton und Algen, als Faulschlamm auf dem Meeresboden zurückbleibt. Darüber lagern sich dann verschiedene Sedimente an, die den Faulschlamm in einer Steinschicht verfestigen und und immer tiefer sinken. Dieser Stoff wird auch Erdölmuttergestein genannt. Durch den hohen Druck und die Temperaturen am Meeresgrund, entstehen chemische Prozesse, die die Bestandteile des Erdölmuttergesteins (Kohlenstoffatome C und Wasserstoffatome H) aufbrechen. Zurückbleiben Kohlenwasserstoff-Moleküle, die das sogenannte „Erdöl“ bilden. Bei der Aufspaltung entstehen außerdem Methan und Ethan, die als „Erdgas“ bekannt sind. Dieses ist zumeist zähflüssig flüssig und schwarz. Der hohe Druck und die Temperaturen befördern das Erdöl aus dem Erdölmuttergestein in die Höhe, solange bis das Öl auf Ton- oder Salzschichten trifft. Dort sammelt sich das Öl dann, darüber zudem das leichtere Erdgas. Wenn das Öl nicht aufgehalten wird, entstehen Ölseen. 2 Ölfördernde Länder oder auf Ölproduzenten sind unter anderem: USA Russland Saudi-Arabien Irak Kanada China Arabische Emiraten Mexiko Brasilien... 3. Der Begriff und die Funktionsweise von ,,Fracking" Der Begriff ,,Fracking" ist die Kurzform von ,,Hydraulic Fractioning", was soviel wie ,,hydraulisches Aufbrechen" bedeutet. Fracking ist eine Methode, um das Erdgasvorkommen in der Erde zu fördern, um dieses später gewinnen zu können. Das erste Mal in der Wirtschaft eingesetzt wurde es im Jahre 1949 (https://www.jbn.de/kampagnen/fracking- verbieten/fracking-fuer-kinder-erklaert/). Auf einem Feld werden viele verschiedene Bohrstationen aufgebaut, die zunächst senkrecht in...
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die Tiefe und danach quer bohren. Im nächsten Schritt wird das Steigrohr unten mit Löchern perforiert (https://www.focus.de/finanzen/news/kurz-erklaert-was-ist- fracking_aid_914220.html) und das sog. Frack-Fluid (Wasser angereichert mit Quarzsand und Chemikalien) wird mit hohem Druck unter den Erdboden in Gesteinsschichten gepresst. Dadurch wird dieses rissig, sodass das Erdgas unter dem Speichergestein durch deren Öffnungen hinaufströmt. Zuletzt wird das Frack-Fluid wird wieder abgepumpt und das wertvolle Erdgas strömt zu dem Bohrloch hinauf, wo es abgefangen wird. 4. - Kosmetika (Mascara, Haarfärbemittel etc.) - Süßigkeiten, vor allem Kaugummi - Brennstoff für Autos - Synthetikfasern in Kleidung Alltagsprodukte, die mit Erdöl angereichert sind: 5. Methode der fraktionierten Destillation Wie der Name schon sagt, werden bei der fraktionierten Destillation von Erdöl die einzelnen Bestandteile in verschiedene Fraktionen (Abteile) getrennt. Erdöl an sich ist ein Gemisch aus Die fraktionierte Destillation von Rohöl Glocken 10 Dampf Röhren- ofen Rohol h Gase < 30°C →→Leichtbenzin 30-100°C Schwerbenzin 100-180°C Mitteldestillat 180-250°C Heizöl 250-380°C →Ruckstand Vakuum- Destillation Vakuum- pumpe schweres Heizol Schmieröl Bitumen 6. verschiedenen Kohlenwasserstoff-Molekülen, die sich beim Sieden des Stoffes in Fraktionen aufteilen. Die Fraktion wird durch die Siedetemperatur des einzelnen Stoffes bestimmt. F Leichtent- zündlich Die Cracking-Methode Das Cracking ist eine Anwendung zur Erdölverarbeitung. Beim Cracken, was so viel wie ,,spalten" heißt, werden langkettige Kohlenwasserstoffe in kurzkettigere aufgetrennt. Das funktioniert entweder mit Katalysator, thermisch oder durch Hydrocracking (unter Zusatz von Wasserstoff). Die langkettigen Kohlenwasserstoffe finden ihre Verwendung als schweres Heizöl, dort lässt allerdings der Bedarf nach. Heutzutage vielmehr gefragt ist Erdöl mit kurzkettigen Kohlenwasserstoffen, wo die Anwendung meist in der Benzin- und Dieselproduktion liegt. Da es aber mehr langkettige gibt, muss durch das Cracken für mehr kurzkettige gesorgt werden. 