Una dintre cele mai comune elemente chimice incluse în marea majoritate substanțe chimice este oxigenul. Oxizii, acizii, bazele, alcoolii, fenolii și alți compuși care conțin oxigen sunt studiati în cursul anorganicilor și Chimie organica. În articolul nostru, vom studia proprietățile și vom oferi exemple de aplicare a acestora în industrie, agricultură si medicina.
oxizi
Cei mai simpli ca structură sunt compușii binari de metale și nemetale cu oxigen. Clasificarea oxizilor include următoarele grupe: acizi, bazici, amfoteri și indiferenți. Principalul criteriu de împărțire a tuturor acestor substanțe este ce element se combină cu oxigenul. Dacă este metal, atunci sunt de bază. De exemplu: CuO, MgO, Na 2 O - oxizi de cupru, magneziu, sodiu. Principala lor proprietate chimică este reacția cu acizii. Deci, oxidul de cupru reacţionează cu acidul clorhidric:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O + 63,3 kJ.
Prezența atomilor de elemente nemetalice în moleculele compușilor binari indică faptul că aceștia aparțin hidrogenului acid H 2 O, dioxid de carbon CO2, pentoxid de fosfor P2O5. Principala lor este capacitatea unor astfel de substanțe de a reacționa cu alcalii caracterizare chimică.
În urma reacției se pot forma specii: acide sau medii. Aceasta va depinde de câți moli de alcali reacţionează:
- CO2 + KOH => KHCO3;
- CO2+ 2KOH => K2CO3 + H2O.
Un alt grup de compuși care conțin oxigen, care includ elemente chimice precum zincul sau aluminiul, este denumit oxizi amfoteri. În proprietățile lor, există o tendință de interacțiune chimică atât cu acizii, cât și cu alcalii. Produșii interacțiunii oxizilor acizi cu apa sunt acizi. De exemplu, în reacția anhidridei sulfurice și a apei, se formează acizi - aceasta este una dintre cele mai importante clase de compuși care conțin oxigen.
Acizi și proprietățile lor
Compușii formați din atomi de hidrogen asociați cu ioni complecși ai reziduurilor acide sunt acizi. În mod convențional, ei pot fi împărțiți în anorganici, de exemplu, acid carbonic, sulfat, nitrat și compuși organici. Acestea din urmă includ acid acetic, acizi formic, oleic. Ambele grupuri de substanțe au proprietăți similare. Deci, ei intră într-o reacție de neutralizare cu baze, reacționează cu săruri și oxizi bazici. Aproape toți acizii care conțin oxigen în solutii apoase se disociază în ioni, fiind conductori de al doilea fel. Este posibil să se determine natura acidă a mediului lor, din cauza prezenței excesive a ionilor de hidrogen, folosind indicatori. De exemplu, turnesolul violet devine roșu atunci când este adăugat la o soluție acidă. Un reprezentant tipic compusi organici este acid acetic care conține o grupare carboxil. Include un atom de hidrogen, care provoacă acizi acizi.Este un lichid incolor cu un miros înțepător specific, care cristalizează la temperaturi sub 17 ° C. CH 3 COOH, ca și alți acizi care conțin oxigen, este perfect solubil în apă în orice proporție. Soluția sa de 3 - 5% este cunoscută în viața de zi cu zi sub denumirea de oțet, care este folosit în gătit ca condiment. Substanța și-a găsit aplicația și în producția de acetat de mătase, coloranți, materiale plastice și unele medicamente.
Compuși organici care conțin oxigen
În chimie, se poate distinge un grup mare de substanțe care conțin, pe lângă carbon și hidrogen, și particule de oxigen. Aceștia sunt acizi carboxilici, esteri, aldehide, alcooli și fenoli. Toti Proprietăți chimice sunt determinate de prezența în molecule a unor complexe speciale - grup functional. De exemplu, alcool care conține doar legături limită între atomi - ROH, unde R este un radical de hidrocarbură. Acești compuși sunt de obicei considerați derivați ai alcanilor, în care un atom de hidrogen este înlocuit cu o grupare hidroxo.
Proprietățile fizice și chimice ale alcoolilor
Starea de agregare alcoolii sunt lichizi sau compuși solizi. Nu există substanțe gazoase printre alcooli, ceea ce poate fi explicat prin formarea de asociați - grupuri formate din mai multe molecule legate prin legături slabe de hidrogen. Acest fapt determină și buna solubilitate a alcoolilor inferiori în apă. Cu toate acestea, în soluții apoase, substanțele organice care conțin oxigen - alcooli, nu se disociază în ioni, nu schimbă culoarea indicatorilor, adică au o reacție neutră. Atomul de hidrogen al grupului funcțional este slab legat de alte specii, deci în interacțiuni chimice capabil să părăsească molecula. În același loc de valență liberă, este înlocuit cu alți atomi, de exemplu, în reacțiile cu metale active sau cu alcaline - în atomi de metal. În prezența catalizatorilor precum plasa de platină sau cuprul, alcoolii sunt oxidați de agenți de oxidare puternici, bicromat de potasiu sau permanganat de potasiu, la aldehide.
reacție de esterificare
Una dintre cele mai importante proprietăți chimice ale conținutului de oxigen materie organică: alcooli si acizi - aceasta este o reactie care duce la producerea de esteri. Este de mare importanță practică și este utilizat în industrie pentru extracția esterilor utilizați ca solvenți în Industria alimentară(ca esențe de fructe). În medicină, unii dintre esteri sunt utilizați ca antispastici, de exemplu, nitritul de etil dilată vasele de sânge periferice, iar nitritul de izoamil este un protector al spasmelor arterelor coronare. Ecuația reacției de esterificare are următoarea formă:
CH3COOH+C2H5OH<--(H2SO4)-->CH3COOC2H5+H2O
În el, CH3COOH este acid acetic, iar C2H5OH este formula chimica alcool etanol.
