Vienas iš labiausiai paplitusių cheminiai elementaiįtraukta į didžiąją daugumą cheminių medžiagų yra deguonis. Oksidai, rūgštys, bazės, alkoholiai, fenoliai ir kiti deguonies turintys junginiai tiriami atliekant neorganinius ir organinė chemija. Mūsų straipsnyje mes išnagrinėsime savybes, taip pat pateiksime jų taikymo pramonėje pavyzdžių, Žemdirbystė ir medicina.
oksidai
Paprasčiausios struktūros yra dvejetainiai metalų ir nemetalų junginiai su deguonimi. Oksidų klasifikacija apima šias grupes: rūgštinius, bazinius, amfoterinius ir indiferentinius. Pagrindinis visų šių medžiagų skirstymo kriterijus – kuris elementas jungiasi su deguonimi. Jei tai metalas, tada jie yra pagrindiniai. Pavyzdžiui: CuO, MgO, Na 2 O - vario, magnio, natrio oksidai. Pagrindinė jų cheminė savybė yra reakcija su rūgštimis. Taigi, vario oksidas reaguoja su druskos rūgštimi:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O + 63,3 kJ.
Nemetalinių elementų atomų buvimas dvejetainių junginių molekulėse rodo, kad jie priklauso rūgštiniam vandeniliui H 2 O, anglies dvideginis CO 2, fosforo pentoksidas P 2 O 5. Tokių medžiagų gebėjimas reaguoti su šarmais yra jų pagrindinis cheminis apibūdinimas.
Dėl reakcijos gali susidaryti rūšys: rūgštinės arba vidutinės. Tai priklausys nuo to, kiek molių šarmų reaguoja:
- CO2 + KOH => KHCO3;
- CO2+ 2KOH => K2CO3 + H2O.
Kita deguonies turinčių junginių grupė, kuriai priklauso tokie cheminiai elementai kaip cinkas ar aliuminis, vadinama amfoteriniai oksidai. Jų savybės turi polinkį į cheminę sąveiką tiek su rūgštimis, tiek su šarmais. Rūgščių oksidų sąveikos su vandeniu produktai yra rūgštys. Pavyzdžiui, sieros anhidrido ir vandens reakcijoje susidaro rūgštys – tai viena svarbiausių deguonies turinčių junginių klasių.
Rūgštys ir jų savybės
Junginiai, susidedantys iš vandenilio atomų, susietų su kompleksiniais rūgščių liekanų jonais, yra rūgštys. Paprastai jie gali būti skirstomi į neorganinius, pavyzdžiui, anglies rūgštį, sulfatą, nitratą ir organinius junginius. Pastarosios apima acto, skruzdžių, oleino rūgštis. Abi medžiagų grupės turi panašias savybes. Taigi jie patenka į neutralizacijos reakciją su bazėmis, reaguoja su druskomis ir baziniais oksidais. Beveik visos deguonies turinčios rūgštys vandeniniai tirpalai disocijuoja į jonus, būdami antros rūšies laidininkais. Naudojant indikatorius, galima nustatyti jų aplinkos rūgštingumą dėl per didelio vandenilio jonų buvimo. Pavyzdžiui, purpurinis lakmusas parausta, kai pridedamas prie rūgšties tirpalo. Tipiškas atstovas organiniai junginiai yra acto rūgštis, turinti karboksilo grupę. Jame yra vandenilio atomas, sukeliantis rūgštines rūgštis.Tai bespalvis specifinio aštraus kvapo skystis, kristalizuojantis žemesnėje nei 17°C temperatūroje. CH 3 COOH, kaip ir kitos deguonies turinčios rūgštys, puikiai tirpsta vandenyje bet kokiomis proporcijomis. Jo 3–5% tirpalas kasdieniame gyvenime žinomas acto pavadinimu, kuris naudojamas kulinarijoje kaip prieskonis. Medžiaga taip pat buvo pritaikyta acetatinio šilko, dažiklių, plastikų ir kai kurių vaistų gamyboje.
Organiniai junginiai, turintys deguonies
Chemijoje galima išskirti didelę grupę medžiagų, kuriose, be anglies ir vandenilio, yra ir deguonies dalelių. Tai karboksirūgštys, esteriai, aldehidai, alkoholiai ir fenoliai. Visi jie Cheminės savybės yra nulemti specialių kompleksų buvimo molekulėse - funkcines grupes. Pavyzdžiui, alkoholis, turintis tik ribines jungtis tarp atomų – ROH, kur R yra angliavandenilio radikalas. Šie junginiai paprastai laikomi alkanų dariniais, kuriuose vienas vandenilio atomas yra pakeistas hidrokso grupe.
Fizinės ir cheminės alkoholių savybės
Sumavimo būsena alkoholiai yra skysčiai arba kieti junginiai. Tarp alkoholių nėra dujinių medžiagų, o tai paaiškinama asocijuotų junginių - grupių, susidedančių iš kelių molekulių, sujungtų silpnais vandeniliniais ryšiais, susidarymu. Šis faktas taip pat lemia gerą žemesniųjų alkoholių tirpumą vandenyje. Tačiau vandeniniuose tirpaluose deguonies turinčios organinės medžiagos – alkoholiai, nesiskiria į jonus, nekeičia indikatorių spalvos, tai yra, turi neutralią reakciją. Funkcinės grupės vandenilio atomas yra silpnai sujungtas su kitomis rūšimis, todėl cheminės sąveikos galintis palikti molekulę. Toje pačioje laisvojo valentingumo vietoje jis pakeičiamas kitais atomais, pavyzdžiui, reakcijose su aktyvieji metalai arba su šarmais – į metalo atomus. Esant katalizatoriams, tokiems kaip platinos tinklelis arba varis, alkoholiai oksiduojami stipriais oksidatoriais, kalio bichromatu arba kalio permanganatu, iki aldehidų.
esterinimo reakcija
Viena iš svarbiausių deguonies turinčių cheminių savybių organinės medžiagos: alkoholiai ir rūgštys – tai reakcija, dėl kurios susidaro esteriai. Jis turi didelę praktinę reikšmę ir yra naudojamas pramonėje esteriams, naudojamiems kaip tirpikliai, ekstrahuoti Maisto pramone(kaip vaisių esencijos). Medicinoje kai kurie esteriai naudojami kaip antispazminiai vaistai, pavyzdžiui, etilo nitritas plečia periferines kraujagysles, o izoamilo nitritas apsaugo nuo vainikinių arterijų spazmų. Esterifikavimo reakcijos lygtis yra tokia:
CH3COOH+C2H5OH<--(H2SO4)-->CH3COOC2H5+H2O
Jame CH 3 COOH yra acto rūgštis, o C 2 H 5 OH yra cheminė formulė alkoholis etanolis.
Aldehidai
Jei junginyje yra -COH funkcinė grupė, jis klasifikuojamas kaip aldehidas. Jie pateikiami kaip tolesnio alkoholių oksidacijos produktai, pavyzdžiui, naudojant oksiduojančius agentus, tokius kaip vario oksidas.
Karbonilo komplekso buvimas skruzdžių arba acetaldehido molekulėse lemia jų gebėjimą polimerizuotis ir prijungti kitų cheminių elementų atomus. Kokybinės reakcijos, kuriomis galima įrodyti karbonilo grupės buvimą ir medžiagos priklausymą aldehidams, yra sidabro veidrodžio reakcija ir sąveika su vario hidroksidu kaitinant:
Acetaldehidas, naudojamas pramonėje jo gamybai acto rūgštis- daug organinės sintezės produkto tonomis.
