# Природные источники углеводородов: нефть, природный газ, уголь

> Нефть, газ и уголь — главные кладовые углеводородов. Разбираем состав, перегонку нефти на фракции, крекинг и коксование угля — то, что спрашивают на ОГЭ и ЕГЭ.

**Химия, 10 класс.** Урок бесплатного онлайн-самоучителя «ШкольныйГид». Обновлено: 2026-09-27.

Страница урока: https://shkolniygid.ru/himiya/10-klass/prirodnye-istochniki-uv-10/

Бензин в машине, газ в плите, пластик в телефоне и асфальт под ногами — всё это началось с нефти, газа или угля. Три природных источника углеводородов дают химической промышленности почти всё сырьё. Понять, как из чёрной жидкости под землёй получается бензин и полиэтилен, — значит понять, как устроена целая отрасль.


### Нефть и перегонка


Нефть — маслянистая жидкость тёмного цвета со специфическим запахом, смесь сотен углеводородов: алканов, циклоалканов, аренов. В таком виде нефть не используют — её **перерабатывают**. Первый этап — ректификационная (перегонная) колонна: нефть нагревают, и углеводороды разделяются по температурам кипения. Лёгкие поднимаются высоко, тяжёлые остаются внизу. Это **физический** процесс: состав веществ не меняется, меняется только смесь.


| Фракция | t кипения | Где применяется |
| --- | --- | --- |
| Газовая (пропан-бутан) | до 40 °C | бытовое топливо, зажигалки |
| Бензиновая | 40–180 °C | автомобильное топливо |
| Лигроин (нафта) | 180–230 °C | растворители, сырьё для пиролиза |
| Керосиновая | 230–300 °C | авиационное топливо |
| Дизельная (солярка) | 300–350 °C | дизельные двигатели |
| Мазут (остаток) | выше 350 °C | котельное топливо, смазочные масла |


### От скважины до завода


Прежде чем нефть попадёт в колонну, её готовят. Из скважины она выходит вместе с пластовой водой, солью и газом; вода и минеральные соли разъедают оборудование и отравляют катализаторы, поэтому нефть обезвоживают и обессоливают, а попутный газ отделяют и улавливают. Дальше по трубопроводам сырьё идёт на нефтеперерабатывающий завод, где и начинается разделение.


Результат прямой перегонки скромный: бензиновой фракции в обычной нефти всего 15-20 %, керосин и дизельное топливо дают ещё по 15-20 %, а на мазут приходится почти половина массы. Столько тяжёлого остатка никому не нужно: самолёты летают на керосине, машины ездят на бензине. Главный вопрос нефтепереработки звучит так: как превратить тяжёлое в лёгкое? Ответ — химическая переработка, прежде всего крекинг.


Мазут тоже не списывают со счетов. В вакуумной перегонке давление понижают, и тяжёлые фракции кипят при более низких температурах: так из мазута отбирают масляные фракции для смазочных масел и вазелина, а тугоплавкий остаток, гудрон, идёт на асфальт. Каждая часть нефти находит применение — принцип отрасли: не выбрасывать ничего.


> **Ловушка.** Перегонка нефти — физический процесс, крекинг — химический. В перегонке углеводороды просто разделяются по температурам кипения, а в крекинге тяжёлые молекулы разрываются на более лёгкие (C₁₆H₃₄ → C₈H₁₈ + C₈H₁₆). Если в задаче спрашивают «увеличить выход бензина» — нужен именно крекинг мазута, а не повторная перегонка.


### Природный и попутный газ


**Природный газ** добывают из чисто газовых месторождений: это в основном метан CH₄ (80-98 %) с примесями этана и пропана. **Попутный нефтяной газ** растворён в нефти и выходит вместе с ней: в нём больше тяжёлых углеводородов — пропан, бутан, пентаны. Из попутного газа получают газовый бензин и сырьё для синтеза. Метан — ценнейшее топливо и сырьё: из него получают ацетилен, водород, метанол, синильную кислоту.


Попутный газ — не обуза, а кладовая. Из него выделяют сжиженный пропан-бутан: он горит в баллонах на дачах и в загородных домах, где нет магистрального газа. Пентаны и гексаны дают газовый бензин, а метан и этан идут на производство водорода, ацетилена и метанола. Сжигать попутный газ в факелах сейчас считается расточительством: вместе с газом в атмосферу улетает ценное сырьё и парниковый углекислый газ.


**Каменный уголь** — твёрдое топливо, сложная смесь высокомолекулярных соединений с высоким содержанием углерода (до 98 % у антрацита). Главная химическая переработка — **коксование**: уголь нагревают без доступа воздуха до 900-1000 °C. Получаются кокс (для выплавки чугуна), каменноугольная смола (источник аренов — бензола, толуола, нафталина), аммиачная вода и коксовый газ.