Aldehide
Dacă un compus conține gruparea funcțională -COH, atunci este clasificat ca o aldehidă. Ele sunt prezentate ca produse ale oxidării ulterioare a alcoolilor, de exemplu, cu agenți oxidanți, cum ar fi oxidul de cupru.
Prezența unui complex carbonil în moleculele de formic sau acetaldehidă determină capacitatea acestora de a polimeriza și de a atașa atomii altor elemente chimice. Reacțiile calitative care pot fi folosite pentru a demonstra prezența unei grupări carbonil și apartenența unei substanțe la aldehide sunt reacția unei oglinzi de argint și interacțiunea cu hidroxidul de cupru la încălzire:
Acetaldehidă, utilizată în industrie pentru producerea de acid acetic- mult produs de sinteza organica.
Proprietăți ale compușilor organici care conțin oxigen - acizi carboxilici
Prezența unei grupări carboxil - una sau mai multe - este trăsătură distinctivă acizi carboxilici. Datorită structurii grupării funcționale, dimerii se pot forma în soluții acide. Ele sunt legate între ele prin legături de hidrogen. Compușii se disociază în cationi de hidrogen și anioni reziduali de acid și sunt electroliți slabi. O excepție este primul reprezentant al unui număr de acizi monobazici limitatori - formic sau metan, care este un conductor al celui de-al doilea tip de rezistență medie. Prezența doar a unor legături sigma simple în molecule indică limita, dar dacă substanțele au legături pi duble în compoziția lor, aceasta este substanțe nesaturate. Primul grup include acizi precum metan, acetic, butiric. Al doilea este reprezentat de compuși care fac parte din grăsimile lichide - uleiuri, de exemplu, acidul oleic. Proprietăţile chimice ale compuşilor care conţin oxigen: organice şi nu acizi organici sunt în mare măsură asemănătoare. Deci, ele pot interacționa cu metalele active, oxizii lor, cu alcalii și, de asemenea, cu alcoolii. De exemplu, acidul acetic reacționează cu sodiu, oxid și formează o sare - acetat de sodiu:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Un loc special îl ocupă compușii acizilor carboxilici superiori care conțin oxigen: stearic și palmitic, cu un alcool saturat trihidric - glicerina. Ei aparțin esterilor și se numesc grăsimi. Aceiași acizi fac parte din sărurile de sodiu și potasiu ca reziduu acid, formând săpunuri.
Compușii organici importanți care sunt larg răspândiți în viața sălbatică și joacă un rol principal ca substanță care consumă cea mai mare energie sunt grăsimile. Nu sunt un compus individual, ci un amestec de gliceride eterogene. Aceștia sunt compuși ai alcoolului polihidroxilic limitator - glicerină, care, la fel ca metanolul și fenolul, conține grupări funcționale hidroxil. Grăsimile pot fi supuse hidrolizei - încălzire cu apă în prezența catalizatorilor: alcalii, acizi, oxizi de zinc, magneziu. Produșii reacției vor fi glicerolul și diverși acizi carboxilici, utilizați în continuare pentru producerea săpunului. Pentru a nu folosi în acest proces acizi carboxilici esențiali naturali scumpi, aceștia se obțin prin oxidarea parafinei.
Fenolii
Terminând să luăm în considerare clasele de compuși care conțin oxigen, să ne oprim asupra fenolilor. Ele sunt reprezentate de un radical fenil -C6H5 conectat la una sau mai multe grupări hidroxil funcționale. Cel mai simplu reprezentant al acestei clase este acidul carbolic sau fenolul. Cât de mult acid slab, poate interacționa cu alcaline și metale active - sodiu, potasiu. O substanță cu proprietăți bactericide pronunțate - fenolul este utilizat în medicină, precum și în producția de coloranți și rășini fenol-formaldehidice.
În articolul nostru, am studiat principalele clase de compuși care conțin oxigen și am luat în considerare, de asemenea, proprietățile lor chimice.
