ปิโตรเลียม

ความหมายของปิโตรเลียม ปิโตรเลียม (petroleum) จากภาษากรีก petra – หิน และ elaion – น้ำมัน หรือภาษาละติน oleum – น้ำมัน ) รวมความแล้วหมายถึง น้ำมันที่ได้จากหิน หรือที่เราเรียกกันว่า น้ำมันดิบ บางครั้งเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า "ทองคำสีดำ" หรือ "น้ำชาเท็กซัส" คือเป็นของเหลวที่ขุ่นข้นมีสีน้ำตาลเข้มหรือสีเขียวเข้ม ปิโตรเลียม เป็นสารไฮโดรคาร์บอน (CH) ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ โดยมีธาตุองค์ประกอบหลัก 2 ชนิด คือ คาร์บอน (C) และไฮโดรเจน (H) ซึ่งอาจมีธาตุอโลหะชนิดอื่นปนอยู่ด้วย เช่น กำมะถัน ออกซิเจน ไนโตรเจน ฯลฯ ทั้งนี้ปิโตรเลียมเป็นได้ทั้ง 3 สถานะ คือของแข็ง ของเหลว หรือ ก๊าซ โดยจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของปิโตรเลียม รวมถึงความร้อน และความดันของสภาพแวดล้อมในการเกิดและการกักเก็บปิโตรเลียม

ประเภทของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน สารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่เปิด สารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่เปิด หมายถึง สารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น โดยคาร์บอนต่อกันเป็นสายยาว อาจเป็นแบบโซ่ตรงหรือโซ่กิ่ง สารประเภทนี้แบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยได้ 3 กลุ่ม คือ แอลเคน แอลคีน และแอลไคน์ แอลเคน (alkane) แอลเคน มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า พาราฟิน ไฮโดรคาร์บอน (parafin hydrocarbon) หรือเรียกสั้นๆ ว่า พาราฟิน เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว มีสูตรทั่วไปเป็น CnH2n + 2 เมื่อ n = 1, 2, 3, … เช่น ถ้า n = 1 จะได้ CH4 ถ้า n = 2 จะได้ C2H6 ถ้า n = 3 จะได้ C3H8 ฯลฯ จะเห็นได้ว่าเมื่อ C เพิ่ม 1 อะตอม H จะเพิ่ม 2 อะตอม หรือเพิ่มครั้งละ - CH2 แอลเคนมีทั้งที่เกิดในธรรมชาติ เช่นน้ำมันดิบ (coal tar) น้ำมันปิโตรเลียม และก๊าซธรรมชาติ นอกจากนี้ยังสามารถสังเคราะห์ขึ้นมาได้ ตัวแรกของอนุกรมแอลเคนคือ มีเทน มีสูตรเป็น CH4 รูปร่างโมเลกุลของแอลเคนเป็นทรงเหลี่ยมสี่หน้า มีมุมระหว่างพันธะ 109.5 องศา

การเรียกชื่อแอลเคน การเรียกชื่อแอลเคนเป็นไปตามหลักการเรียกชื่อสารอินทรีย์ที่กล่าวมาแล้ว ในที่นี้จะแสดงทั้งการเรียกชื่อแบบสามัญ และแบบ IUPAC ก. การเรียกชื่อแอลเคนแบบสามัญ ใช้เรียกชื่อโมเลกุลเล็กๆ ที่ไม่ซับซ้อน ถ้าโมเลกุลใหญ่ขึ้นอาจจะต้องเติมคำนำหน้า เช่น n- , iso- , หรือ neo- ลงไปด้วย ตัวอย่างเช่น CH4 เรียก มีเทน CH3 - CH2 - CH3 เรียกโพรเพน CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 เรียกนอร์มอลเพนเทน CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 เรียกนอร์มอลเฮกเซน