### Каменный уголь: кокс и не только


Уголь бывает разный, и его качество измеряют долей углерода. Бурый уголь, самый молодой, несёт 65-70 % углерода и горит дымно; каменный уголь держит 75-90 %, это основное сырьё для коксования; антрацит содержит до 98 % углерода, даёт ровный жар и почти не дымит. В недрах уголь лежит пластами — это остатки древних лесов, сотни миллионов лет пролежавших без кислорода под давлением пород.


Кокс в доменной печи работает дважды: горит и даёт температуру выше тысячи градусов, одновременно отбирая кислород у железной руды. Раскалённый углерод вытягивает кислород из оксида железа, и на дно печи стекает жидкий чугун. Без кокса металлургия чёрных металлов не работает, поэтому коксохимические заводы строят рядом с металлургическими комбинатами.


Продукты коксования разбирают по-отдельности. Коксовый газ, в котором много водорода и метана, сжигают для обогрева печей и используют как химическое сырьё. Аммиачная вода отдаёт аммиак — основу азотных удобрений. Каменноугольная смола — настоящий склад аренов: бензол, толуол, нафталин, из которых делают красители, лекарства и другие вещества. Кокс остаётся главной целью процесса, но без побочных продуктов коксохимия была бы убыточной.


Кроме коксования, у угля есть другие химические дороги. Газификация превращает углерод в синтез-газ — смесь оксида углерода и водорода, из которой синтезируют метанол, аммиак и даже жидкое топливо: такой путь освоили страны без нефти. Гидрирование под давлением с катализатором насыщает угольную массу водородом и тоже даёт жидкое топливо. Эти методы дороже нефтепереработки, но они превращают огромные запасы угля в сырьё для органического синтеза.


### Крекинг, риформинг и октановое число


Бензин ценят не за количество, а за качество, и мерой служит октановое число. При слишком быстром сгорании смесь в цилиндре детонирует — вспыхивает раньше времени, мотор стучит и изнашивается. Эталон стойкости — изооктан с октановым числом 100, противоположность — нормальный гептан с числом 0: бензин с числом 95 по стойкости к детонации равен смеси 95 % изооктана и 5 % гептана. Разветвлённые алканы и арены стойки к детонации, прямые длинные цепи — нет.


Высокого октанового числа добиваются два процесса-соседа. Каталитический крекинг ведут при 450 °C на алюмосиликатных катализаторах: цепи рвутся с разветвлением, и бензин получается качественнее, чем при чисто термическом крекинге на 470-550 °C. Риформинг цепи почти не рвёт, а перестраивает: превращает алканы в арены — бензол, толуол, ксилолы, поднимая октановое число до 90-95. Самый жёсткий вариант, пиролиз на 700-900 °C, даёт не топливо, а сырьё для полимеров: этилен, пропилен, ацетилен.


| Процесс | Суть | Продукты |
| --- | --- | --- |
| Перегонка (ректификация) | физическое разделение по температурам кипения | фракции: от газа до мазута |
| Термический крекинг | разрыв цепей при 470-550 °C | бензин и алкены |
| Каталитический крекинг | разрыв цепей на алюмосиликатах при 450 °C | разветвлённый бензин |
| Риформинг | перестройка молекул в арены | высокооктановый бензин, бензол, толуол |
| Коксование | нагрев угля до 900-1000 °C без воздуха | кокс, смола, аммиачная вода, коксовый газ |


$$C_{16}H_{34} \rightarrow C_8H_{18} + C_8H_{16}$$

*Крекинг: тяжёлый алкан распадается на алкан и алкен*


**Почему крекинг повышает выход бензина**

1. В мазуте — молекулы с 15-50 атомами углерода: слишком тяжёлые для бензина.
2. При нагревании с катализатором или без него C-C связи разрываются посередине цепи. — $$C_{16}H_{34} \rightarrow C_8H_{18} + C_8H_{16}$$
3. Получаются алкан и алкен с 5-10 атомами углерода — это уже бензиновая фракция и сырьё для полимеров.
4. Итог: из тонны нефти бензина выходит больше, а лёгкие алкены идут на производство полиэтилена.


### Экология: цена топлива


За топливо платят воздухом. При сгорании угля и мазута в атмосферу летит сернистый газ SO₂, который в облаках превращается в кислоты: обычный дождь имеет pH около 5,6 из-за растворённого углекислого газа, а кислотный — ниже 5. Такие дожди подкисляют озёра и леса, разъедают памятники. Выхлопные газы добавляют угарный газ и оксиды азота, поэтому машины оснащают каталитическими нейтрализаторами: платина и палладий превращают ядовитые соединения в относительно безобидные CO₂ и N₂.


Аварии при добыче и перевозке оставляют нефтяные плёнки на воде: тонна разлитой нефти растекается по поверхности площадью до нескольких квадратных километров, перекрывая воде доступ кислорода. Самым чистым углеводородным топливом считается метан: он горит по уравнению $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$ без дыма и сернистых примесей, поэтому доля газа в мировом энергобалансе растёт, а параллельно развиваются электротранспорт и возобновляемые источники.


