辛烷

米拉Senthilingam

本周，西蒙·科顿的事情正在“加速”。

西蒙棉花

辛烷是日常生活中为数不多的化学名称之一，并为公众所认可。当你停在车库给你的车加油时，你通常会看到油泵上显示的燃料辛烷值是95或97，但这意味着什么呢?

要理解这一点，你必须回到近一个世纪以前。在早期的汽车，碰撞或预点火是一个真正的问题。在汽油发动机中，当活塞向下冲程时，空气和碳氢化合物燃料的混合气体被注入汽缸，然后在活塞向上运动时受到压缩。在一个特定的点上，火花塞发出火花点燃混合物，由此产生的高温气体产生动力，迫使活塞向下，驱动发动机并为车轮提供动力。更复杂的发动机具有更高的压缩比——燃料-空气混合物在点火前被压缩得更多，但这也使混合物更有可能预燃，导致发动机点火失败——爆震——并失去动力。

20世纪20年代中期，一位名叫罗素标记在乙基公司工作，对不同碳氢化合物的爆震特性进行了系统的研究。他首先研究了庚烷，一种“直链”碳氢化合物。化学家倾向于称这种链为“直链”，但事实上它们绝不是直的。尽管在室温下碳原子链是弯曲的，但它们最多只有一个与氢原子相连的之字形碳原子链。总之，庚烷造成了很严重的撞击。

接下来，他选择了我们所说的2,2,4-三甲基戊烷，在当时通常被称为异辛烷。它有一个由8个碳原子组成的分支链，但最重要的是它不会引起任何敲击。然而，当他测试普通辛烷时，结果也很糟糕，因为普通辛烷的直链上有8个碳。因此，科学家们配制了不同数量的庚烷和异辛烷混合物，以研究它们的敲击特性。一种被描述为95辛烷值的燃料与含有95%异辛烷和5%庚烷的混合物具有相同的爆震特性。辛烷值越高，在点火前气体/空气混合物被压缩的越多，你就会得到更多的动力。

当然，你不能像用乳胶合成橡胶那样，从树上敲下来就能得到辛烷和异辛烷。它们必须从原油中获得。

数百万年前，像浮游生物这样的有机物在海底聚集。随着时间的推移，它被埋得越来越深，最终随着岩层变硬，变成页岩或泥岩，有机分子承受着越来越大的压力和温度。这导致大分子分裂成各种链较短的小分子。这种混合物就是原油，并浸透了岩石，地质学家称之为“源岩”。

德国空军同时引进了100辛烷值燃料，如果没有它，英国皇家空军可能会处于真正的劣势

发现石油后，石油公司必须精炼原油产品，因为它不能用作燃料。在某种程度上，这意味着将其蒸馏，并收集不同沸点的馏分。另一种获得有价值燃料的方法是通过重整和裂解过程，后者的过程与原油最初形成时的过程相同，利用热量(和催化剂)将高沸点的长链分子分解成更小、更易挥发的分子，这些分子是更有价值的燃料。它们还可以通过异构反应产生支链烷烃，如异辛烷。

还有其他提高辛烷值的方法。一种是加入四乙基铅。这种方法从20世纪20年代开始使用，但缺点是有毒——许多生产TEL的公司的工人在生产的第一个十年中死亡。燃料燃烧后，有毒的铅进入了环境。另一种方法是加入苯和其他芳香烃，但苯是有毒的，这就产生了另一个问题。

高辛烷值燃料在历史上很重要。它可能对汽车没有太大影响，但75年前，它对飞机发动机产生了重大影响。超级海军喷火战斗机起源于1927-1931年为英国三次赢得高速施耐德奖杯的水上飞机，当时的空军准将杆的银行还有人为此开发了高辛烷值燃料。在委内瑞拉海岸附近阿鲁巴的炼油厂生产的100辛烷值燃料，在1939- 1940年被英国皇家空军的飓风和喷火战斗机中队使用，及时赶上了不列颠战役。德国空军同时引进了100辛烷值燃料，如果没有它，英国皇家空军可能会处于真正的劣势。

你问罗素·马克?他成为了为数不多的没有博士学位的大学教授之一。就在他研究辛烷值的10多年后，他发现了一种将墨西哥山药中发现的薯蓣皂苷元降解为黄体酮的方法，这被称为马克降解，是半合成的一个例子。这最终导致了口服避孕药的发展。有人因为价值不高的工作而获得诺贝尔奖。

米拉Senthilingam

伯明翰大学的西蒙·科顿在这里，用辛烷值作为燃料。下周，我们将在早餐时讨论一些值得思考的话题。

布莱恩·克莱格

我们很多人第一次接触烟酸是在早餐时阅读麦片包装时，因为这种相对简单的有机化合物，也被称为维生素B3，通常被添加为“强化”。正如我们稍后会听到的，我们摄入的量是有问题的，但毫无疑问，这是一种有价值的微量营养素。

米拉Senthilingam

布莱恩·克莱格将在下周的元素中的化学．在那之前，感谢大家的收听，我是Meera Senthilingam。