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| 化石燃料 | 生物 | 地質年代 | 場所 | 特徴 |
|---|---|---|---|---|
| 石炭 | 陸生・水生植物 | 古生代後期 ・ 🔷 新生代(Cz) 🔷 古第三紀(PG) | 水素 | |
| 石油 | 小型浮遊性生物・藻類 | 水素、 🏞 ガソリン、ガス、灯油、重油 | ||
| 天然ガス |
物質資源としての 炭素資源(化石燃料)は、 水素資源であり、 エネルギー資源です。 炭素資源(化石燃料)を原料とする工業化学を 有機工業化学と言います。 原油から 蒸留で ガソリンエンジンの 燃料となるガソリンなどを分離します。
燃料は引火、発火しやすいので 消防法の 危険物 に指定されるものが多いです。
👨🏫 石油の精製―ガソリン、水素、ナフサ― 👨🏫 石炭と炭素材料| 例 | 説明 | 用途 | |
|---|---|---|---|
| ガス分 | メタン、エタン、 水素 | アンモニア合成 燃料電池 | |
| 石油ガス( LPG) | C1~C4留分、沸点35℃以下 | ||
| 軽質ナフサ | C5~C9留分、沸点150℃以下 | 溶媒 ガソリン | 自動車の エンジンの 燃料 |
| 重質ナフサ | C8~C11留分、沸点180℃以下 | 接触改質(リホーミング) BTX ガソリン | |
| 灯油 | C10~C14留分、沸点170℃~250℃ | 水素化脱硫 灯油 | ファンヒーター、航空機のジェット エンジンの c |
| 軽油 | C13~C18留分、沸点240℃~300℃ | 軽油脱硫 軽油 | ディーゼルエンジン 燃料 |
| 重質軽油 | C17~C21留分、沸点300℃~350℃ | 水素化脱硫 重油、硫黄 | 重油ブレンド原料 |
| 常圧残油 | C22~留分、沸点350℃~ | 減圧蒸留 溶剤抽出 | 潤滑油、 ろう アスファルト |
油田から採掘された原油は、タンクに備蓄されます。 精留塔で 分留し、ガソリンや灯油などの 燃料にします。 原油は植物の化石なので、 化石燃料と言われます。 燃焼したあとは、 二酸化炭素として大気中に排出されます。
石油製品中の硫黄は、装置の腐食、悪臭の発生、大気の汚染など悪影響をもたらす。 公害は、 四日市ぜんそくを引き起こした。 *
2 ) 👨🏫 四日市公害と環境未来館@三重県四日市 石油化学工業会 👨🏫 JPCA 石油化学工業協会 👨🏫 第二次産業革命(電気と石油) 🏞 石油|
ナフサ
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↓
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分解、急冷
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← | エタン | |||
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↓
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→ | ↓ | |||
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分解ガス
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)
5
)
6
)
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↓
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圧縮、精製
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↓
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↓
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抽出、分留
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精留
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燃料油
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ガソリン
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BTX
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BB留分
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オレフィンガス
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水素
メタン
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| 種類 | 略号 | 樹脂名 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 熱可塑性樹脂 | PE | ポリエチレン | 包装材、 石油タンク 、バケツ |
| PP | ポリプロピレン | ||
| PVC | ポリ塩化ビニル | 水道管 | |
| PS | ポリスチレン | CDケース、食品 容器 | |
| PET | ポリエチレンテレフタラート | ペットボトル | |
| PVdC | ポリ塩化ビニリデン | ||
| PVdF | ポリフッ化ビニリデン 7 ) | LIB 正極 バインダー | |
| PTFE | テフロン™ | フライパン | |
| 熱硬化性樹脂 | FF | フェノール樹脂 | プリント基板 |
| MF | メラミン樹脂 | 食卓用品 |
プラスチック材料は、 非金属材料です。 非金属材料には、ガラスなどの無機高分子材料、やセルロースやたんぱく質など天然高分子材料があります。 エンジニアリングプラスチックとして、導電性高分子などもあります。