มีหลักการเรียกชื่อดังนี้ ข. การเรียกชื่อแอลเคนในระบบ IUPAC มีหลักการเรียกชื่อดังนี้ 1. ถ้าเป็นโมเลกุลสายยาว ไม่มีกิ่ง ให้เรียกชื่อโครงสร้างหลักตามจำนวนคาร์บอนที่มี แล้วลงท้ายด้วย - ane (เ - น) เช่น CH3-CH2-CH2-CH3 มีคาร์บอน 4 อะตอมเรียกว่า บิวเทน (butane = but +ane) CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 มีคาร์บอน 5 อะตอมเรียกว่า เพนเทน (pentane = pent +ane) CH3-CH2-CH2-CH2- CH2-CH3 มีคาร์บอน 6 อะตอมเรียกว่า เฮกเซน (hexane = hex +ane) 2. ถ้าเป็นโมเลกุลสายยาวที่มีกิ่ง ให้เลือกโครงสร้างหลักที่คาร์บอนต่อกันเป็นสายยาวที่สุดก่อนเรียกชื่อโครงสร้างหลักแล้วลงท้ายด้วย -ane (เ - น) หลังจากนั้นจึงพิจารณาส่วนที่เป็นกิ่ง 3.ส่วนที่เป็นกิ่ง เรียกว่าหมู่แอลคิล การเรียกชื่อหมู่แอลคิลมีหลักการดังนี้ หมู่อัลคิล (alkyl group) หมายถึง หมู่ที่เกิดจากการลดจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนในแอลเคน 1 อะตอม หรือ หมู่แอลคิลคือแอลเคนที่ไฮโดรเจนลดลง 1 อะตอมนั่นเอง เขียนสูตรทั่วไปเป็น -R โดยที่ R = CnH2n + 1

4.การนับจำนวนคาร์บอนในโครงสร้างหลักเพื่อบอกตำแหน่งของหมู่แอลคิล ให้ใช้ตัวเลขที่มีค่าน้อยที่สุด เช่น 5.ตรวจดูว่ามีหมู่แอลคิลอะไรบ้าง ต่ออยู่กับคาร์บอนตำแหน่งไหนของโครงสร้างหลักให้เรียกชื่อหมู่แอลคิลนั้นโดยเขียนเลขบอกตำแหน่งไว้หน้าชื่อพร้อมกับมีขีด ( - ) คั่นกลาง เช่น 2-methyl, 3-methyl , 3-ethyl ฯลฯ 6.ถ้ามีหมู่แอลคิลที่เหมือนกันหลายหมู่ ให้บอกตำแหน่งทุก ๆ หมู่ และบอกจำนวนหมู่ด้วยภาษาละติน เช่น di = 2, tri = 3 , tetra = 4 , penta = 5 , hexa = 6 , hepta = 7 , octa = 8 , nona = 9 , deca = 10 เป็นต้น เช่น 2, 3,4 - dimethyl

7.ถ้ามีหมู่แอลคิลต่างชนิดมาต่อกับโครงสร้างหลัก ให้เรียกทุกหมู่ตามลำดับตัวอักษรภาษาอังกฤษ (ไม่รวมจำนวนหมู่ เช่น di, tri , tetra) พร้อมกับบอกตำแหน่งของหมู่แอลคิลแต่ละหมู่ เช่น 3-ethyl - 2 - methyl , 3 - ethyl - 2, 3 - dimethyl 8.ถ้าหมู่แอลคิลม์คาร์บอนไม่เกิน 4 อะตอมมักจะเรียกแบบชื่อสามัญ แต่ถ้ามากกว่านี้และเรียกชื่อสามัญไม่ได้ให้เรียกตามระบบ IUPAC 9.ชื่อของหมู่แอลคิลและชื่อโครงสร้างหลักต้องเขียนติดกัน

การเตรียมแอลเคน ก. เตรียมได้จากแหล่งกำเนิดในธรรมชาติ แหล่งกำเนิดของแอลเคนในธรรมชาติได้แก่ ปิโตรเลียม และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งขนาดของโมเลกุลมีตั้งแต่คาร์บอน 1 อะตอม ถึง 40 อะตอม ในก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่จะเป็นแอลเคนที่กลายเป็นไอได้ง่าย มวลโมเลกุลค่อนข้างต่ำ ประกอบด้วยมีเทน 70-90% อีเทน 13 - 15% นอกจากนั้นเป็นโพรเพน และบิวเทน และบางส่วนของสารที่โมเลกุลขนาดใหญ่แต่กลายเป็นไอได้ง่ายปนอยู่ด้วย สำหรับปิโตรเลียมส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลว และของแข็งปนกัน การแยกแอลเคนเหล่านี้ออกจากกันจะใช้การกลั่นลำดับส่วน