Substanțele organice sunt o clasă de compuși care conțin carbon (cu excepția carburilor, carbonaților, oxizilor de carbon și cianurilor). Denumirea „compuși organici” a apărut într-un stadiu incipient în dezvoltarea chimiei, iar oamenii de știință vorbesc de la sine... Wikipedia
Unul dintre cele mai importante tipuri de compuși organici. Conțin azot. Acestea conțin legături carbon-hidrogen și azot-carbon în moleculă. Uleiul conține heterociclu de piridină care conține azot. Azotul face parte din proteine, acizi nucleici și ... ... Wikipedia
Compușii organogermaniului sunt compuși organometalici care conțin o legătură carbon de germaniu. Uneori sunt numiți orice compuși organici care conțin germaniu. Primul compus organogerman tetraetilgerman a fost ... ... Wikipedia
Compușii organosiliciului sunt compuși în moleculele cărora există o legătură directă siliciu-carbon. Compușii siliconici sunt uneori numiți siliconi, de la numele latin pentru siliciu, siliciu. Compuși de silicon ... ... Wikipedia
Compuși organici, clasa materiei organice compuși chimici, care includ carbon (cu excepția carburilor, acid carbonic, carbonați, oxizi de carbon și cianuri). Cuprins 1 Istorie 2 Clasa ... Wikipedia
Compușii organometalici (MOC) sunt compuși organici în care există o legătură între un atom de metal și un atom/atomi de carbon. Cuprins 1 Tipuri de compuși organometalici 2 ... Wikipedia
Compușii organohalogenați sunt compuși organici care conțin cel puțin o legătură C Hal halogen de carbon. Compușii organohalogenați, în funcție de natura halogenului, sunt împărțiți în: Compuși organofluorinați; ... ... Wikipedia
Compușii organometalici (MOC) sunt compuși organici în ale căror molecule există o legătură între un atom de metal și un atom/atomi de carbon. Cuprins 1 Tipuri de compuși organometalici 2 Metode de obținere a ... Wikipedia
Compușii organici în care este prezentă o legătură staniu-carbon pot conține atât staniu divalent, cât și tetravalent. Cuprins 1 Metode de sinteză 2 Tipuri 3 ... Wikipedia
- (heterocicluri) compuși organici care conțin cicluri, care, alături de carbon, includ și atomi ai altor elemente. Pot fi considerați compuși carbociclici cu heterosubstituenți (heteroatomi) în inel. Cele mai multe ...... Wikipedia
Test pe tema: „Substanțe organice care conțin oxigen și azot” (gradul 10)
Dragi elevi, asta Lucrare de verificare este rezultatul studiului temei " Substanțe organice care conțin oxigen și azot„și afectează setarea notificării pentru trimestru. Aveți la dispoziție 40 de minute pentru a o finaliza. La efectuare, este interzisă utilizarea manualului, materialelor de referință și Inttrnet.
Vă doresc succes!
1. Atomul de hidrogen din moleculă are cea mai mare activitate
2. Interacționați unul cu celălalt
3. Nu interacționațiîntre ei
4. Acidul acetic poate reacționa cu oricare dintre cele două substanțe
5. Sunt adevărate următoarele hotărâri despre proprietățile acidului acetic?
1. Acidul acetic nu reacționează cu carbonatul de sodiu.
2. Soluția de acid acetic conduce electricitate.
6. Reacția de deshidratare este posibilă pt
7. Hidroxidul de sodiu va reacționa cu
9. Produsul oxidării propanolului nu poate fi
10. Când s-au încălzit 57,5 g etanol cu acid sulfuric concentrat, s-au format doi compuși organici A și B. Substanța A este un gaz care poate decolora 100 g dintr-o soluție 40% de brom în tetraclorură de carbon. Substanța B este un lichid cu punct de fierbere scăzut. Determinați compușii rezultați A și B, calculați și volumul lui A (la N.O.) și masa lui B, presupunând că etanolul a reacționat complet.
| Conținut verificat | Abilități testate |
|
| Proprietățile substanțelor | ||
| Proprietățile fenolului | Posibilitatea de a selecta un răspuns din patru opțiuni |
|
| Proprietățile alcoolilor | Posibilitatea de a selecta un răspuns din patru opțiuni |
|
| Proprietățile acidului organic | Posibilitatea de a selecta un răspuns din patru opțiuni |
|
| Proprietățile acidului organic | Posibilitatea de a selecta un răspuns din patru opțiuni |
|
| Reacții de deshidratare a substanțelor organice | ||
| Proprietățile acizilor organici și ale fenolului | Abilitatea de a face alegeri multiple |
|
| Efectuarea unui lanț de reacții | Abilitatea de a face alegeri multiple |
|
| Proprietățile alcoolilor | Abilitatea de a face alegeri multiple |
|
| Proprietățile alcoolilor | Capacitate de a scrie și de a rezolva probleme |
Cheile testului
10. 5,6 L etenă și 37 g dietil eter
Se știe că proprietățile substanțelor organice sunt determinate de compoziția și structura chimică a acestora. Prin urmare, nu este surprinzător că clasificarea compușilor organici se bazează pe teoria structurii - teoria lui L. M. Butlerov. Clasifică substanțele organice după prezența și ordinea conexiunii atomilor din moleculele lor. Cea mai durabilă și mai puțin schimbabilă parte a moleculei de materie organică este scheletul său - un lanț de atomi de carbon. În funcție de ordinea conexiunii atomilor de carbon din acest lanț, substanțele se împart în aciclice, care nu conțin lanțuri închise de atomi de carbon în molecule, și carbociclice, care conțin astfel de lanțuri (cicluri) în molecule.
Pe lângă atomii de carbon și hidrogen, moleculele de substanțe organice pot conține atomi de alte elemente chimice. Substanțele din moleculele cărora acești așa-numiți heteroatomi sunt incluși într-un lanț închis sunt clasificate ca compuși heterociclici.
Heteroatomii (oxigen, azot etc.) pot face parte din molecule și compuși aciclici, formând grupe funcționale în ei, de exemplu, hidroxil - OH, carbonil, carboxil, grupare amino -NH2.
Grup functional- un grup de atomi care determină cele mai caracteristice proprietăți chimice ale unei substanțe și apartenența acesteia la o anumită clasă de compuși. 
hidrocarburi sunt compuși care constau numai din hidrogen și atomi de carbon.