Deguonies turinčių organinių junginių – karboksirūgščių – savybės
Karboksilo grupės – vienos ar daugiau – buvimas yra skiriamasis bruožas karboksirūgštys. Dėl funkcinės grupės struktūros rūgščių tirpaluose gali susidaryti dimerai. Jie yra sujungti vandeniliniais ryšiais. Junginiai disocijuoja į vandenilio katijonus ir rūgščių likučių anijonus ir yra silpni elektrolitai. Išimtis yra pirmasis daugelio ribojančių vienbazių rūgščių atstovas - skruzdžių arba metanas, kuris yra antros rūšies vidutinio stiprumo laidininkas. Tik paprastų sigma ryšių buvimas molekulėse rodo ribą, tačiau jei medžiagų sudėtyje yra dvigubų pi jungčių, tai yra nesočiųjų medžiagų. Pirmajai grupei priklauso tokios rūgštys kaip metanas, actas, sviestas. Antrąjį sudaro junginiai, kurie yra skystų riebalų dalis - aliejai, pavyzdžiui, oleino rūgštis. Deguonies turinčių junginių cheminės savybės: organinės ir ne organinės rūgštys iš esmės yra panašūs. Taigi, jie gali sąveikauti su aktyviais metalais, jų oksidais, su šarmais, taip pat su alkoholiais. Pavyzdžiui, acto rūgštis reaguoja su natriu, oksidu ir susidaro druska - natrio acetatas:
NaOH + CH3COOH→ NaCH3COO + H2O
Ypatingą vietą užima aukštesniųjų karboksilo deguonies turinčių rūgščių junginiai: stearino ir palmitino, su trihidrocitu sočiuoju alkoholiu – glicerinu. Jie priklauso esteriams ir vadinami riebalais. Tos pačios rūgštys yra natrio ir kalio druskų dalis kaip rūgšties liekanos, sudarydamos muilus.
Svarbūs organiniai junginiai, kurie yra plačiai paplitę gamtoje ir atlieka pagrindinį vaidmenį kaip daugiausiai energijos suvartojanti medžiaga, yra riebalai. Jie nėra atskiras junginys, o nevienalyčių gliceridų mišinys. Tai ribojančio polihidrolio alkoholio – glicerino junginiai, kuriuose, kaip ir metanolyje bei fenolyje, yra hidroksilo funkcinių grupių. Riebalai gali būti hidrolizuojami – kaitinami vandeniu, esant katalizatoriams: šarmams, rūgštims, cinko oksidams, magniui. Reakcijos produktai bus glicerolis ir įvairios karboksirūgštys, toliau naudojamos muilo gamybai. Kad šiame procese nebūtų naudojamos brangios natūralios nepakeičiamos karboksirūgštys, jos gaunamos oksiduojant parafiną.
Fenoliai
Baigę nagrinėti deguonies turinčių junginių klases, apsistokime ties fenoliais. Jie yra pavaizduoti fenilo radikalu -C6H5, prijungtu prie vienos ar daugiau funkcinių hidroksilo grupių. Paprasčiausias šios klasės atstovas yra karbolio rūgštis arba fenolis. Kaip labai silpna rūgštis, jis gali sąveikauti su šarmais ir aktyviais metalais – natriu, kaliu. Medžiaga, turinti ryškias baktericidines savybes – fenolis naudojamas medicinoje, taip pat dažų ir fenolio-formaldehido dervų gamyboje.
Savo straipsnyje mes ištyrėme pagrindines deguonies turinčių junginių klases, taip pat atsižvelgėme į jų chemines savybes.
Organinės medžiagos yra junginių, kurių sudėtyje yra anglies, klasė (išskyrus karbidus, karbonatus, anglies oksidus ir cianidus). Pavadinimas „organiniai junginiai“ atsirado ankstyvame chemijos vystymosi etape ir mokslininkai kalba patys už save ... Vikipedija
Viena iš svarbiausių organinių junginių rūšių. Juose yra azoto. Jų molekulėje yra anglies-vandenilio ir azoto-anglies jungčių. Aliejuje yra azoto turinčio piridino heterociklo. Azotas yra baltymų, nukleorūgščių ir ... ... Vikipedijos dalis
Organiniai germanio junginiai yra organiniai metaliniai junginiai, turintys germanio anglies jungtį. Kartais jie vadinami bet kokiais organiniais junginiais, kurių sudėtyje yra germanio. Pirmasis organinis vokiškas junginys tetraetilgermanas buvo ... ... Vikipedija
Organiniai silicio junginiai yra junginiai, kurių molekulėse yra tiesioginis silicio ir anglies ryšys. Silikoniniai junginiai kartais vadinami silikonais, iš lotyniško silicio pavadinimo silicio. Silikono junginiai ... ... Vikipedija
Organiniai junginiai, organinių medžiagų klasė cheminiai junginiai, kurių sudėtyje yra anglies (išskyrus karbidus, anglies rūgšties karbonatai, anglies oksidai ir cianidai). Turinys 1 Istorija 2 klasė ... Vikipedija
Organiniai metaliniai junginiai (MOC) Organiniai junginiai, kurių molekulėse yra ryšys tarp metalo atomo ir anglies atomo (atomų). Turinys 1 Metalo organinių junginių rūšys 2 ... Vikipedija
Organiniai halogeniniai junginiai yra organiniai junginiai, turintys bent vieną C Hal jungtį su anglies halogenu. Organiniai halogeniniai junginiai, priklausomai nuo halogeno pobūdžio, skirstomi į: Organinius fluoro junginius; ... ... Vikipedija
Organiniai metaliniai junginiai (MOC) Organiniai junginiai, kurių molekulėse yra ryšys tarp metalo atomo ir anglies atomo (atomų). Turinys 1 Metalo organinių junginių rūšys 2... Vikipedijos gavimo būdai
Organiniuose junginiuose, kuriuose yra alavo ir anglies jungtis, gali būti ir dvivalenčio, ir keturiavalenčio alavo. Turinys 1 Sintezės metodai 2 Tipai 3 ... Vikipedija
- (heterociklai) organiniai junginiai, turintys ciklus, kurie kartu su anglimi taip pat apima kitų elementų atomus. Jie gali būti laikomi karbocikliniais junginiais, kurių žiede yra heteropakaitų (heteroatomų). Dauguma ... ... Vikipedija
Testas tema: „Deguonies ir azoto turinčios organinės medžiagos“ (10 klasė)
Mieli studentai, tai Patikrinimo darbai yra temos tyrimo rezultatas " Deguonies ir azoto turinčios organinės medžiagos"ir turi įtakos trimestro pažymio nustatymui. Turite 40 minučių jį užbaigti. Atliekant draudžiama naudotis vadovėliu, informacine medžiaga ir Inttrnet.
Linkiu sėkmės!
