La benzina è composta da una complessa miscela di idrocarburi. La maggior parte di questi sono alcani con 4-10 atomi di carbonio per molecola. Minori quantità di composti aromatici sono presenti. alcheni e gli alchini possono anche essere presenti nella benzina.
La benzina è spesso prodotta dalla distillazione frazionata di petrolio, noto anche come petrolio greggio (è anche prodotto da carbone e scisti bituminosi). Il petrolio greggio viene separato in frazioni secondo diversi punti di ebollizione. Questo processo di distillazione frazionata produce circa 250 mL di benzina a servizio diretto per ogni litro di petrolio greggio. La resa della benzina può essere raddoppiata convertendo frazioni di punto di ebollizione più alte o più basse in idrocarburi nell'intervallo della benzina. Due dei principali processi utilizzati per eseguire questa conversione sono il cracking e l'isomerizzazione.
Come funziona il cracking
In cracking, frazioni ad alto peso molecolare e catalizzatori sono riscaldati al punto in cui si rompono i legami carbonio-carbonio. I prodotti della reazione includono alcheni e alcani di peso molecolare inferiore rispetto a quelli presenti nella frazione originale. Gli alcani della reazione di cracking vengono aggiunti alla benzina a funzionamento diretto per aumentare la resa della benzina dal petrolio greggio. Un esempio di reazione di cracking è:
alcano C13H28 (l) → alcano C8H18 (l) + alchene C2H4 (g) + alchene C3H6 (G)
Come funziona l'isomerizzazione
Nel processo di isomerizzazione, gli alcani a catena lineare vengono convertiti in catena ramificata isomeri, che bruciano in modo più efficiente. Ad esempio, pentano e un catalizzatore possono reagire per dare 2-metilbutano e 2,2-dimetilpropano. Inoltre, durante il processo di cracking si verifica una certa isomerizzazione, che aumenta la qualità della benzina.
Valutazioni ottane e motore a bussare
Nei motori a combustione interna, le miscele aria-benzina compresse hanno la tendenza ad accendersi prematuramente piuttosto che a bruciarsi senza problemi. Questo crea motore bussare, un caratteristico suono di tintinnio o ping in uno o più cilindri. Il numero di ottano di benzina è una misura della sua resistenza a bussare. Il numero di ottano viene determinato confrontando le caratteristiche di una benzina con isoottano (2,2,4-trimetilpentano) e eptano. All'isoottano viene assegnato un numero di ottano pari a 100. È un composto altamente ramificato che brucia uniformemente, con un piccolo colpo. D'altra parte, all'eptano viene assegnato un punteggio di ottano pari a zero. È un composto non ramificato e bussa male.
La benzina a servizio diretto ha un numero di ottano di circa 70. In altre parole, la benzina a servizio diretto ha le stesse proprietà di detonazione di una miscela di isoottano al 70% e eptano al 30%. Cracking, isomerizzazione e altri processi possono essere utilizzati per aumentare l'ottano valutazione della benzina a circa 90. Agenti anti-colpo possono essere aggiunti per aumentare ulteriormente il numero di ottano. Il piombo tetraetile, Pb (C2H5) 4, era uno di questi agenti, che veniva aggiunto al gas alla velocità massima di 2,4 grammi per gallone di benzina. Il passaggio alla benzina senza piombo ha richiesto l'aggiunta di composti più costosi, come aromatici e alcani altamente ramificati, per mantenere un numero elevato di ottani.
Le pompe di benzina in genere riportano i numeri di ottano come media di due valori diversi. Spesso si può vedere il numero di ottano indicato come (R + M) / 2. Un valore è il numero di ottano di ricerca (RON), che viene determinato con un motore di prova a bassa velocità di 600 giri / min. L'altro valore è il numero di ottano motore (MON), che viene determinato con un motore di prova in funzione a una velocità superiore di 900 giri / min. Se, ad esempio, una benzina ha un RON di 98 e un MON di 90, il numero di ottano pubblicato sarebbe la media dei due valori o 94.
La benzina ad alto numero di ottano non supera la normale benzina a base di ottano nel prevenire la formazione di depositi del motore, nella loro rimozione o nella pulizia del motore. Tuttavia i moderni carburanti ad alto numero di ottano possono contenere detergenti aggiuntivi per proteggere i motori ad alta compressione. I consumatori dovrebbero selezionare il grado di ottano più basso al quale il motore dell'auto funziona senza bussare. Il battito o il ping occasionali leggeri non danneggiano il motore e non indicano la necessità di un numero superiore di ottano. D'altra parte, un colpo pesante o persistente può provocare danni al motore.
Letture aggiuntive di benzina e ottano
- American Petroleum Institute - L'API rappresenta l'industria petrolifera e del gas naturale statunitense.
- Domande frequenti sulla benzina per autoveicoli - Questo è l'articolo molto referenziato di Bruce Hamilton, convertito in HTML da Kyle Hamar.
- Domande frequenti sulla benzina, parte 1 - Punto di partenza per le domande frequenti sulla benzina di Bruce Hamilton (Industrial Research Limited).
- Domande frequenti sulla benzina - Vengono fornite informazioni dettagliate sulle classificazioni degli ottani.
- HowStuffWorks: come funzionano i motori delle auto - Se non sai come funziona, questo è l'articolo che fa per te! La grafica è fantastica, ma è disponibile anche una versione stampabile dell'articolo.
- HowStuffWorks: cosa significa ottano? - Questa è la risposta di Marshall Brain alla domanda.