În funcție de structura lanțului de carbon, compușii organici sunt împărțiți în compuși cu lanț deschis - aciclice (alifatice) și ciclice- cu un lanț închis de atomi.
Ciclurile sunt împărțite în două grupe: compuși carbociclici(ciclurile sunt formate numai din atomi de carbon) și heterociclic(ciclurile includ și alți atomi, cum ar fi oxigen, azot, sulf).
Compușii carbociclici, la rândul lor, includ două serii de compuși: aliciclic si aromatice.
Compușii aromatici din baza structurii moleculelor au cicluri plate care conțin carbon cu un sistem special închis de electroni p care formează un sistem π comun (un singur nor de electroni π). Aromaticitatea este, de asemenea, caracteristică multor compuși heterociclici.
Toți ceilalți compuși carbociclici aparțin seriei aliciclice.
Atât hidrocarburile aciclice (alifatice) cât și cele ciclice pot conține legături multiple (duble sau triple). Astfel de hidrocarburi sunt numite nesaturate (nesaturate), spre deosebire de cele limitative (saturate) care conțin doar legături simple.
Limitați hidrocarburile alifatice numit alcani, au formula generală C n H 2 n +2, unde n este numărul de atomi de carbon. Vechiul lor nume este adesea folosit și acum - parafine.
Conținând o legătură dublă, a primit numele alchene. Au formula generală C n H 2 n .
Hidrocarburi alifatice nesaturatecu două legături duble numit alcadiene
Hidrocarburi alifatice nesaturatecu o triplă legătură numit alchine. Formula lor generală este C n H 2 n - 2.
Limitați hidrocarburile aliciclice - cicloalcani, formula lor generală C n H 2 n .
Un grup special de hidrocarburi, aromatice, sau arene(cu un sistem de electroni π comun închis), cunoscut din exemplul hidrocarburilor cu formula generala CnH2n-6.
Astfel, dacă în moleculele lor unul sau Mai mult atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu alți atomi sau grupe de atomi (halogeni, grupări hidroxil, grupări amino etc.), se formează derivați de hidrocarburi: derivați de halogen, care conțin oxigen, care conțin azot și alți compuși organici.
Derivați de halogen hidrocarburile pot fi considerate ca produse de substituție în hidrocarburi a unuia sau mai multor atomi de hidrogen cu atomi de halogen. în conformitate cu aceasta, pot exista derivaţi mono-, di-, tri- (în general poli-) halogen limitanţi şi nesaturaţi.
Formula generală a derivaților monohalogeni ai hidrocarburilor saturate:
iar compoziţia este exprimată prin formula
C n H 2 n +1 Г,
unde R este restul hidrocarburii saturate (alcan), radicalul hidrocarbură (această denumire este utilizată în continuare atunci când se consideră alte clase de substanțe organice), G este un atom de halogen (F, Cl, Br, I).
Alcoolii- derivați ai hidrocarburilor în care unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu grupări hidroxil.
Se numesc alcool monoatomic, dacă au o grupare hidroxil și limită dacă sunt derivați ai alcanilor.
Formula generală a alcoolilor monohidroxilici saturați:
iar compoziția lor este exprimată prin formula generală:
CnH2n+1OH sau CnH2n+2O
Exemple cunoscute alcooli polihidroxilici, adică având mai multe grupări hidroxil.
Fenolii- derivaţi ai hidrocarburilor aromatice (seria benzenului), în care unul sau mai mulţi atomi de hidrogen din ciclul benzenic sunt înlocuiţi cu grupări hidroxil.
Cel mai simplu reprezentant cu formula C 6 H 5 OH se numește fenol.
Aldehide și cetone- derivați ai hidrocarburilor care conțin o grupare carbonil de atomi (carbonil).
În moleculele de aldehidă, o legătură carbonilică merge la legătura cu atomul de hidrogen, cealaltă - cu radicalul de hidrocarbură.
În cazul cetonelor, gruparea carbonil este legată de doi radicali (în general diferiți).
Compoziția aldehidelor și cetonelor limitatoare este exprimată prin formula C n H 2l O.
acizi carboxilici- derivaţi ai hidrocarburilor care conţin grupări carboxil (-COOH).
Dacă există o grupă carboxil în molecula de acid, atunci acidul carboxilic este monobazic. Formula generală a acizilor monobazici saturați (R-COOH). Compoziţia lor este exprimată prin formula C n H 2 n O 2 .
Eteri sunt substanțe organice care conțin doi radicali hidrocarburi legați printr-un atom de oxigen: R-O-R sau R 1 -O-R 2 .
Radicalii pot fi aceiași sau diferiți. Compoziția eterilor este exprimată prin formula C n H 2 n +2 O
Esteri- compuși formați prin substituirea unui atom de hidrogen al grupării carboxil în acizi carboxilici la un radical de hidrocarbură.
Compuși nitro- derivați ai hidrocarburilor în care unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu o grupare nitro -NO 2 .
Formula generală a compușilor mononitro limitatori:
iar compoziţia se exprimă prin formula generală
CnH2n+1NO2.
Amine- compuși care sunt considerați derivați ai amoniacului (NH 3), în care atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu radicali de hidrocarburi.
În funcție de natura radicalului, aminele pot fi alifaticsi aromatice.