1. Molekulėje esantis vandenilio atomas turi didžiausią aktyvumą
2. Bendraukite vieni su kitais
3. Nebendraukite tarp savęs
4. Acto rūgštis gali reaguoti su bet kuria iš dviejų medžiagų
5. Ar jie teisingi šiuos sprendimus apie acto rūgšties savybes?
1. Acto rūgštis nereaguoja su natrio karbonatu.
2. Acto rūgšties tirpalas veda elektros.
6. Dehidratacijos reakcija galima už
7. Natrio hidroksidas reaguos su
9. Propanolio oksidacijos produktas negali būti
10. Pakaitinus 57,5 g etanolio su koncentruota sieros rūgštimi, susidarė du organiniai junginiai A ir B. Medžiaga A – dujos, galinčios pakeisti spalvą 100 g 40 % bromo anglies tetrachlorido tirpalo. Medžiaga B yra žemai verdantis skystis. Nustatykite gautus junginius A ir B, taip pat apskaičiuokite A tūrį (esant N.O.) ir B masę, darant prielaidą, kad etanolis visiškai sureagavo.
| Patvirtintas turinys | Išbandyti įgūdžiai |
|
| Medžiagų savybės | ||
| Fenolio savybės | Galimybė pasirinkti vieną atsakymą iš keturių variantų |
|
| Alkoholio savybės | Galimybė pasirinkti vieną atsakymą iš keturių variantų |
|
| Organinės rūgšties savybės | Galimybė pasirinkti vieną atsakymą iš keturių variantų |
|
| Organinės rūgšties savybės | Galimybė pasirinkti vieną atsakymą iš keturių variantų |
|
| Organinių medžiagų dehidratacijos reakcijos | ||
| Organinių rūgščių ir fenolio savybės | Galimybė rinktis kelis kartus |
|
| Reakcijų grandinės vykdymas | Galimybė rinktis kelis kartus |
|
| Alkoholio savybės | Galimybė rinktis kelis kartus |
|
| Alkoholio savybės | Gebėjimas rašyti ir spręsti problemas |
Raktai į testą
10. 5,6 L eteno ir 37 g dietilo eterio
Yra žinoma, kad organinių medžiagų savybes lemia jų sudėtis ir cheminė struktūra. Todėl nenuostabu, kad organinių junginių klasifikacija grindžiama struktūros teorija – L. M. Butlerovo teorija. Klasifikuokite organines medžiagas pagal atomų buvimą ir jungčių tvarką jų molekulėse. Patvariausia ir mažiausiai kintanti organinės medžiagos molekulės dalis yra jos skeletas – anglies atomų grandinė. Pagal anglies atomų jungimosi tvarką šioje grandinėje medžiagos skirstomos į aciklines, kurių molekulėse nėra uždarų anglies atomų grandinių, ir karbociklines, turinčias tokias grandines (ciklus) molekulėse.
Be anglies ir vandenilio atomų, organinių medžiagų molekulėse gali būti ir kitų cheminių elementų atomų. Medžiagos, kurių molekulėse šie vadinamieji heteroatomai yra įtraukti į uždarą grandinę, priskiriamos heterocikliniams junginiams.
Heteroatomai (deguonis, azotas ir kt.) gali būti molekulių ir aciklinių junginių dalis, sudarydami juose funkcines grupes, pavyzdžiui, hidroksilo - OH, karbonilo, karboksilo, aminogrupės -NH2.
Funkcinė grupė- atomų grupė, kuri lemia būdingiausias medžiagos chemines savybes ir jos priklausymą tam tikrai junginių klasei. 
angliavandeniliai yra junginiai, susidedantys tik iš vandenilio ir anglies atomų.
Atsižvelgiant į anglies grandinės struktūrą, organiniai junginiai skirstomi į junginius su atvira grandine - aciklinis (alifatinis) ir ciklinis- su uždara atomų grandine.
Ciklai skirstomi į dvi grupes: karbocikliniai junginiai(ciklus sudaro tik anglies atomai) ir heterociklinis(ciklai taip pat apima kitus atomus, tokius kaip deguonis, azotas, siera).
Karbocikliniai junginiai savo ruožtu apima dvi junginių serijas: aliciklinis ir aromatingas.
Aromatiniai junginiai, esantys molekulių struktūros pagrindu, turi plokščius anglies turinčius ciklus su specialia uždara p-elektronų sistema, kuri sudaro bendrą π-sistemą (vieną π-elektronų debesį). Aromatingumas būdingas ir daugeliui heterociklinių junginių.
Visi kiti karbocikliniai junginiai priklauso aliciklinei serijai.
Tiek acikliniai (alifatiniai), tiek cikliniai angliavandeniliai gali turėti daugybinių (dvigubų arba trigubų) jungčių. Tokie angliavandeniliai vadinami nesočiaisiais (nesočiaisiais), priešingai nei ribojantys (sotieji), kuriuose yra tik pavienės jungtys.
Apriboti alifatinių angliavandenilių kiekį paskambino alkanai, jie turi bendrą formulę C n H 2 n +2, kur n yra anglies atomų skaičius. Dažnai vartojamas senasis jų pavadinimas, o dabar – parafinai.
kurių sudėtyje yra viena dviguba jungtis, gavo vardą alkenai. Jie turi bendrą formulę C n H 2 n .
Nesotieji alifatiniai angliavandeniliaisu dviem dvigubais ryšiais paskambino alkadienų
Nesotieji alifatiniai angliavandeniliaisu vienu trigubu ryšiu paskambino alkinai. Jų bendroji formulė yra C n H 2 n - 2.
Apriboti aliciklinių angliavandenilių kiekį - cikloalkanai, jų bendroji formulė C n H 2 n .
Speciali angliavandenilių grupė, aromatingas, arba arenos(su uždara bendra π-elektronų sistema), žinoma iš angliavandenilių su pavyzdžiu bendroji formulė C n H 2 n -6.
Taigi, jei jų molekulėse vienas arba daugiau vandenilio atomai pakeičiami kitais atomais ar atomų grupėmis (halogenais, hidroksilo grupėmis, amino grupėmis ir kt.), susidaro angliavandenilių dariniai: halogenų dariniai, deguonies turintys, azoto turintys ir kiti organiniai junginiai.
Halogenų dariniai angliavandeniliai gali būti laikomi vieno ar kelių vandenilio atomų angliavandenilių pakeitimo halogeno atomais produktais. Atsižvelgiant į tai, gali būti ribojančių ir nesočiųjų mono-, di-, tri- (paprastai poli-) halogeno darinių.
Bendroji sočiųjų angliavandenilių monohalogeno darinių formulė:
o kompozicija išreiškiama formule
C n H 2 n +1 Г,
kur R yra sočiųjų angliavandenilių (alkano) likutis, angliavandenilio radikalas (šis pavadinimas vartojamas toliau, kai kalbama apie kitas organinių medžiagų klases), Г yra halogeno atomas (F, Cl, Br, I).
Alkoholiai- angliavandenilių dariniai, kuriuose vienas ar keli vandenilio atomai pakeisti hidroksilo grupėmis.
Alkoholiai vadinami monatominis, jei jie turi vieną hidroksilo grupę, ir apriboti, jei jie yra alkanų dariniai.
Bendra sočiųjų monohidroksilių alkoholių formulė:
o jų sudėtis išreiškiama bendra formule:
C n H 2 n +1 OH arba C n H 2 n +2 O
Žinomi pavyzdžiai polihidroksiliai alkoholiai t.y. turintis kelias hidroksilo grupes.
Fenoliai- aromatinių angliavandenilių dariniai (benzeno serija), kuriuose vienas ar daugiau vandenilio atomų benzeno žiede yra pakeisti hidroksilo grupėmis.
Paprasčiausias atstovas, kurio formulė C 6 H 5 OH, vadinamas fenoliu.
