Tổng quan công thức hóa học của xăng và thành phần cấu tạo cơ bản

Công thức hóa học của xăng bao gồm nhiều hợp chất hydrocarbon khác nhau. Xăng là hỗn hợp phức tạp được chưng cất từ dầu mỏ. Các thành phần chính trong xăng đóng vai trò quan trọng cho động cơ đốt trong. Chúng ta cần hiểu rõ cấu tạo và tính chất của xăng để sử dụng an toàn.

Công thức hóa học của xăng là gì?

Xăng không có một công thức hóa học cụ thể. Đây là hỗn hợp của nhiều hydrocarbon khác nhau, chủ yếu từ C5 đến C12.

Công thức hóa học của xăng thường được biểu diễn dưới dạng CnH2n+2 (với n từ 5-12). Các thành phần chính bao gồm:

• Iso-octan (C8H18): Đây là thành phần quan trọng nhất, quyết định chất lượng xăng
• n-Heptan (C7H16): Thành phần phổ biến thứ hai
• Các hydrocarbon mạch thẳng và mạch nhánh khác

Trong quá trình giảng dạy, tôi thường ví von xăng như một “cocktail hydrocarbon”. Mỗi loại xăng có tỷ lệ thành phần khác nhau tùy nhà sản xuất.

Xăng có nhiều điểm tương đồng với công thức hóa học của dầu hỏa. Tuy nhiên xăng có mạch carbon ngắn hơn nên dễ bay hơi hơn.

Để học sinh dễ nhớ, tôi thường nhấn mạnh: Xăng là hỗn hợp hydrocarbon với số carbon từ 5-12, không phải một chất đơn lẻ với công thức cố định.

Thành phần và cấu tạo hóa học của xăng

Thành phần hóa học của xăng chủ yếu gồm các hợp chất hydrocarbon mạch thẳng và mạch nhánh. Các hợp chất này có từ 5-12 nguyên tử carbon trong phân tử.

Xăng được sản xuất từ quá trình chưng cất dầu mỏ ở nhiệt độ 40-200°C. Quá trình này tạo ra hỗn hợp hydrocarbon lỏng có khả năng bay hơi tốt.

Xăng có chứa chất gì phụ thuộc vào nguồn dầu thô và công nghệ lọc dầu. Tương tự như công thức cấu tạo của protein, cấu tạo phân tử xăng cũng rất đa dạng và phức tạp.

Các hợp chất hydrocarbon trong xăng

Thành phần chính của xăng là các hydrocarbon no (alkane) và không no (alkene, alkyne). Các alkane chiếm tỷ lệ lớn nhất, khoảng 40-70%.

Ngoài ra còn có các hydrocarbon thơm như benzen, toluen và xylen. Những hợp chất này giúp tăng chỉ số octan của xăng.

Iso-octan (2,2,4-trimethylpentane) là hydrocarbon quan trọng, được dùng làm chuẩn để xác định chỉ số octan của xăng.

Các chất phụ gia trong xăng

Để cải thiện chất lượng, người ta thêm vào xăng nhiều loại phụ gia khác nhau. Các phụ gia này giúp xăng cháy tốt hơn và bảo vệ động cơ.

Phụ gia trong xăng thường chiếm tỷ lệ nhỏ, khoảng 1-2%. Tuy nhiên chúng đóng vai trò rất quan trọng với hiệu suất động cơ.

Chất chống kích nổ

Tetraethyl chì (TEL) từng được sử dụng phổ biến làm chất chống kích nổ. Nhưng do độc hại, TEL đã bị cấm và thay thế bằng MTBE hoặc ethanol.

Các chất chống kích nổ giúp xăng cháy đều, tránh hiện tượng kích nổ gây hại cho động cơ. Chúng cũng làm tăng chỉ số octan của xăng.

Chất tẩy rửa và chống ăn mòn

Các chất tẩy rửa như polyisobutylene amine giúp làm sạch cặn bám trong động cơ. Chúng ngăn không cho các chất bẩn tích tụ.

Phụ gia chống ăn mòn bảo vệ các chi tiết kim loại trong động cơ. Chúng tạo màng bảo vệ mỏng trên bề mặt kim loại.

Các chất này còn có tác dụng chống tạo bọt và cải thiện độ bền của xăng khi bảo quản.

Quy trình sản xuất và phân loại xăng

Xăng là sản phẩm được tạo ra từ quá trình chưng cất dầu mỏ. Đây là nhiên liệu phổ biến nhất hiện nay cho các phương tiện giao thông.

Tương tự như công thức hóa học của dầu ăn, xăng cũng có công thức hóa học phức tạp gồm nhiều hydrocarbon mạch thẳng và mạch nhánh.

Quá trình chưng cất dầu mỏ tạo xăng

Xăng được tạo từ gì thông qua quá trình chưng cất phân đoạn dầu mỏ ở nhiệt độ 40-200°C. Các phân tử hydrocarbon có số carbon từ C5-C10 sẽ được tách ra.

Sau khi chưng cất, xăng thô sẽ được xử lý bằng các phương pháp reforming xúc tác và cracking để nâng cao chất lượng.

Quá trình này giúp tăng trị số octan và loại bỏ các tạp chất có hại như lưu huỳnh, nitơ.

Các loại xăng phổ biến hiện nay

Xăng có mấy loại chính trên thị trường gồm RON 95, RON 92 và E5. Mỗi loại có đặc tính riêng phù hợp với từng động cơ.

