Câu chuyện hóa học cuối năm

Về bài báo: Đức thành công chế tạo máy biến nước thành xăng dầu.

http://baotintuc.vn/doi-song/duc-che-tao-may-bien-nuoc-thanh-xang-dau-20141225164850446.htm

Loại máy có thể chuyển hóa nước sang nhiên liệu xăng dầu của Đức.

ảnh: Sunfire GmbH.

1-    Mới đọc tựa đề, cảm giác thật giật gân! Cái gì mà biến nước thành xăng? Với nước, một chất vô cơ hoàn toàn và hầu như ai ai cũng biết công thức hóa học của nó là H₂0, nghĩa là một phân tử nước gồm 2 nguyên tử Hydrogen và 1 nguyên tử Oxygen cấu thành. Trong khi xăng là (hỗn hợp các) chuỗi Carbon thấp, chỉ từ 5 đến 10 Carbon. (Chuỗi Carbon thấp dưới 5 ở dạng khí, vd Methane CH₄, Ethane C₂H₆, Propane C₃H₈…) Công thức hóa học trung bình của chuỗi là C₈H₁₈. Công thức hóa học của nước và xăng hoàn toàn khác nhau về bản chất, vậy làm thế nào để biến nước thành xăng?

2-    Đọc tiếp bài báo, hiểu rõ tựa đề đúng là câu khách. Máy làm nhiệm vụ tổng hợp các chuỗi Carbon cùng Hydrogen, dựa trên phản ứng gọi là Kỹ thuật Chuyển hóa Fischer-Tropsch, trong đó Hydrogen thì lấy từ hơi nước! (hóa ra có liên quan tí ti đến nước, hèn gì mạnh miệng)

Phản ứng Fischer-Tropsch tạo thành chuỗi C_nH_(2n+2) thường được viết như sau:

_{(2n + 1)}H₂ + _nCO → C_nH_(2n+2) + _nH₂O      (1)         

Phản ứng sinh nhiệt, có chất xúc tác là Cobalt (hay sắt). Khi nhiệt độ tăng, phản ứng chậm lại nên thùng phản ứng (hình trên) cần nhiều đường dẫn nước làm nguội.

         

Nguyên liệu đầu vào trong phản ứng trên là khí Hydrogen H và khí MonoOxytCarbon CO. Trong kỹ thuật, lại lấy khí Methane CH₄ và hơi nước H₂O làm nguyên liệu đầu vào.

                     H₂O + CH₄ → CO + ₃H₂                                     (2)

 Với phản ứng (2) hoàn toàn đủ cung cấp nguyên liệu cho phản ứng (1)

Người ta còn có một phản ứng tạo khí Hydrogen dự phòng theo chuỗi phản ứng (2):

                    H₂O + CO → H₂ + CO₂                                       (3)

3-    Hai mục trên là hết bài, bây giờ nói chuyện ngoài lề nhân nhắc đến khí methane CH₄.

Vừa qua, các báo có loan tin tàu thăm dò Curiosity của Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đã phát hiện dấu vết của khí methane trên Sao Hỏa.

Trên Trái Đất, khí methane CH₄ là sản phẩm phân hủy các chất từ xác sinh vật, còn gọi là khí hầm cầu hay BioGaz. Vì lý do đó, khi phát hiện khí methane CH₄ ở đâu đó, người ta dễ tin rằng ở đó có sinh vật. Và bài báo: Phát hiện dấu vết chứng tỏ sự sống tồn tại trên Sao Hỏa trên trang http://www.vietnamplus.vn/phat-hien-dau-vet-chung-to-su-song-ton-tai-tren-sao-hoa/297110.vnp là theo khuynh hướng nầy. 

Nhắc lại rằng theo khuynh hướng nầy còn có các thiên thạch Sao Hỏa được phân tích có dấu vết cấu trúc tế bào!

Ngược lại, các nhà khoa học khác lại cho rằng khí methane CH₄ là sản phẩm tự nhiên như các phản ứng Fischer-Tropsch, chả có vi sinh vật gì ở đây cả!

Cũng như giả thuyết về nguồn gốc các mỏ dầu, đa phần nghiêng về trầm tích sinh học, nhưng vẫn có thuyết xem là cấu tạo địa chất.

Cần nhắc lại, khí methane CH₄ trừ trên Trái Đất, trong hệ Mặt Trời rất khó tìm trong bầu khí quyển các hành tinh khác vì chúng dễ bị phân hủy bởi tia cực tím trong ánh sáng Mặt Trời. Vậy nên khí methane CH₄ trên Sao Hỏa được xì ra, đấy là sản phẩm mới toanh…