Aldehidai ir ketonai- angliavandenilių dariniai, turintys karbonilo atomų grupę (karbonilas).
Aldehido molekulėse viena karbonilo jungtis eina į ryšį su vandenilio atomu, kita - su angliavandenilio radikalu.
Ketonų atveju karbonilo grupė yra susieta su dviem (paprastai skirtingais) radikalais.
Ribojančių aldehidų ir ketonų sudėtis išreiškiama formule C n H 2l O.
karboksirūgštys- angliavandenilių dariniai, kuriuose yra karboksilo grupių (-COOH).
Jei rūgšties molekulėje yra viena karboksilo grupė, tai karboksirūgštis yra vienabazė. Bendroji sočiųjų vienbazių rūgščių (R-COOH) formulė. Jų sudėtis išreiškiama formule C n H 2 n O 2 .
Eteriai yra organinės medžiagos, turinčios du angliavandenilių radikalus, sujungtus deguonies atomu: R-O-R arba R1 -O-R2.
Radikalai gali būti vienodi arba skirtingi. Eterių sudėtis išreiškiama formule C n H 2 n +2 O
Esteriai- junginiai, susidarę pakeitus karboksilo grupės vandenilio atomą karboksirūgštysį angliavandenilio radikalą.
Nitro junginiai- angliavandenilių dariniai, kuriuose vienas ar daugiau vandenilio atomų yra pakeisti nitro grupe -NO 2 .
Bendra ribojančių mononitro junginių formulė:
o kompozicija išreiškiama bendra formule
C n H 2 n +1 NO 2.
Aminai- junginiai, kurie laikomi amoniako (NH 3) dariniais, kuriuose vandenilio atomai pakeisti angliavandenilių radikalais.
Priklausomai nuo radikalo pobūdžio, aminai gali būti alifatinisir aromatingas.
Priklausomai nuo vandenilio atomų, pakeistų radikalais, skaičiaus, yra:
Pirminiai aminai, kurių bendra formulė: R-NH2
Antrinis - su bendra formule: R1 -NH-R2
Tretinis - su bendra formule:
Konkrečiu atveju antriniai ir tretiniai aminai gali turėti tuos pačius radikalus.
Pirminiai aminai taip pat gali būti laikomi angliavandenilių (alkanų) dariniais, kuriuose vienas vandenilio atomas yra pakeistas amino grupe -NH 2 . Ribojančių pirminių aminų sudėtis išreiškiama formule C n H 2 n +3 N.
Amino rūgštys turi dvi funkcines grupes, sujungtas su angliavandenilio radikalu: amino grupę -NH2 ir karboksilo -COOH.
Ribojančių aminorūgščių, turinčių vieną amino grupę ir vieną karboksilą, sudėtis išreiškiama formule C n H 2 n +1 NO 2 .
Yra žinomi ir kiti svarbūs organiniai junginiai, turintys kelias skirtingas arba identiškas funkcines grupes, ilgas linijines grandines, susijusias su benzeno žiedais. Tokiais atvejais neįmanoma tiksliai apibrėžti, ar medžiaga priklauso tam tikrai klasei. Šie junginiai dažnai išskiriami į specifines medžiagų grupes: angliavandenius, baltymus, nukleino rūgštys, antibiotikai, alkaloidai ir kt.
Organinių junginių pavadinimui naudojamos 2 nomenklatūros – racionalūs ir sisteminiai (IUPAC) bei trivialūs pavadinimai.
Pavadinimų rinkimas pagal IUPAC nomenklatūrą
1) Junginio pavadinimo pagrindas yra žodžio šaknis, žymintis prisotintą angliavandenilį, turintį tokį patį atomų skaičių kaip pagrindinė grandinė.
2) Prie šaknies pridedama priesaga, apibūdinanti soties laipsnį:
An (ribojamas, nėra kelių obligacijų);
-en (esant dvigubam ryšiui);
-in (esant trigubui ryšiui).
Jei yra keli daugybiniai ryšiai, tai galūnėje nurodomas tokių ryšių (-dieno, -trieno ir kt.) skaičius, o po galūnės skaičiais turi būti nurodyta daugybinio ryšio padėtis, pvz.:
CH3-CH2-CH \u003d CH2CH3-CH \u003d CH-CH3
butenas-1 butenas-2
CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2
butadieno-1,3
Grupės, tokios kaip nitro-, halogenai, angliavandenilių radikalai, neįtrauktos į pagrindinę grandinę, išimamos į priešdėlį. Jie išvardyti abėcėlės tvarka. Pakaito padėtis nurodoma skaičiumi prieš priešdėlį.
Pavadinimo tvarka yra tokia:
1. Raskite ilgiausią C atomų grandinę.
2. Paeiliui sunumeruokite pagrindinės grandinės anglies atomus, pradedant nuo arčiausiai šakos esančio galo.
3. Alkano pavadinimas susideda iš šalutinių radikalų pavadinimų, išvardytų abėcėlės tvarka, nurodant vietą pagrindinėje grandinėje, ir pagrindinės grandinės pavadinimo.
Kai kurių organinių medžiagų nomenklatūra (banali ir tarptautinė)
Įvairios struktūros ir molekulinės masės heteroorganiniai junginiai (turintys sieros, deguonies ir azoto) distiliato ir likutinės alyvos frakcijose yra įvairiomis proporcijomis. Ypač sunku ištirti didelės molekulinės masės heteroorganinių junginių, kurių pagrindinė dalis yra dervos-asfalto medžiagos, prigimtį ir sudėtį. Dėl vienišų elektronų porų sieros, deguonies ir azoto heteroatomai gali veikti kaip koordinacinis centras formuojant asocijuotas jungtis naftos sistemose.
Sieros junginiai priklauso reprezentatyviausiai dujų kondensato ir alyvos sistemų heteroatominių komponentų grupei. Bendras sieros kiekis naftos ir dujų sistemose yra labai įvairus: nuo šimtųjų procentų iki 6-8% (masės) ir daugiau. Didelis bendros sieros kiekis būdingas Astrachanės, Karačaganako ir kitų telkinių dujų kondensatams (0,9%). Kai kuriuose aliejuose sieros turinčių junginių kiekis siekia 40% (masės) ir daugiau, kai kuriais atvejais aliejus susideda beveik vien iš jų. Skirtingai nuo kitų heteroatomų, kurie daugiausia yra koncentruoti CAB, didelė sieros dalis yra distiliato frakcijose. Paprastai sieros kiekis tiesioginio distiliavimo frakcijose didėja, kai didėja jų virimo temperatūra ir bendras sieros kiekis pradinėje alyvoje.
Neorganinių sieros turinčių junginių (elementinės sieros ir vandenilio sulfido) yra nedideli kiekiai naftos ir dujų sistemose, jie taip pat gali susidaryti kaip antriniai kitų sieros turinčių junginių skilimo produktai aukštoje temperatūroje distiliavimo, destrukcinio apdorojimo procesuose. Tarp sieros turinčių junginių, aptinkamų aliejuje, buvo nustatyti šie (pagal Naftos chemijos institutą, TF SB RAS).
1. Alifatiniai, alicikliniai ir aromatiniai tioliai (merkaptanai) R-SH:
C 6 H 5 C n H 2 n +1 SH C n H 2 n +1 C 6 H 5 SH C 10 H 7 SH
arenoalkanotioliai tionaftoliai
2. Šių pagrindinių tipų tioeteriai (sulfidai):
R-S-R" C6H5-S-C6H5
tialkanai, tialkenai, tialkino diarilsulfidai
tiacikloalkanai alkilarilsulfidai ariltialkanai
(R, R“ – sočiųjų ir nesotųjų alifatinių angliavandenilių pakaitai).