สมบัติทางกายภาพของอัลเคน 1.เป็นสารประกอบที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ดังนั้นเมื่อนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงจึงต้องใส่สารที่มีกลิ่นไปด้วยเช่น butyl mercaptan เพื่อเป็นตัวบอกให้ทราบว่ามีก๊าซรั่วหรือไม่ 2.พวกโมเลกุลเล็กๆ ประมาณจำนวนคาร์บอน 1 -4 อะตอมจะเป็นก๊าซ จำนวนคาร์บอน 5-17 อะตอมจะเป็นของเหลวและมากกว่า 17 อะตอมจะเป็นของแข็ง 3.เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ชนิดไม่มีขั้วจึงไม่ละลายในตัวทำละลายที่มีขั้ว เช่น น้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายท่ำม่มีขั้ว เช่น เบนซิล โทลูอีน 4.ไม่นำไฟฟ้าในทุกสถานะ 5.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวค่นข้างต่ำ เนื่องจากเป็นโมเลกุลไม่มีขั้วจึงมีแรงระหว่างโมเลกุลเพียงชนิดเดียว คือแรงแวนเดอร์วาลส์ ซึ่งเป็นแรงที่อ่อน ดังนั้นจุดเดือดจึงค่อนข้างต่ำ แต่จุดเดือดจะเพิ่มขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น แรงแวนเดอร์วาลส์จึงเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นผลทำให้จุดเดือดสูงขึ้น

การเกิดปิโตรเลียม เรารู้จักผลิตภัณฑ์จากปิโตรเลียมในรูปแบบต่าง ๆ เช่น แก๊สหุงต้ม น้ำมันก๊าดน้ำมันเบนซินยางมะตอยแต่เราไม่เคยเห็น ปิโตรเลียมตามธรรมชาติเลย ....ปิโตรเลียม ประกอบด้วยก๊าซธรรมชาติเหลวและน้ำมันดิบ ซึ่งเป็นของเหลวข้นๆสีดำๆก๊าซธรรมชาติเหลวจะอยู่ชั้นบน ของปิโตรเลียมและเกิดจากการกลั่นตัวตามธรรมชาติของน้ำมันดิบ....ปิโตรเลียมเกิดจากซากพืชซากสัตว์ตายทับถมกันภายใต้พื้นพิภพเป็นเวลาล้าน ๆ ปี จนกลายเป็นชั้นหินด้วยความกดดันสูงอัน เกิดจากการเคลื่อนตัวและหดตัวของชั้นหินและอุณหภูมิใต้พิภพ สารอินทรีย์เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นธาตุไฮโดรเจนและไฮโดรคาร์บอน จะมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอย่างช้า ๆ แปรสภาพเป็นก๊าซและน้ำมันดิบสะสมและซึมผ่านชั้นหินที่เป็นรูพรุน เช่น ชั้นหินทราย และชั้นหินปูนไปสู่แอ่งหินที่ต่ำกว่า จากนั้นค่อย ๆ สะสมตัวอยู่ระหว่างชั้นหินที่หนาแน่น ซึ่งไม่สามารถซึมผ่านไปได้อีก โดยปกติ ปริมาณการสะสมตัวจะมี 5.25 % ของปริมาตรหิน เนื่องจากปิโตรเลียมถูกบีบอัดด้วยชั้นหินต่าง ๆ มันจะพยายามแทรกตัว ขึ้นมายังผิวโลกตามรอยแตกของชั้นหิน เว้นแต่ว่ามันจะถูกปิดกั้นด้วยชั้นหินเนื้อแน่น ซึ่งทำให้มันถูกกักไว้ใต้ผิวโลก

stratigraphic trap)                     โครงสร้างรูปโค้งประทุนคว่ำ เกิดจากการหักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินมีรูปร่างโค้งคล้ายกะทะคว่ำหรือหลังเต่า น้ำมันและแก๊สจะเคลื่อนเข้าไปรวมตัวกันอยู่ในส่วนโค้งก้นกะทะ โดยมีชั้นหินเนื้อแน่นปิดทับอยู่                    