- полиэтилен и полипропилен — пакеты, трубы, канистры
- синтетические волокна — капрон, лавсан, нейлон
- синтетический каучук — шины и уплотнители
- моющие средства, красители и лекарственное сырьё
- битум и асфальт — покрытие дорог
- парафин — свечи, вазелин, пропитка бумаги


**Ректификация** — разделение смеси по температурам кипения в ректификационной колонне
**Фракция** — часть нефти с узким интервалом кипения, например керосин или лигроин
**Октановое число** — мера стойкости бензина к детонации: изооктан — 100, гептан — 0
**Риформинг** — перестройка алканов бензина в арены для роста октанового числа
**Пиролиз** — нагрев до 700-900 °C ради этилена, пропилена и аренов


> **Совет.** Запомни порядок фракций по росту температуры — газ, бензин, лигроин, керосин, солярка, мазут: мнемоника помогает не перепутать. На ЕГЭ любят спрашивать, какая фракция кипит выше 350 °C — это мазут, и какой процесс химический — всегда крекинг.


*[Интерактив: Прикинь выход бензина — доступен на странице урока]*


*[Интерактив: Собери пары — доступен на странице урока]*


*[Интерактив: Карточки по топливу — доступен на странице урока]*


## Частые вопросы

### Какие фракции получают при перегонке нефти?

Газовую, бензиновую, лигроин, керосиновую, дизельную и остаток — мазут. Каждая соответствует своему интервалу температур кипения.


### Чем попутный газ отличается от природного?

Природный газ — почти чистый метан. Попутный выходит вместе с нефтью и содержит много пропана, бутана и пентанов, из которых делают газовый бензин.


### Что такое крекинг нефти простыми словами?

Это разрыв длинных углеводородных цепей на короткие: из тяжёлого мазута получают дополнительные бензин и алкены для пластмасс. Смесь нагревают, связи между атомами углерода рвутся, и вместо одной большой молекулы появляются две маленькие. Поэтому крекинг — химический процесс, в отличие от чисто физической перегонки.


### Для чего нужно коксование угля?

Нагрев угля без воздуха даёт сразу несколько продуктов. Кокс идёт в доменные печи как топливо и восстановитель при выплавке чугуна. Каменноугольная смола — источник бензола, толуола и нафталина, а коксовый газ и аммиачная вода тоже находят применение в химической промышленности.


## Проверь себя (вопросы и ответы)

#### Вопрос 1: Перегонка нефти — это процесс…
- ✅ физический
- ☐ химический
- ☐ окислительный
- ☐ электролитический

*Пояснение: Углеводороды только разделяются по температурам кипения, новых веществ не образуется.*


#### Вопрос 2: Какая фракция нефти кипит в диапазоне 230–300 °C?
- ☐ Бензиновая
- ✅ Керосиновая
- ☐ Мазут
- ☐ Газовая

*Пояснение: Керосиновая фракция — 230-300 °C, из неё делают авиационное топливо.*


#### Вопрос 3: Главный компонент природного газа — …
**Ответ:** метан

*Пояснение: Природный газ почти целиком состоит из метана CH₄.*


#### Вопрос 4: Крекинг — это процесс разрыва молекул углеводородов.
- ✅ Правда
- ☐ Неправда

*Пояснение: Крекинг — химический процесс: тяжёлые алканы распадаются на лёгкие алканы и алкены.*


#### Вопрос 5: Какие утверждения верны?
- ✅ При коксовании уголь нагревают без доступа воздуха
- ✅ Кокс используют в доменном производстве
- ☐ Попутный газ — это чистый метан
- ☐ Мазут легче бензина

*Пояснение: Коксование — нагрев без воздуха, кокс идёт на выплавку чугуна. Попутный газ содержит тяжёлые углеводороды, а мазут — самая тяжёлая фракция.*


#### Вопрос 6: Сопоставь продукт и источник.
- бензин — нефть
- метан — природный газ
- кокс — каменный уголь
- пропан-бутан — попутный газ

*Пояснение: Каждое топливо приходит из своего источника: нефть, газ, уголь.*


#### Вопрос 7: Вставь пропущенное.
При крекинге C₁₆H₃₄ образуется алкан C₈H₁₈ и **алкен** C₈H₁₆, а при коксовании угля получают **кокс** для выплавки чугуна.

*Пояснение: Крекинг даёт алкан и алкен с тем же числом атомов углерода, а коксование — твёрдый кокс.*


## Тренажёр

На [странице тренажёра](https://shkolniygid.ru/himiya/10-klass/prirodnye-istochniki-uv-10/trenazher/) — 3 типов задач с бесконечными вариантами чисел, проверкой ответа и разбором каждого шага.