3. Dialkido disulfidai R-S-S-R", kur R, R" yra alkilo, cikloalkilo arba arilo pakaitai.
4. Tiofenai ir jų dariniai, iš kurių svarbiausi yra šie arenotiofenai:
alkilbenzotiofenai alkilbenzotiofenai alkildibenzotiofenai
Įvairių grupių sieros turinčių junginių pasiskirstymas aliejuose ir aliejaus frakcijose priklauso nuo šių dėsningumų.
Tiolių yra beveik visose žaliose alyvose, paprastai nedidelėmis koncentracijomis ir jie sudaro 2–10 % (masės) viso sieros turinčių junginių kiekio. Dujų kondensatuose daugiausia yra alifatinių merkaptanų C 1 -C z. Kai kurios naftos ir dujų kondensatai bei jų frakcijos yra natūralūs merkaptanų koncentratai, kurių pavyzdžiai yra itin milžiniško Kaspijos telkinio benzino frakcijos; Orenburgo lauko dujų kondensato frakcija 40-200°C, kurioje yra 1,24 % (masės) visos sieros, įskaitant 0,97 % merkaptano; lengvoji žibalo frakcija 120-280°C naftos iš Tengizo telkinio, kurioje merkaptano sieros sudaro 45-70% viso sieros turinčių junginių kiekio. Tuo pačiu metu natūralių tiolių atsargos Kaspijos jūros regiono angliavandenilių žaliavose atitinka jų pasaulinės sintetinės gamybos lygį. Natūralūs tioliai yra perspektyvi žaliava pesticidų (simetrinių triazinų pagrindu) sintezei ir suskystintų dujų kvapui gaminti. Šiuo metu Rusijos numatomas tiolių poreikis odoravimui yra 6000 tonų per metus.
Tioeteriai sudaro iki 27% visų sieros turinčių junginių žaliose alyvose ir iki 50% vidutinėse frakcijose, sunkiuosiuose vakuuminiuose gazoliuose sulfidų kiekis mažesnis. Naftos sulfidų atskyrimo metodai yra pagrįsti jų gebėjimu sudaryti sudėtingus donoro-akceptoriaus tipo junginius, perkeliant vienišą elektronų porą iš sieros atomo į laisvą akceptoriaus orbitą. Metalų halogenidai, halogenalkilai ir halogenai gali veikti kaip elektronų akceptoriai. Kompleksinės reakcijos su naftos sulfidais, deja, nėra selektyvios; ir kiti heteroatominiai naftos komponentai gali dalyvauti formuojant kompleksus.
Neapdorotose alyvose dialkildisulfidų nėra, jie dažniausiai susidaro oksiduojantis merkaptanams švelniomis sąlygomis, todėl jų yra benzinuose (iki 15%). Pagrindinė sieros turinčių junginių dalis aliejuose tenka vadinamajai „likutinei“ sierai, kuri nėra nustatoma standartiniais metodais. Jo sudėtyje vyrauja tiofenai ir jų dariniai, todėl anksčiau „likutinė“ siera buvo vadinama „tiofenu“, tačiau, naudojant neigiamų jonų masės spektrometriją, joje buvo rasta anksčiau neaptinkamų sulfoksidų, sulfonų, disulfano. Benzino frakcijose tiofeno darinių yra mažai, vidutinės ir ypač aukštai virimo temperatūros frakcijose siekia 50-80% visų sieros turinčių junginių. Santykinis tiofeno darinių kiekis, kaip taisyklė, sutampa su alyvos sistemos aromatingumo laipsniu. Sunkumai, kylantys išskiriant sieros turinčius junginius (ypač iš aukštos virimo temperatūros frakcijų), kyla dėl arenų ir tiofenų cheminių savybių artumo. Jų cheminės elgsenos panašumą lemia tiofenų aromatingumas, atsirandantis dėl sieros heteroatomo įtraukimo į π-elektronų sistemą iki aromatinio seksteto. To pasekmė – padidėjęs naftos tiofenų polinkis į intensyvią tarpmolekulinę sąveiką.
Deguonies junginiai alyvos sistemose yra nuo 0,1-1,0 iki 3,6% (masės). Didėjant distiliato frakcijų virimo temperatūrai, didėja jų kiekis, o pagrindinė deguonies dalis koncentruojasi dervos-asfalto medžiagose. Aliejų ir distiliatų sudėtyje yra iki 20% ar daugiau deguonies turinčių junginių.
Tarp jų tradiciškai išskiriamos rūgštinės ir neutralios prigimties medžiagos. Rūgščių komponentai yra karboksirūgštys ir fenoliai. Neutralūs deguonies turintys junginiai yra ketonai, anhidridai ir rūgščių amidai, esteriai, furano dariniai, alkoholiai ir laktonai.
Rūgščių buvimas aliejuose buvo atrastas labai seniai dėl didelio cheminio aktyvumo, palyginti su angliavandeniliais. Jų atradimo naftoje istorija yra tokia. Gavęs žibalo Aukštos kokybės apšvietimo tikslais buvo apdorotas šarmais (rūgščių-šarmų valymas) ir stebimas medžiagų, turinčių didelį emulsinį gebėjimą, susidarymą. Vėliau paaiškėjo, kad emulsikliai yra rūgščių natrio druskos, esančios distiliato frakcijose. Ekstrahavimas vandeniniais ir alkoholiniais šarmų tirpalais vis dar yra klasikinis rūgščių komponentų ekstrahavimo iš aliejų metodas. Šiuo metu rūgščių ir fenolių išskyrimo metodai taip pat pagrįsti jų funkcinių grupių (karboksilo ir hidroksilo) sąveika su bet kokiu reagentu.
Karboksirūgštys yra labiausiai ištirta deguonies turinčių naftos junginių klasė. Naftos rūgščių kiekis frakcijomis skiriasi priklausomai nuo ekstremalios priklausomybės, kurios didžiausias kiekis paprastai patenka į lengvąsias ir vidutines alyvos frakcijas. Identifikuota chromato masės spektrometrija skirtingi tipai naftos rūgštys. Dauguma jų yra monobaziniai (RCOOH), kur beveik bet koks angliavandenilio fragmentas ir heteroorganiniai naftos junginiai gali būti naudojami kaip R. Jau seniai pastebėta, kad rūgščių ir aliejų grupinės kompozicijos atitinka viena kitą: metano alyvose vyrauja alifatinės rūgštys, nafteninėse alyvose – nafteninės ir naftenoaromatinės rūgštys. Rastos alifatinės rūgštys nuo C1 iki C25, turinčios linijinę struktūrą, o kai kurios – šakotą struktūrą. Tuo pačiu metu n-alkano ir šakotųjų rūgščių santykis naftos rūgštyse sutampa su atitinkamų angliavandenilių santykiu alyvose.
Alifatines rūgštis daugiausia atstovauja n-alkano rūgštys. Iš šakotųjų rūgščių dažniau pasitaiko tos, kurių pagrindinėje grandinėje yra metilo pakaitas. Visų žemesniųjų šio tipo izomerų yra iki C 7 aliejuose. Kita svarbi alifatinių rūgščių grupė – izoprenoidinės rūgštys, tarp kurių dominuoja prestano (C 19) ir fitano (C 20) rūgštys.