În funcție de numărul de atomi de hidrogen înlocuiți cu radicali, există:
Amine primare cu formula generală: R-NH2
Secundar - cu formula generală: R 1 -NH-R 2
Terțiar - cu formula generală:
Într-un caz particular, aminele secundare și terțiare pot avea aceiași radicali.
Aminele primare pot fi considerate și derivați ai hidrocarburilor (alcani), în care un atom de hidrogen este înlocuit cu o grupare amino -NH2. Compoziția aminelor primare limitatoare este exprimată prin formula C n H 2 n +3 N.
Aminoacizi conțin două grupe funcționale legate la un radical de hidrocarbură: o grupare amino -NH 2 și un carboxil -COOH.
Compoziţia aminoacizilor limitatori care conţin o grupare amino şi un carboxil este exprimată prin formula CnH2n+1NO2.
Sunt cunoscuți și alți compuși organici importanți care au mai multe grupe funcționale diferite sau identice, lanțuri liniare lungi asociate cu inele benzenice. În astfel de cazuri, o definiție strictă a faptului că o substanță aparține unei anumite clase este imposibilă. Acești compuși sunt adesea izolați în grupuri specifice de substanțe: carbohidrați, proteine, acizi nucleici, antibiotice, alcaloizi etc.
Pentru denumirea compușilor organici se folosesc 2 nomenclaturi - denumiri raționale și sistematice (IUPAC) și banale.
Compilare de nume conform nomenclaturii IUPAC
1) Baza denumirii compusului este rădăcina cuvântului, denotă o hidrocarbură saturată cu același număr de atomi ca și lanțul principal.
2) La rădăcină se adaugă un sufix, care caracterizează gradul de saturație:
An (limitare, fără legături multiple);
-en (în prezența unei duble legături);
-in (in prezenta unei triple legaturi).
Dacă există mai multe legături multiple, atunci numărul de astfel de legături (-dienă, -trienă etc.) este indicat în sufix, iar după sufix, poziția legăturii multiple trebuie să fie indicată în cifre, de exemplu:
CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 CH 3 -CH \u003d CH -CH 3
buten-1 buten-2
CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2
butadienă-1,3
Grupuri precum nitro-, halogeni, radicali de hidrocarburi care nu sunt incluși în lanțul principal sunt scoase la prefix. Sunt enumerate în ordine alfabetică. Poziția substituentului este indicată printr-un număr înainte de prefix.
Ordinea titlului este următoarea:
1. Găsiți cel mai lung lanț de atomi de C.
2. Numărează secvenţial atomii de carbon din lanţul principal, începând de la capătul cel mai apropiat de ram.
3. Denumirea alcanului constă din denumirile radicalilor laterali, enumerate în ordine alfabetică, indicând poziția în lanțul principal și numele lanțului principal.
Nomenclatura unor substanțe organice (banal și internațional)
Compușii heteroorganici (conținând sulf, oxigen și azot) cu diferite structuri și greutăți moleculare sunt prezenți în diferite proporții în fracțiile de distilat și ulei rezidual. Este deosebit de dificil să se studieze natura și compoziția compușilor heteroorganici cu molecul mare, a căror parte principală sunt substanțe de gudron-asfalt. Datorită perechilor singure de electroni, heteroatomii de sulf, oxigen și azot sunt capabili să acționeze ca un centru de coordonare în formarea de asociați în sistemele petroliere.
Compuși ai sulfului aparțin grupului cel mai reprezentativ de componente heteroatomice a sistemelor de gaz condensat și ulei. Conținutul total de sulf din sistemele de petrol și gaze variază foarte mult: de la sutimi de procent la 6-8% (greutate) și mai mult. Un conținut ridicat de sulf total este caracteristic condensurilor de gaze din Astrakhan, Karachaganak (0,9%) și alte câmpuri. Conținutul de compuși care conțin sulf din unele uleiuri ajunge la 40% (greutate) și mai mult, în unele cazuri, uleiul este format aproape în întregime din aceștia. Spre deosebire de alți heteroatomi, care sunt concentrați predominant în CAB, o proporție semnificativă de sulf este conținută în fracțiile distilate. De regulă, conținutul de sulf în fracțiile de curgere directă crește pe măsură ce punctul lor de fierbere și conținutul total de sulf al uleiului inițial crește.
Cantități minore de compuși anorganici care conțin sulf (sulf elementar și hidrogen sulfurat) sunt prezenți în sistemele de petrol și gaze, acestea pot fi formate și ca produse secundare de descompunere a altor compuși care conțin sulf la temperaturi ridicate în procesele de distilare, prelucrare distructivă. Dintre compușii care conțin sulf găsiți în petrol, au fost identificați următorii (conform Institutului de Chimie a Petrolului, TF SB RAS).
1. Tioli alifatici, aliciclici și aromatici (mercaptani) 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
arenoalcanotioli tionaftoli
2. Tioeteri (sulfuri) din următoarele tipuri principale:
R-S-R" C6H5-S-C6H5
tiaalcani, tiaalchene, diarilsulfuri tiaalchine
tiacicloalcani alchilarilsulfuri ariltiaalcani
(R, R" - substituenți hidrocarburi alifatice saturate și nesaturate).
3. Disulfuri dialchidice R-S-S-R", unde R, R" sunt substituenţi alchil, cicloalchil sau arii.
4. Tiofeni și derivații lor, dintre care cei mai importanți sunt următorii arenotiofeni:
alchilbenzotiofeni alchilbenzotiofenii alchildibenzotiofenii
Distribuția diferitelor grupe de compuși care conțin sulf în uleiuri și în fracții petroliere este supusă următoarelor regularități.