Xăng RON 95

RON 95 là loại xăng cao cấp nhất với chỉ số octan 95. Loại xăng này phù hợp với động cơ công suất lớn, đặc biệt là xe hơi đời mới.

Xăng RON 95 cháy ổn định, ít gây kích nổ và tiết kiệm nhiên liệu hơn so với RON 92.

Xăng RON 92

Xăng RON 92 có chỉ số octan thấp hơn, phù hợp với xe máy và ô tô đời cũ. Giá thành rẻ hơn RON 95.

Tuy nhiên, RON 92 đang dần bị thay thế bởi xăng sinh học E5 theo chủ trương của Chính phủ.

Xăng E5

E5 là hỗn hợp của 95% xăng khoáng và 5% ethanol sinh học. Loại xăng này thân thiện với môi trường hơn.

E5 có chỉ số octan tương đương RON 92 và giá thành rẻ hơn RON 95. Đây là xu hướng nhiên liệu trong tương lai.

Tính chất vật lý và hóa học của xăng

Xăng là hỗn hợp hydrocarbon lỏng được chưng cất từ dầu mỏ. Công thức hóa học của xăng thường là hỗn hợp các hydrocarbon từ C5 đến C12, trong đó chủ yếu là C8H18.

Để hiểu rõ hơn về tính chất của xăng, tôi sẽ phân tích chi tiết các đặc điểm vật lý và phản ứng hóa học quan trọng.

Đặc điểm và tính chất vật lý

Xăng là chất lỏng không màu hoặc hơi vàng nhạt, có mùi đặc trưng. Nhiệt độ sôi của xăng nằm trong khoảng 40-200°C.

Khối lượng riêng của xăng dao động từ 0,71-0,77 g/cm3, nhẹ hơn nước nên không tan trong nước. Điều này giải thích vì sao xăng nổi lên trên khi tiếp xúc với nước.

Xăng dễ bay hơi ở nhiệt độ thường do áp suất hơi cao. Đây là tính chất quan trọng giúp động cơ khởi động dễ dàng.

Phản ứng hóa học của xăng

Xăng tham gia nhiều phản ứng hóa học quan trọng, trong đó phản ứng cháy và oxi hóa là đặc trưng nhất.

Phản ứng cháy

Xăng có dễ cháy không? Câu trả lời là rất dễ cháy. Xăng cháy mạnh trong không khí theo phương trình:

2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O + Q

Phản ứng này tỏa nhiệt mạnh, nhiệt độ có thể đạt tới 2000°C. Đây là cơ sở để xăng được sử dụng làm nhiên liệu.

Phản ứng oxi hóa

Xăng có thể bị oxi hóa chậm khi tiếp xúc với không khí. Quá trình này tạo ra các hợp chất peroxide và aldehyde.

Phản ứng oxi hóa làm giảm chất lượng xăng theo thời gian. Vì vậy, xăng cần được bảo quản trong bình kín, tránh tiếp xúc với không khí.

Trong quá trình giảng dạy, tôi thường nhấn mạnh với học sinh về tính nguy hiểm của hơi xăng. Nồng độ hơi xăng 1,2-7,6% trong không khí có thể gây nổ.

FAQ: Câu hỏi thường gặp về xăng

Xăng là nhiên liệu phổ biến nhưng tiềm ẩn nhiều rủi ro về sức khỏe và an toàn. Tôi sẽ giải đáp một số thắc mắc thường gặp về loại nhiên liệu này.

Xăng có độc với cơ thể không?

Xăng chứa nhiều hợp chất độc hại như benzen, toluen và xylen. Khi tiếp xúc trực tiếp, xăng có độc không chỉ còn là câu hỏi thừa thãi.

Các hợp chất trong xăng có thể gây tổn thương gan, thận và hệ thần kinh trung ương. Tương tự như công thức axit nitric, xăng có tính ăn mòn cao.

Việc hít phải hơi xăng trong thời gian dài có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về hô hấp và não bộ.

Tại sao xăng có mùi đặc trưng?

Xăng có mùi gì là câu hỏi nhiều người thắc mắc. Mùi đặc trưng của xăng đến từ các hợp chất mercaptan được thêm vào có chủ đích.

Các nhà sản xuất bổ sung mercaptan để người dùng dễ phát hiện rò rỉ. Tương tự như công thức hóa học của ma túy, xăng nguyên chất không có mùi rõ rệt.

Mùi xăng có thể gây cảm giác khó chịu và choáng váng nếu hít phải nhiều.

Làm thế nào để bảo quản xăng an toàn?

Xăng cần được bảo quản trong bình chứa chuyên dụng, đặt nơi thoáng mát và tránh xa nguồn lửa.

Không nên tích trữ xăng quá lâu vì chất lượng sẽ giảm theo thời gian. Thời gian bảo quản tối đa khoảng 3-6 tháng.

Cần đậy kín bình chứa và không để xăng tiếp xúc với không khí. Điều này giúp tránh bay hơi và giảm nguy cơ cháy nổ.

Kiến thức về công thức hóa học của xăng giúp chúng ta hiểu rõ bản chất của nhiên liệu quan trọng này. Xăng là hỗn hợp phức tạp các hydrocarbon với số carbon từ C5-C12 và các chất phụ gia. Việc nắm vững cấu tạo, tính chất và phân loại xăng có ý nghĩa thiết thực trong đời sống. Đặc biệt cần lưu ý các biện pháp an toàn khi sử dụng và bảo quản xăng do tính dễ cháy nổ của nó.