Aliciklinės (nafteninės) aliejaus rūgštys yra monociklokarboksirūgštys – ciklopentano ir cikloheksano dariniai; policiklinis gali turėti iki 5 žiedų (Kalifornijos naftos duomenys). COOH grupės monociklinių rūgščių molekulėse yra tiesiogiai susijusios su ciklu arba yra alifatinių pakaitų gale. Cikle gali būti iki trijų (dažniausiai metilo) pakaitų, kurių dažniausios padėtys yra 1, 2; 13; 1, 2, 4; 1, 1, 3 ir 1, 1, 2, 3.
Iš alyvų išskirtų tri-, tetra- ir pentaciklinių rūgščių molekulės daugiausia sudarytos iš kondensuotų cikloheksano žiedų.
Nustatyta, kad aliejuose yra heksaciklinių nafteno rūgščių su cikloheksano žiedais. Aromatines rūgštis aliejuose atstovauja benzenkarboksirūgštis ir jos dariniai. Aliejuose taip pat rasta daug homologinių policiklinių naftenoaromatinių rūgščių serijų, o Samotlor aliejuje – monoaromatinių steroidinių rūgščių.
Iš deguonies turinčių junginių, naftos rūgštims būdingas didžiausias paviršiaus aktyvumas. Nustatyta, kad tiek mažai dervų, tiek daug dervos turinčių alyvų paviršinis aktyvumas ženkliai sumažėja, pašalinus iš jų rūgštinius komponentus (rūgštis ir fenolius). Stiprios rūgštys dalyvauja formuojant aliejų junginius, tai parodo jų reologinių savybių tyrimas.
Fenoliai buvo ištirti daug blogiau nei rūgštys. Jų kiekis alyvose iš Vakarų Sibiro telkinių svyruoja nuo 40 iki 900 mg/l. Vakarų Sibiro alyvose fenolių koncentracija didėja C 6 tvarka<С 7 << С 8 <С 9 . В нефтях обнаружены фенол, все крезолы, ксиленолы и отдельные изомеры С 9 . Установлено, что соотношение между фенолами и алкилфенолами колеблется в пределах от 1: (0,3-0,4) до 1: (350-560) и зависит от глубины залегания и возраста нефти. В некоторых нефтях идентифицирован β-нафтол. Высказано предположение о наличии соединений типа о-фенилфенолов, находящихся в нефтях в связанном состоянии из-за склонности к образованию внутримолекулярных водородных связей. При исследовании антиокислительной способности компонентов гетероор-ганических соединений нефти установлено, что концентраты фенольных соединений являются наиболее активными природными ингибиторами.
Kalifornijos alyvų neutraliuose deguonies turinčiuose junginiuose buvo rasti visi paprasčiausi alkilketonai C3-C6, acetofenonas ir jo nafteno ir areno dariniai, fluorenonas ir artimiausi jo homologai. Ketonų koncentrato iš Samotlor aliejaus, kurį daugiausia sudaro dialkilketonai, išeiga yra 0,36%, o ketonų ekstrahavimo laipsnis yra tik 20%, o tai rodo, kad yra didelės molekulinės masės ketonų, kurių negalima atgauti šiuo metodu. Tiriant ketonus Vakarų Sibiro alyvose, nustatyta, kad juose yra C 19 -C3 2 ketonų, o metano alyvose vyrauja alifatiniai ketonai, o nafteninėse alyvose vyrauja ciklanai ir aromatiniai pakaitalai.
Galima daryti prielaidą, kad aliejuose yra laisvo alkoholio, o surištoje būsenoje jie yra esterių dalis. Iš naftos heteroorganinių junginių labiausiai ištirtas deguonies turinčių junginių polinkis į intensyvią tarpmolekulinę sąveiką.
Azoto turinčių junginių tyrimas galimas dviem būdais – tiesiogiai žalioje naftoje ir po jų išskyrimo bei atskyrimo. Pirmasis būdas leidžia tirti azoto turinčius junginius artimos natūraliai būsenai, tačiau neatmetama pastebimų klaidų atsiradimas dėl mažos šių junginių koncentracijos. Antrasis būdas leidžia sumažinti tokias klaidas, tačiau cheminio poveikio alyvai procese atskyrimo ir izoliacijos metu galimas jų struktūros pasikeitimas. Nustatyta, kad azoto turinčius junginius aliejuje sudaro daugiausia cikliniai junginiai. Alifatiniai azoto turintys junginiai randami tik destruktyvaus naftos perdirbimo produktuose, kuriuose jie susidaro naikinant azoto heterociklus.
Visi azoto turintys naftos junginiai, kaip taisyklė, yra funkciniai arenų dariniai, todėl jų molekulinės masės pasiskirstymas yra panašus į juos. Tačiau, skirtingai nei arenai, azoto turintys junginiai yra koncentruoti aukštai verdančiose aliejaus frakcijose ir yra CAB komponentas. Iki 95% aliejuje esančių azoto atomų yra susikaupę dervose ir asfaltenuose. Buvo pasiūlyta, kad išskiriant dervas ir asfaltenus net ir santykinai mažos molekulinės masės azoto turintys junginiai kartu su jais nusodinami donoro-akceptoriaus kompleksų pavidalu.
Pagal visuotinai priimtą klasifikaciją pagal rūgščių-šarmų charakteristiką azoto turintys junginiai skirstomiį azotines bazes ir neutralius junginius.
Azoto turinčios bazės Matyt, yra vieninteliai pagrindinių alyvos sistemų komponentų savybių nešėjai. Azoto turinčių bazių dalis aliejuje, titruotoje perchloro rūgštimi acto rūgšties terpėje, svyruoja nuo 10 iki 50%. Šiuo metu aliejuose ir naftos produktuose nustatyta daugiau nei 100 alkil- ir arenokondensuotų piridino, chinolino ir kitų bazių analogų.
Stipriai bazinius azoto turinčius junginius atstovauja piridinai ir jų dariniai:
Silpnai baziniai azoto turintys junginiai apima anilinus, amidus, imidus ir N-cikloalkilo darinius, turinčius alkilo, cikloalkilo ir fenilo grupes kaip pakaitą pirolio žiede:
Neutralūs azoto turintys junginiai, kurių molekulėse nėra kitų heteroatomų, išskyrus azoto atomą, ir išskirti iš naftos, yra indolai, karbazolai ir jų nafteniniai bei sieros dariniai:
Išskirti neutralūs azoto turintys junginiai sudaro junginius su deguonies turinčiais junginiais ir ekstrahuojami kartu su azoto turinčiomis bazėmis.
Kartu su įvardintais monofunkciniais junginiais aliejuose buvo nustatyti šie azoto turintys junginiai:
1. Poliaromatinis, kurio molekulėje yra du azoto atomai:
2. Junginiai, turintys du heteroatomus (azoto ir sieros) viename cikle - tiazolai ir benztiazolai bei jų alkilo ir nafteniniai homologai:
3. Junginiai su dviem azoto ir sieros heteroatomais skirtingais ciklais: tiofeno turintys alkil-, cikloalkilindoliai ir karbazolai.
4. Junginiai, turintys karbonilo grupę azoto turinčiame heterocikle, pvz., piperidonai ir chinolonai:
5. Porfirinai. Toliau bus aptarta porfirinų, kurie yra sudėtingi junginiai su vanadilo VO, nikeliu ir geležimi, struktūra.