                                        โครงสร้างรูปประดับชั้น สามารถเกิดขึ้นได้หลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของผิวโลกในอดีต ชั้นหินกัก เก็บน้ำมันจะถูกล้อมเป็นกะเปาะอยู่ระหว่างชั้นหินเนื้อแน่น

โครงสร้างรูปโดม เกิดจากการดันตัวของชั้นหินเกลือ ผ่านชั้นหินกักเก็บน้ำมันซึ่งตามปกติจะเป็นรูปโดม น้ำมันและ แก๊สจะสะสมอยู่ด้านข้างของโดมชั้นเกลือ โครงสร้างรูปรอยเลื่อน เกิดจากการหักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินเคลื่อนไปคนละแนว การที่น้ำมันและแก๊ส ถูกกักเก็บอยู่ได้ เพราะมีชั้นหินเนื้อแน่นเลื่อนมาปิดชั้นหินที่มีรูพรุนทำให้น้ำมันและแก๊สถูกกักเก็บอยู่ในช่องที่ปิดกั้น

การใช้พลังงานปิโตรเลียมอย่างประหยัดและถูกวิธี ประโยชน์ของพลังงานปิโตรเลียมมีทั้งทางตรงและทางอ้อม ทางตรงคือ การนำพลังงานปิโตรเลียมมาใช้กับยวดยานพาหนะและเครื่องมือเครื่องใช้ชนิดต่าง ๆ ทางอ้อมคือ การนำพลังงานปิโตรเลียมมาผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้ในอาคารบ้านเรือนและโรงงานอุตสาหกรรม การใช้พลังงานปิโตรเลียมจึงควรใช้อย่างประหยัดและถูกวิธี เพราะพลังงานปิโตรเลียมเป็นพลังงานที่เมื่อใช้แล้วจะหมดสิ้นไปจากโลก และพลังงานปิโตรเลียม เป็นพลังงานที่ติดไฟง่าย จึงมักเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดเพลิงไหม้เนือง ๆ การใช้พลังงานปิโตรเลียมทางตรงอย่างประหยัดและถูกวิธี มีหลักการที่สำคัญ ๆ ดังนี้คือ 1. การบำรุงรักษาเครื่องจักรกล เครื่องยนต์ ให้สม่ำเสมอ ใช้ผลิตภัณฑ์หล่อลื่นให้เหมาะสม ทำความสะอาดเครื่องยนต์ให้ถูกวิธี ใช้งานตามความสามารถและ ใช้อย่างถนอม ปรับแต่งเครื่องยนต์ เช่น ตั้งศูนย์ปรับแต่งรอบเผาไหม้ เป็นต้น 2. เลือกใช้น้ำมันให้เหมาะสมกับกำลังเครื่องยนต์ หลีกเลี่ยงเชื้อเพลิงที่อาจก่อให้เกิดอันตรายได้ เช่น การใช้แก๊สกับเครื่องยนต์อาจเกิดอันตรายง่ายเพราะไวไฟ กว่าน้ำมันเบนซิน เป็นต้น 3. หลีกเลี่ยงวัสดุติดไฟหรือการกระทำใด ๆ ที่ประมาทอาจก่อให้เกิดเพลิงไหม้ได้ กำหนดสถานที่เก็บเชื้อเพลิงให้ปลอดภัยที่สุด 4. การใช้แก๊สหุงต้มควรเลือกถัง หัวเตาที่ได้มาตรฐาน หมั่นตรวจสอบรอยรั่วและปิดให้เรียบร้อยหลังจากใช้งานเสร็จแล้ว

1. นาย วินัย สุขเมือง เลขที่ 5 2. นาย ธนวัฒน์ พงษ์สระ เลขที่ 17 สมาชิกในกลุ่ม 1. นาย วินัย สุขเมือง เลขที่ 5 2. นาย ธนวัฒน์ พงษ์สระ เลขที่ 17 3. นาย ศิริราช เสมอใจ เลขที่ 40 4. นาย สุระศักดิ์ โมทะจิตต์ เลขที่ 43 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 / 4