Estrucutras químicas en el carbón

Material con fines didácticos, elaborado por Alejandro Requena para el curso PS5216: Tecnología del Carbón.

1. Naturaleza y
estructuras químicas
en el carbón

2. Estructura molecular del carbón

3. Modelo P. H. Given (1961)
(Carbón: 82% en C)
Configuración espacial
Formula molecular hipotética.

4. Modelos Mazumdar et. al. (1962)
(Estructuras propuestas para carbones de diverso Rango)

5. Modelo W. H. Wiser (1978)
(Carbón bituminoso: 82-83 % en C)

6. Modelo J. G. Pitt (1979)
(Carbón tipo vitreno)
Carbón con 90% en carbono
Carbón con 80% en carbono

7. Modelo L. Heredy & I. Wender (1980)
(Carbón: 82-84 % en C)

8. Modelo Shinn (1984)
(Carbón: 80-90 % en C)

9. Procedimientos de investigación para
determinar la estructura química del carbón.
•Análisis químico elemental
–% C, % H, % S, % N, % O (por diferencia)
–Materia mineral y poder calorífico (opcional)
•Análisis químico funcional
–Espectroscopia IR-FT,
Bandas características de grupos funcionales
( -OH -COOH, >CO, -CH
3, -C
2H
5, -OCH
3, -NH, (C=C)
ar, CH
al,
C
al-O-C
al
,
C
al-O-C
ar, C
ar-O-C
ar)
–Espectroscopia
13
C RMN
Indices de aromaticidad, condensación, etc.

10. Grupos funcionales oxigenados identificados
por análisis químico.
Modelo P. R. Solomon (1981)

11. Procedimientos de investigación para
determinar la estructura química del carbón.
•Análisis químico funcional
–Espectroscopia IR-FT
Bandas características de grupos funcionales

12. Identificación de enlaces C-H aromáticos
y alifáticos por espectroscopía IR-FT

13. Espectro
13
C NMR CP/MAS/DD para
carbones de distinto rango.
Al aumentar el contenido de
carbono (75,3% en carbón A
hasta 92,5% en carbón D) se
observa una disminución de
la señal correspondiente a
carbonos alifáticos y se
intensifica la señal para
carbonos aromáticos.

AUMENTO DE LA
AROMATICIDAD
DEL CARBÓN AL
AUMENTAR EL
RANGO

14. Grupos funcionales C-H identificados por
13
C NMR
Modelo P. R. Solomon (1981)

15. Procedimientos de investigación para
determinar la estructura química del carbón.
Solvólisis (Extracción con solventes)

CARBON
n-hexano
ACEITES
Benceno
Tolueno
ASFALTENOS PRE-ASFALTENOS
Poridina
Tetrahidrofurano
Residuo
Insoluble
Residuo
Insoluble FRACCION %PesoH/C% C% H% O% N% SOrgPM
Preasfaltenos62,84,8588,305,395,862,150,66870
Asfaltenos 27,06,7686,846,884,781,650,60565
Aceites 10,27,3785,747,103,000,870,48350