Tiolii sunt conținuți în aproape toate uleiurile brute, de obicei în concentrații mici și reprezintă 2-10% (greutate) din conținutul total de compuși care conțin sulf. În condensatele gazoase, există în principal mercaptani alifatici C 1 -C z. Unele uleiuri și condensate de gaze și fracțiunile lor sunt concentrate naturale de mercaptani, dintre care exemple sunt fracțiunile de benzină ale câmpului Caspic super-gigant; fracția 40-200°C de gaz condensat al zăcământului Orenburg, care conține 1,24% (greutate) sulf total, inclusiv 0,97% mercaptan; fracție de kerosen ușor 120-280°C de petrol din zăcământul Tengiz, care conține 45-70% sulf mercaptan din conținutul total de compuși cu conținut de sulf. În același timp, rezervele de tioli naturali din materiile prime de hidrocarburi din regiunea Caspică corespund nivelului producției lor sintetice globale. Tiolii naturali sunt materii prime promițătoare pentru sinteza pesticidelor (pe baza de triazine simetrice) și odorizarea gazelor lichefiate. Cererea perspectivă a Rusiei de tioli pentru odorizare este în prezent de 6.000 de tone/an.
Tioeteri reprezintă până la 27% din totalul compușilor care conțin sulf din țiței și până la 50% în fracții medii; în motorinele grele de vid, conținutul de sulfuri este mai mic. Metodele de separare a sulfurilor de petrol se bazează pe capacitatea lor de a forma compuși complecși de tip donor-acceptor prin transferul unei perechi singure de electroni de la un atom de sulf la un orbital acceptor liber. Halogenurile metalice, haloalchilii și halogenii pot acționa ca acceptori de electroni. Reacțiile de complexare cu sulfuri de petrol, din păcate, nu sunt selective; și alte componente heteroatomice ale uleiului pot lua parte la formarea complexelor.
Disulfurile de dialchil nu se găsesc în țiței, ele se formează de obicei în timpul oxidării mercaptanilor în condiții blânde și, prin urmare, sunt prezente în benzine (până la 15%). Ponderea principală a compușilor care conțin sulf din uleiuri revine așa-numitului sulf „rezidual”, care nu este determinat prin metode standard. În compoziția sa predomină tiofenii și derivații lor; prin urmare, sulful „rezidual” era numit anterior „tiofen”, cu toate acestea, folosind spectrometria de masă cu ioni negativi, în el s-au găsit sulfoxizi, sulfone și disulfan nedetectabili anterior. În fracțiile de benzină, conținutul de derivați de tiofen este scăzut; în fracțiile cu punct de fierbere mediu și mai ales înalt, ajunge la 50-80% din totalul compușilor care conțin sulf. Conținutul relativ al derivaților de tiofen, de regulă, coincide cu gradul de aromaticitate al sistemului petrolier. Dificultățile care apar în izolarea compușilor care conțin sulf (în special din fracțiile cu punct de fierbere ridicat) sunt cauzate de apropierea proprietăților chimice ale arenelor și tiofenilor. Asemănarea comportamentului lor chimic se datorează aromaticității tiofenilor, care apare ca urmare a încorporării unui heteroatom de sulf în sistemul de electroni π până la un sextet aromatic. Consecința acestui fapt este o tendință crescută a tiofenilor din petrol la interacțiuni intermoleculare intense.
Compușii oxigenului conținute în sistemele de ulei de la 0,1-1,0 până la 3,6% (greutate). Odată cu creșterea punctului de fierbere al fracțiilor distilate, conținutul acestora crește, iar cea mai mare parte a oxigenului este concentrată în substanțe gudron-asfaltice. Compoziția uleiurilor și a distilatelor conține până la 20% sau mai mulți compuși care conțin oxigen.
Printre acestea, se disting în mod tradițional substanțele de natură acidă și neutră. Componentele acide includ acizi carboxilici și fenoli. Compușii neutri care conțin oxigen sunt reprezentați de cetone, anhidride și amide acide, esteri, derivați furani, alcooli și lactone.
Prezența acizilor în uleiuri a fost descoperită cu foarte mult timp în urmă datorită activității chimice ridicate în comparație cu hidrocarburile. Istoria descoperirii lor în petrol este următoarea. La primirea kerosenului Calitate superioarăîn scop de iluminat s-a tratat cu alcali (curățare acido-bază) și s-a observat formarea de substanțe cu capacitate de emulsionare mare. Ulterior, s-a dovedit că emulgatorii sunt săruri de sodiu ale acizilor conținute în fracțiile distilate. Extracția cu soluții apoase și alcoolice de alcaline este încă o metodă clasică de extracție a componentelor acide din uleiuri. În prezent, metodele de izolare a acizilor și fenolilor se bazează și pe interacțiunea grupărilor lor funcționale (carboxilice și hidroxil) cu orice reactiv.