フッ素樹脂は、有用な反面、PFASなどフッ素化合物の環境への影響が懸念されるようになりました。
👨🏫 有機高分子化学―プラスチック、ゴム―| 略号 | ゴム名 | 用途 | |
|---|---|---|---|
| 天然ゴム | |||
| IR | イソプレンゴム | ||
| BR | ブタジエンゴム | ||
| SBR | スチレンブタジエンゴム | LIB 負極 バインダー | |
| NBR | アクリロニトリル-ブタジエンゴム | O-リング |
| 例 | 説明 | 用途 | |
|---|---|---|---|
| 石炭ガス | 水素 メタン 一酸化炭素 | 燃料 | |
| ガス液 | アンモニア | 硫安 | 肥料 |
| ベンゼン | |||
| コールタール | 軽油 | ベンゼン、トルエン、キシレン | 溶剤、合成樹脂、合成ゴム、合成繊維 |
| 中油 | |||
| 重油 | |||
| アントラセン油 | |||
| ピッチ(残渣) | カーボン 、ピレン | 電極、 炭素繊維 | |
| コークス | 石炭を コークス炉で 乾留して得ます。 製鉄 、カーバイト |
石炭は、 産業革命のきっかけとなる 蒸気機関の 燃料 でした 11 ) 。 日本では明治時代から各地で 炭鉱が掘られて、黒いダイヤと呼ばれました。 1954年 に通産省が石炭合理化計画大綱を作成し、 石炭から石油へとエネルギーが変わっていきます 12 ) 。 オーストラリアなどから輸入された石炭は、いまでも 火力発電の 燃料です。
👨🏫 日本のエネルギー革命(昭和30年代)| 分類 | 細目 | 説明 | ||
|---|---|---|---|---|
| 天然炭素材料 | 石炭 13 ) | |||
| 天然黒鉛 (グラファイト、石墨 14 ) ) | 鉛筆、 リチウムイオン二次電池( 負極) | |||
| 合成炭素材料 | 木炭 | 木材を乾留して作ります。 たたら製鉄 火薬 | ||
| コークス | 石炭を 乾留して作ります。 製鉄の高炉の還元剤と燃料になります。 | |||
| 人造黒鉛 15 ) | 石炭を乾留したざさの ピッチ を加熱して合成します。 | |||
| 活性炭 | ||||
| オイルファーネスブラック | ||||
| 気相合成炭素 | アセチレンブラック | 🧬 | ||
| カーボンクラスター | フラーレン | |||
| カーボンナノチューブ(CNT) | ||||
| カーボンナノホーン(CNH) |
黒鉛は、ダイヤモンド、無定形炭素とともに炭素の同素体である 16 ) 。 無定形炭素は、燃えるが、黒鉛は、燃えない。 だから、製鉄の高炉用炉材として使う。 化学的に安定で、耐熱性もあり、潤滑性もあるので、鉄砲の内張にも使われた。
黒鉛は、面内で高い 導電率を示す。 アルミニウム溶融塩電解の アノード、 食塩電解の アノードに使われます。
鉄の 融点 Tm はおよそ 1538 °C 。 とても容器が持たない。 だからコークスと混ぜて高炉に入れる。
👨🏫 石炭と炭素材料| 種類 | 構造 | 特徴 | 用途 |
|---|---|---|---|
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アニオン界面活性剤 (陰イオン界面活性剤) |
親油性(非極性)のはじっこがアニオンの親水性(極性) 石鹸 | 親水基がイオン | 洗剤 |
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カチオン界面活性剤 親油性(非極性)のはじっこがカチオンの親水性(極性) (陽イオン界面活性剤) |
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両性界面活性剤 |
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ノニオン界面活性剤 (非イオン界面活性剤) |
高級アルコール系 | 親水基と疎水基のバランスを変える |
界面活性剤は、懸濁液などをつくるときに大きな役割を果たします。
HLB、クラフト点、曇り点などが指標として使われます 17 ) 。
油脂や石油から作ります。
| 分類 | 用途 | 系統 | 例 |
|---|---|---|---|
| 染料 | 植物性色素 (天然染料) | 紅 * * 紅花 藍 | |
| 動物性色素 (天然染料) | |||
| 合成染料 | |||
| 顔料 | 鉱物性天然色素 | 炭素 群青( 🏞 アズライト) 緑青(アラカイト) | |
| 無機合成色素 | |||
| 有機顔料(合成色素) | |||
| そのほか | ラムネ色 青磁 |
顔料は、 可視光 領域に 吸収 波長を持つ 不溶性物質を分散媒に 分散させ、 バインダーなどで 紙、 ガラスなどの 固体材料に固着させます。 19 ) 20 )
| 含有成分 元素 | 単肥の例 | 原料 | 特徴 | |
|---|---|---|---|---|
| 🏞 窒素 | 硫安(硫酸アンモニウム)・尿素・硝安(硝酸アンモニウム)・塩安(塩化アンモニウム)・石灰窒素 | 🏞 アンモニア 21 ) 22 ) 23 ) | 葉肥 * | |
| リン | リン酸カルシウム・過リン酸石灰・ | リン酸 | 果肥 | |
| カリウム | 硫酸カリウム、塩化カリウム | 鉱物 | 根肥 |
第一次世界大戦で海外からの輸入が途絶え、国内の化学肥料は高騰。チッソは莫大な収益を得て、水俣に新工場を設立した 24 ) 。
肥料には、肥料の三要素を一成分含む単肥と、二要素以上含む複合肥料に分けられます。また複合肥料は、配合肥料と化成肥料に分けられます。化成肥料は、肥料の三要素のうち、二要素以上を化学合成で作ったものです 25 ) 。
このように肥料は、工業製品であり、その要素は、材料でもあります。
👨🏫 日本肥料アンモニア協会 👨🏫 水俣病歴史考証館@熊本県水俣市| 大分類 | 小分類 | 成分 | 特徴 |
|---|---|---|---|
| 予防薬 | ワクチン | ||
| 治療薬 | 原因療法薬 | 抗生物質、抗がん剤、ホルモン剤、ビタミン剤 | |
| 対症療法薬 | アセトアミノフェン、リン酸コデイン | ||
| 診断薬 | |||
| その他 | 免疫抑制剤 |