Azoto turinčių naftos junginių, kaip natūralių paviršinio aktyvumo medžiagų, svarba yra labai didelė, jie kartu su CAB daugiausia lemia paviršiaus aktyvumą skystosios fazės ribose ir alyvos drėkinimo gebėjimą akmens-naftos, metalo-alyvos sąsajose. Azoto turintys junginiai ir jų dariniai – piridinai, hidroksipiridinai, chinolinai, hidroksichinolinai, imidazolinai, oksazolinai ir kt. – yra natūralios aliejuje tirpios paviršinio aktyvumo medžiagos, pasižyminčios metalų koroziją slopinančiomis savybėmis gaminant, transportuojant ir perdirbant naftą. Silpnesnės paviršinio aktyvumo savybės būdingos tokiems azoto turintiems naftos junginiams kaip pirolio, indolo, karbazolo, tiazolų ir amidų homologai.
Dervos-asfalto medžiagos (TAKSI). Viena iš reprezentatyviausių heteroorganinių stambiamolekulinių alyvų junginių grupių yra CAB. Būdingos CAB savybės – reikšmingos molekulinės masės, įvairių heteroelementų buvimas jų sudėtyje, poliškumas, paramagnetizmas, didelis polinkis į MMW ir asociacijas, polidispersiškumas ir ryškių koloidinių dispersinių savybių pasireiškimas – prisidėjo prie to, kad dažniausiai naudojami metodai. analizėje pasirodė netinkami jų tyrimui.žemai verdantys komponentai. Atsižvelgiant į tiriamo objekto specifiką, Sergienko S.R. daugiau nei prieš 30 metų jis išskyrė stambiamolekulinių naftos junginių chemiją kaip savarankišką naftos chemijos šaką ir savo esminiais darbais labai prisidėjo prie jos formavimo.
Iki 1960-ųjų ir 1970-ųjų mokslininkai nustatė CAB fizikines ir chemines charakteristikas (kai kurios iš jų pateiktos 2.4 lentelėje) ir, remdamiesi instrumentinės struktūrinės analizės duomenimis, bandė pavaizduoti vidutinės asfaltenų ir dervų molekulės struktūrinę formulę.
Panašūs bandymai vyksta ir šiuo metu. Elementinės sudėties vertės, vidutinės molekulinės masės, tankis, tirpumas ir kt., Svyruojančios dideliame diapazone įvairių vietinių ir užsienio aliejų CAB mėginiams, atspindi natūralių aliejų įvairovę. Dauguma aliejuje esančių heteroelementų ir beveik visi metalai yra susitelkę dervose ir asfaltenuose.
CAB azotas daugiausia patenka į piridino (bazinio), pirolio (neutralaus) ir porfirino (metalo komplekso) tipų heteroaromatinius fragmentus. Siera yra heterociklų (tiofeno, tiaciklano, tiazolo), tiolio grupių ir sulfidinių tiltelių, jungiančių molekules, dalis. Deguonis dervose ir asfaltenuose pateikiamas hidroksilo (fenolio, alkoholio), karboksilo, eterio (paprasto, sudėtingo laktono), karbonilo (ketono, chinono) grupių ir furano ciklų pavidalu. Yra tam tikras atitikimas tarp asfaltenų molekulinės masės ir heteroelementų kiekio (2.2 pav.).
Leiskite mums apibūdinti šiuolaikinį idėjų apie CAB lygį. Jena pažymi universalų asfaltenų, kaip natūralių anglies šaltinių sudedamosios dalies, pobūdį, ne tik kaustobiolitų (naftos ir kietojo kuro), bet ir nuosėdinių uolienų bei meteoritų.
Pagal Abrahamo pasiūlytą angliavandenilių pagrindu pagamintų gamtinių išteklių klasifikaciją, alyvoms priskiriamos tokios, kuriose yra iki 35–40 % (masės) CAB, o natūralūs asfaltai ir bitumai – iki 60–75 % (masės) CAB. į kitus šaltinius – iki 42-81 proc. Skirtingai nuo lengvesnių aliejaus komponentų, kurie buvo priskirti jų grupėms dėl cheminės struktūros panašumo, junginių sujungimo į klasę, vadinamą CAB, kriterijus yra jų artumas tirpumui tam tikrame tirpiklyje. Naftą ir naftos likučius veikiant dideliam kiekiui petroleterio, žemai verdančių alkanų, nusodinamos medžiagos, vadinamos asfaltenai, kurie tirpsta žemesnėse arenose, o kitų komponentų - maltenų tirpinimas, susidedantis iš angliavandenilio dalies ir dervų.
Šiuolaikinės sunkiosios naftos dalies atskyrimo schemos yra pagrįstos klasikiniais metodais, kuriuos pirmą kartą pasiūlė Markusson. Medžiagos, netirpios anglies disulfide ir kituose tirpikliuose, klasifikuojamos kaip karboidai. Vadinamos medžiagos, kurios tirpsta tik anglies disulfide ir nusodinamos anglies tetrachloridu karbenai. Karboidai ir karbenai, kaip taisyklė, sunkiųjų destruktyvaus naftos perdirbimo produktų sudėtyje yra kelių procentų ir bus nagrinėjami atskirai toliau. Žalios naftos sudėtyje ir pirminio naftos perdirbimo liekanose jų praktiškai nėra.
Išskirtų asfaltenų savybės taip pat priklauso nuo tirpiklio. Tirpiklių prigimties ir savybių skirtumų pasekmė yra ta, kad asfaltenų iš arabų aliejų molekulinė masė, ištirpus benzene, yra vidutiniškai 2 kartus didesnė nei tetrahidrofurane. (2. 5 lentelė).
2.5 lentelė
Tirpiklio tirpalo parametras Dielektrinis dipolio momentas, Dpralaidumas pralaidumas
Tetrahidrofuranas 9,1 7,58 1,75 Benzenas 9,2 2,27 0
Kuriant idėjas apie naftos CAB struktūrą ir pobūdį, galima išskirti du pagrindinius etapus, susijusius su bendra koloidinės-dispersinės struktūros idėja, tačiau skiriasi metodologiniu požiūriu vertinant vieno elemento struktūrą. koloidinės struktūros. Pirmajame etape - cheminių idėjų apie CAB molekulių struktūrą etape - buvo naudojamas standartinis cheminis metodas nežinomo junginio struktūrai nustatyti. Nustačius dervų ir asfaltenų molekulinę masę, elementinę sudėtį ir molekulines formules C n H 2 n - z N p S g O r . Tada buvo apskaičiuota z reikšmė. Dervoms tai buvo 40-50, asfaltenams - 130-140. Tipiškas įvairių vietinių ir užsienio alyvų CAB mėginių tokių tyrimų rezultatų pavyzdys pateiktas lentelėje. 2.4. (žr. 1.4 lentelę). Kaip matyti, asfaltenai nuo to paties šaltinio dervų skiriasi tuo, kad yra padidėjęs anglies ir metalų kiekis ir sumažėjusi vandenilio dalis, didesni poliaromatinių branduolių dydžiai, trumpesnis vidutinis didelių alifatinių pakaitų ilgis ir mažesnis aciklinių junginių skaičius. fragmentai, tiesiogiai susilieję su aromatiniais branduoliais.