Acizii carboxilici sunt cea mai studiată clasă de compuși ai uleiului care conțin oxigen. Conținutul de acizi petrolieri pe fracții variază în funcție de o dependență extremă, maximul căreia, de regulă, cade pe fracțiile uleioase ușoare și medii. Identificat prin spectrometrie cromato-masă tipuri diferite acizi petrolieri. Cele mai multe dintre ele sunt monobazice (RCOOH), unde aproape orice fragment de hidrocarbură și compuși heteroorganici ai uleiului pot fi utilizați ca R. S-a remarcat de mult timp că compozițiile de grup de acizi și uleiuri corespund între ele: acizii alifatici predomină în uleiurile metanice, acizii naftenic și naftenoaromatic predomină în uleiurile naftenice. S-au găsit acizi alifatici de la C 1 la C 25 cu structură liniară și unii cu structură ramificată. În același timp, raportul dintre acizii n-alcanoici și ramificati din acizii petrolieri coincide cu raportul dintre hidrocarburile corespunzătoare din uleiuri.
Acizii alifatici sunt reprezentați în primul rând de acizi n-alcanoici. Dintre acizii ramificati, cei care conțin un substituent metil în lanțul principal sunt mai des întâlniți. Toți izomerii inferiori de acest tip se găsesc în uleiuri, până la C 7 . Un alt grup important de acizi alifatici este acizii izoprenoizi, printre care domină acizii prestanic (C 19) și fitanic (C 20).
Acizii aliciclici (naftenici) ai uleiului sunt acizi monociclocarboxilici - derivați ai ciclopentanului și ciclohexanului; policiclic poate conține până la 5 inele (date pentru uleiul din California). Grupările COOH din moleculele acizilor monociclici sunt conectate direct la ciclu sau sunt situate la sfârșitul substituenților alifatici. Pot exista până la trei substituenți (cel mai adesea metil) în ciclu, dintre care cele mai comune poziții sunt 1, 2; 13; 1, 2, 4; 1, 1, 3 și 1, 1, 2, 3.
Moleculele de acizi tri-, tetra- și pentaciclici izolați din uleiuri sunt construite în principal din cicluri de ciclohexan condensate.
S-a stabilit prezența acizilor naftenici hexaciclici cu inele ciclohexanice în uleiuri. Acizii aromatici din uleiuri sunt reprezentați de acidul benzoic și derivații săi. Multe serii omoloage de acizi naftenoaromatici policiclici au fost găsite și în uleiuri, iar acizii steroizi monoaromatici au fost identificați în uleiul Samotlor.
Din compuși care conțin oxigen, petrol acizii se caracterizează prin cea mai mare activitate de suprafață. S-a stabilit că activitatea de suprafață atât a uleiurilor cu conținut scăzut de rășină, cât și a uleiurilor cu conținut ridicat de rășină scade semnificativ după îndepărtarea componentelor acide (acizi și fenoli) din acestea. Acizii puternici participă la formarea asociaților de uleiuri, ceea ce se arată în studiul proprietăților lor reologice.
Fenolii au fost studiati mult mai rău decât acizii. Conținutul lor în uleiuri din câmpurile din Siberia de Vest variază de la 40 la 900 mg/l. În uleiurile din Siberia de Vest, concentrațiile de fenoli cresc de ordinul C6<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.
Toate cele mai simple alchil cetone C3-C6, acetofenona și derivații săi nafteno și areno, fluorenona și cei mai apropiați omologi ai săi au fost găsite în compuși neutri care conțin oxigen ai uleiurilor din California. Randamentul concentratului de cetone din uleiul Samotlor, constând în principal din dialchil cetone, este de 0,36%, în timp ce gradul de extracție a cetonelor este de doar 20%, ceea ce indică prezența cetonelor cu greutăți moleculare mari care nu pot fi recuperate prin această metodă. În studiul cetonelor din uleiurile din Siberia de Vest, s-a constatat că acestea conțin cetone C 19 -C3 2, iar cetonele alifatice predomină în uleiurile metanice, iar substituenții ciclanici și aromatici predomină în uleiurile naftenice.
Se poate presupune că uleiurile conțin alcooli în stare liberă; în stare legată, fac parte din esteri. Dintre compușii heteroorganici ai uleiului, tendința compușilor care conțin oxigen la interacțiuni intermoleculare intense a fost cea mai studiată.
Studiul compușilor care conțin azot este posibil în două moduri - direct în țiței și după izolarea și separarea acestora. Prima modalitate face posibilă studierea compușilor care conțin azot într-o stare apropiată de cea naturală, cu toate acestea, apariția unor erori vizibile din cauza concentrației scăzute a acestor compuși nu este exclusă. A doua modalitate permite reducerea unor astfel de erori, dar în procesul de acțiune chimică asupra uleiului în timpul separării și izolării, este posibilă o modificare a structurii lor. S-a stabilit că compușii care conțin azot din ulei sunt reprezentați în principal de compuși ciclici. Compușii alifatici care conțin azot se găsesc numai în produsele de rafinare distructivă a petrolului, în care se formează ca urmare a distrugerii heterociclurilor azotate.
Toți compușii uleioși care conțin azot sunt, de regulă, derivați funcționali ai arenelor și, prin urmare, au o distribuție a greutății moleculare similară acestora. Cu toate acestea, spre deosebire de arene, compușii care conțin azot sunt concentrați în fracțiuni de ulei cu punct de fierbere ridicat și sunt o componentă a CAB. Până la 95% din atomii de azot prezenți în ulei sunt concentrați în rășini și asfaltene. S-a sugerat că în timpul izolării rășinilor și asfaltenelor, chiar și compușii care conțin azot cu greutate moleculară relativ mică sunt coprecipitați împreună cu aceștia sub formă de complexe donor-acceptor.