7. Steckbrief Cyclohexan (alle Informationen von chemie.de) Summenformel: C6H₁2 Molare Masse: 84,16 g pro mol Weitere Namen: Hexahydrobenzol, Hexamethylen, Naphthen Schmelzpunkt: 6,6 °C Siedepunkt: 81 °C Dichte: 0,78 g pro cm³ Geruch und Farbe: ,,charakteristisch riechende, farblose Flüssigkeit" × Xn Gesundheits- schädlich N Umwelt- gefährlich Aussehen: Cycloalkane (https://www.chemie.de/lexikon/Cycloalkane.html): - Stoffgruppe von ringförmig aufgebauten Kohlenwasserstoffen - homologe Reihe mit der allgemeinen Summenformel CnH2n+2(1-x), wobei x die Anzahl der Ringe ist 8. Stoffklasse ,,Alkene" ,,Kohlenwasserstoffe mit einer oder mehreren Doppelbindungen zwischen zwei Kohlenstoffatomen" homologe Reihe mit der allg. Summenformel CnH₂n > Ethen: C₂H4 > Propen: C3H6 > Buten: C4H8 > Penten: C5H10 > Hexen: C6H₁2 > Hepten: C7H14 > Octen: C8H16 > Nonen: C9H18 > Deken: C10H20 Abbildung 2 https://www.chemie.de/lexikon/Alkene.html 9 ↓ Stoffklasse ,,Alkine“ - Kohlenwasserstoffe mit Kohlenstoff-Dreifachbindung - hohe Reaktionsbereitschaft - ,,Alkine werden auch ,,Acetylenkohlenwasserstoffe" genannt" - homologe Reihe mit der allg. Summenformel CnH2n-2 Hier die wichtigsten Alkine von Ethin (C₂H₂) bis Dekin (C10H18) mit Namen und Summenformel: Ethin: C₂H2, Propin: C3H4, Butin: C4H6, Pentin: C5H8, Hexin: C6H10, Heptin: C7H12, Octin: C8H14, Nonin: C9H16 und Dekin: C10H18 Quellen (zuletzt aufgerufen am 13. November 2019): https://www.chemie.de/lexikon/Erd%C3%B6l.html#Entstehung https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-zeitreisen-detail.php?projekt-entstehung von erdoel https://www.planet-wissen.de/technik/energie/erdoel/pwiewieisterdoelentstanden100.html https://utopia.de/ratgeber/erdoelprodukte-und-bessere-alternativen/ https://www.jbn.de/kampagnen/fracking-verbieten/fracking-fuer-kinder-erklaert/ https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/crackverfahren https://www.chemie.de/lexikon/Cyclohexan.html https://www.chemie.de/lexikon/Cycloalkane.html https://www.chemie.de/lexikon/Alkene.html https://www.chemie.de/lexikon/Alkine.html Arbeitsauftrag - Internetrecherche 0. Alle Aufgaben müssen in schriftlicher Form (Word oder von Hand) bearbeitet werden! Bitte kein copy+paste. Übernommene Sätze/Passagen müssen als solche gekennzeichnet werden. Wer in der Stunde nicht fertig wird, muss zuhause nochmals hinsitzen. Ausdruck bis 13.11.2019. Tipps für ein sauberes Word Dokument: einfache Schrift (Arial oder Times New Roman), Schriftgröße 11pt, Überschriften absetzen (14pt/fett), Zeilenabstand 1,5, Blocksatz, Kopfzeile, usw. 1. Erkläre die Entstehung/Bildung von Erdöl und Erdgas mit Fachbegriffen. 2. Fächerübergreifend: Nenne wichtige, Erdöl fördernde Länder. Hinweis: Länder mit einem niedrigen Entwicklungsstand und hohem BIP sind oft „Öl-Länder". 3. In den letzten Jahren ist der Begriff des „Frackings" auch in den deutschen Medien und der Gesellschaft häufig diskutiert. Erkläre den Begriff Fracking und erläutere die Funktionsweise des Fracking - Prozesses. 4. Die weltweiten Erdölreserven reichen nach aktuellsten Prognosen noch bis ca. ins Jahr 2060. Überlege und recherchiere ggf., welche Produkte und Artikel mit denen du im Alltag konfrontiert bist, aus Erdöl bestehen. 5. Erdöl ist ein Stoffgemisch aus unterschiedlich langen Alkanen (und weiteren Kohlenwasserstoffen). Beschreibe die Methode der fraktionierten Destillation. 6. Um langkettige Kohlenwasserstoffe in kurzkettige „umzubauen", gibt es in der Technik die so genannte Methode des Cracking. Erkläre diese Methode und wähle ein Beispiel, bei dem du den Cracking-Prozess auf Teilchenebene beschreibst. 7. Versuche die Strukturformel von C6H₁2 zu zeichnen. Du wirst feststellen, dass dies nur möglich ist, wenn die Kohlenstoffkette in Kreisform (zyklisch) angeordnet ist. Es gibt diese Kohlenwasserstoffe, die keine Ketten (wie z.B. n-Hexan) bilden, sondern sich zyklisch also in Kreisform anordnen. Diese Stoffe heißen zyklische Kohlenwasserstoffe oder cyclo - Alkane. Ein wichtiger Vertreter dieser Stoffe ist das im Erdöl vorkommende Cyclohexan. Erstelle hierzu einen kurzen (!) Steckbrief und mache dich mit der Benennung von cyclo - Alkanen vertraut. 8. Eine weitere Möglichkeit die Strukturformel von C6H₁2 zu zeichnen gibt es nur, wenn man eine C=C Doppelbindung im Molekül hat. Da dieses Molekül nun eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppelbindung besitzt, gehört es nicht mehr zur Stoffklasse der ALKANE, sondern zu den ALKENEN. Erstelle einen Aufschrieb zur Stoffklasse der ALKENE (nicht ALKANE). Notiere in jedem Fall die allgemeine Summenformel der ALKENE. 9. Last but not least gibt es auch Kohlenwasserstoffe, welche eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Dreifachbindung besitzen. Die entsprechende Stoffklasse sind die ALKINE. Notiere dir auch hierzu die wichtigsten Grundlagen und Benennungsregeln. -