Antrąjį etapą galima apibūdinti kaip fizinių idėjų apie asfaltenų struktūrą raidos ir asfaltenų polinkio asocijuotis priežasčių analizės etapą. Iš tiesų, molekulinės masės priklausomybės nuo nustatymo sąlygų paaiškinimas (žr. 2.5 lentelę), taip pat jos tiesinė priklausomybė nuo asfalteno dalelių dydžio (1.5 pav.) tapo įmanomas remiantis kokybiškai naujomis idėjomis apie asfaltenų struktūra.
1961 metais T. Yenas pasiūlė vadinamąjį „plokštės prie plokštės“ asfaltenų struktūros kamino modelį. Modelis buvo pagrįstas ne būtinybe, kad jis atitiktų apskaičiuotus asfaltenų sudėties struktūrinius parametrus, o esminę plokštumos lygiagrečios skirtingų molekulių poliaromatinių fragmentų orientacijos galimybe. Jų susiejimas dėl tarpmolekulinės (π - π, donoro-akceptoriaus ir kt.) sąveikos atsiranda, kai susidaro sluoksniuotos sudėtinės struktūros (terminas „statymas“ vartojamas molekulinėje biologijoje, kad apibūdintų molekulių krūvą, panašų į vieną aukščiau esantį). Kitas).
Ryžiai. 2.5. Koreliacija tarp asfaltenų dalelių dydžio (D) ir jų molekulinės masės (M)
Remiantis jenos modeliu, pagrįstu rentgeno spindulių difrakcijos duomenimis, asfaltenai turi kristalinę struktūrą ir yra 0,9–1,7 nm skersmens struktūros iš 4–5 sluoksnių, išdėstytų 0,36 nm atstumu. Krovinių konstrukcijų dydis išilgai normalios aromatinių plokštelių plokštumos yra 1,6–2,0 nm (2.6 pav.). Tiesūs segmentai rodo plokščius poliaromatinius fragmentus, o sulaužytuose segmentuose - sočiųjų molekulių fragmentai. Poliaromatinius fragmentus vaizduoja santykinai maži, dažniausiai ne daugiau kaip tetracikliniai branduoliai. Iš alifatinių fragmentų dažniausiai yra trumpos C1-C5 alkilo grupės, pirmiausia metilas, tačiau yra ir linijinių šakotų alkanų, turinčių 10 ar daugiau anglies atomų. CAB molekulėse taip pat yra policiklinių prisotintų struktūrų su 1-5 kondensuotais žiedais, daugiausia biciklanų.
Pagal Jena modelį asfaltenų molekulinės masės priklausomybė nuo izoliacijos sąlygų ir aukščiau paminėto tirpiklio pobūdžio gali būti lengvai paaiškinama asociacija, kuri rodo kelis asfaltenų struktūrinio organizavimo lygius: molekuliniu būdu išsklaidyta būsena. (I), kuriame asfaltenai yra atskirų sluoksnių pavidalu; koloidinė būsena (II), kuri yra būdingų matmenų krovimo konstrukcijų susidarymo rezultatas; išsklaidyta kinetiškai stabili būsena (III), atsirandanti dėl struktūrų susikaupimo, ir išsklaidyta kinetiškai nestabili būsena (IV), kurią lydi krituliai.
Ryžiai. 2.6. Asfaltenų struktūros modelis pagal Jen
Asfaltenų struktūros pakuotės struktūros modeliais vadovaujasi daugelis šiuolaikinių tyrinėtojų. Unger F.G. išreiškė originalų požiūrį į CAB atsiradimo ir egzistavimo naftoje procesą. Alyvos ir alyvos sistemos, kuriose yra CAB, jo nuomone, yra termodinamiškai labilūs paramagnetiniai sprendimai. Tokių tirpalų asocijuotų junginių šerdis sudaro asfaltenai, kuriuose yra lokalizuoti stabilūs laisvieji radikalai, o šerdis supantys solvato sluoksniai susideda iš diamagnetinės dervos molekulių. Kai kurios diamagnetinės dervos molekulės gali pereiti į sužadinto tripleto būseną ir išgyventi hemolizę. Todėl dervos yra galimas asfaltenų šaltinis, tai paaiškina L.G. dervų pavertimo asfaltenais paprastumas.
Taigi, pateiktų idėjų naujumas siejamas su ypatingo mainų sąveikos vaidmens aiškinant CAB prigimtį teiginiu. Priešingai nei pakuotės modelis, plėtojama centralizuotai simetriškos CAB dalelės struktūros idėja. Ją pirmieji postulavo D. Pfeifferis ir R. Saalas, pasiūlę statinį asfaltenų struktūrinio vieneto sandaros modelį. Pagal ją struktūrinio vieneto šerdį sudaro didelės molekulinės masės policikliniai angliavandeniliai ir yra apsuptas palaipsniui mažėjančio aromatingumo laipsnio komponentų. Neumannas G. pabrėžė, kad energetiškai naudinga pasukti polines grupes struktūrinio vieneto viduje, o angliavandenilių radikalus – į išorę, o tai atitinka poliškumo išlyginimo taisyklę pagal Rebinderį.
Porfirinai yra tipiški vietinių naftos kompleksų pavyzdžiai. Porfirinai, kurių židinio taškas yra vanadis (vanadilo pavidalu) arba nikelis (žr. 11). Naftos vanadilporfirinai daugiausia yra dviejų serijų homologai: alkilu pakeisti porfirinai, turintys skirtingą bendrą anglies atomų skaičių porfino žiedo šoniniuose pakaituose, ir porfirinai su papildomu ciklopenteno žiedu. Metalo porfirino kompleksų natūraliame bitume yra iki 1 mg/100 g, o didelio klampumo alyvose - iki 20 mg/100 g aliejaus. Tiriant metalo porfirino kompleksų pasiskirstymo tarp SDS sudedamųjų dalių pobūdį ekstrahavimo ir gelio chromatografijos būdu, buvo nustatyta, kad 40% vanadilporfirinų yra koncentruoti disperguotose dalelėse (maždaug vienodai). šerdies ir solvato sluoksnis), o likusi dalis ir nikelio porfirinai yra dispersinėje aplinkoje.
Asfaltenų sudėtyje esantys vanadilporfirinai reikšmingai prisideda prie alyvų paviršiaus aktyvumo, o asfaltenų paviršinis aktyvumas yra mažas. Taigi, tiriant aliejus iš Baškirijos, nustatyta, kad alyvų paviršiaus įtempis ties riba su vandeniu stipriai koreliuoja su vanadilporfirinų kiekiu juose, o koreliacijos koeficientas su asfaltenų kiekiu juose yra palyginti mažas (2.7 pav.).
Mažesniu mastu buvo ištirtas metalų porfirinų poveikis dispersinei naftos struktūrai ir fazinių virsmų atsiradimo sąlygoms naftos sistemose. Yra įrodymų, kad jie, kartu su kitais heteroatominiais komponentais, neigiamai veikia naftos perdirbimo katalizinius procesus. Be to, jie turi stipriai paveikti SSS fazių perėjimų kinetiką ir mechanizmą.
Ryžiai. 2.7. Sąsajos įtempimo a izotermos ties ribos su vandeniu:
a - asfaltenų benzeniniai tirpalai: 1 - asfaltenai su porfirinais; 2-5 - asfaltenai kaip porfirinai pašalinami atitinkamai po vieno, penkių, septynių, trylikos ekstrakcijos; b - Baškirijos aliejus