În conformitate cu clasificarea general acceptată în funcție de caracteristica acido-bazică compușii care conțin azot sunt împărțițiîn baze azotate și compuși neutri.
Baze care conțin azot sunt, aparent, singurii purtători ai principalelor proprietăți dintre componentele sistemelor petroliere. Proporția de baze azotate din ulei titrat cu acid percloric într-un mediu de acid acetic variază de la 10 la 50%. În prezent, în uleiuri și produse petroliere au fost identificați peste 100 de analogi alchil și areno-condensați ai piridinei, chinolinei și altor baze.
Compușii puternic bazici care conțin azot sunt reprezentați de piridine și derivații lor:
Compușii care conțin azot slab bazici includ aniline, amide, imide și derivați N-cicloalchil având grupări alchil, cicloalchil și fenil ca substituent în ciclul pirol:
Compușii neutri care conțin azot care nu conțin alți heteroatomi în moleculele lor, cu excepția atomului de azot și izolați din ulei, includ indoli, carbazoli și derivații lor naftenici și care conțin sulf:
Când izolați, compușii neutri care conțin azot formează asociații cu compușii care conțin oxigen și sunt extrași împreună cu bazele care conțin azot.
Alături de compușii monofuncționali numiți, în uleiuri au fost identificați următorii compuși care conțin azot:
1. Poliaromatic cu doi atomi de azot în moleculă:
2. Compuși cu doi heteroatomi (azot și sulf) într-un singur ciclu - tiazoli și benztiazoli și omologii lor alchilici și naftenici:
3. Compuși cu doi heteroatomi de azot și sulf în cicluri diferite: alchil-, cicloalchilindoli și carbazoli cu conținut de tiofen.
4. Compuși cu o grupare carbonil într-un heterociclu care conține azot, cum ar fi piperidoanele și chinolonele:
5. Porfirine. Structura porfirinelor, care sunt compuși complecși cu vanadil VO, nichel și fier, va fi discutată mai jos.
Importanța compușilor de ulei care conțin azot ca agenți tensioactivi naturali este foarte mare, ei, împreună cu CAB, determină în mare măsură activitatea de suprafață la limitele fazei lichide și capacitatea de umectare a uleiului la interfețele rocă-ulei, metal-ulei. Compușii care conțin azot și derivații acestora - piridine, hidroxipiridine, chinoline, hidroxichinoline, imidazoline, oxazoline etc. - sunt agenți tensioactivi naturali solubili în ulei care au proprietăți inhibitoare în coroziunea metalelor în timpul producerii, transportului și rafinării petrolului. Proprietățile tensioactive mai slabe sunt caracteristice unor astfel de compuși uleioși care conțin azot, cum ar fi omologii pirolului, indolului, carbazolului, tiazolilor și amidelor.
Substanțe rășini-asfaltice (TAXI). Unul dintre cele mai reprezentative grupuri de compuși ai uleiului macromolecular heteroorganic este CAB. Trăsăturile caracteristice ale CAB - greutăți moleculare semnificative, prezența diferitelor heteroelemente în compoziția lor, polaritate, paramagnetism, o tendință ridicată la MMW și asociere, polidispersitatea și manifestarea proprietăților pronunțate de dispersie coloidală - au contribuit la faptul că metodele utilizate de obicei în analiză s-a dovedit a fi nepotrivită studiului lor.componente cu punct de fierbere scăzut. Având în vedere specificul obiectului studiat, Sergienko S.R. Cu mai bine de 30 de ani în urmă, el a evidențiat chimia compușilor macromoleculari ai uleiului ca o ramură independentă a chimiei petrolului și a adus o contribuție majoră la formarea acesteia prin lucrările sale fundamentale.
Până în anii 1960 și 1970, cercetătorii au determinat caracteristicile fizico-chimice ale CAB (unele dintre ele sunt date în Tabelul 2.4) și au încercat să reprezinte formula structurală a moleculei medii de asfaltene și rășini pe baza datelor de analiză structurală instrumentală.
În prezent se fac încercări similare. Valorile compoziției elementare, greutățile moleculare medii, densitatea, solubilitatea etc. care variază într-un interval semnificativ pentru probele CAB de diferite uleiuri interne și străine reflectă diversitatea uleiurilor naturale. Majoritatea heteroelementelor prezente în ulei și aproape toate metalele sunt concentrate în rășini și asfaltene.
Azotul din CAB intră în principal în fragmente heteroaromatice de tipuri de piridină (bază), pirol (neutru) și porfirină (complex metalic). Sulful face parte din heterocicluri (tiofen, tiaciclan, tiazol), grupări tiol și punți de sulfură care leagă moleculele. Oxigenul din rășini și asfaltene se prezintă sub formă de grupări hidroxil (fenolice, alcool), carboxil, eter (lactonă simplă, complexă), grupări carbonil (cetonă, chinonă) și cicluri furanice. Există o anumită corespondență între greutatea moleculară a asfaltenelor și conținutul de heteroelemente (Fig. 2.2).
Să caracterizăm nivelul modern de idei despre CAB. Yen observă natura universală a asfaltenelor ca un constituent al surselor naturale de carbon, nu numai caustobioliți (uleiuri și combustibili solizi), ci și roci sedimentare și meteoriți.
Conform clasificării resurselor naturale pe bază de hidrocarburi propusă de Abraham, uleiurile le includ pe cele care conțin până la 35-40% (greutate) CAB, iar asfalturile și bitumurile naturale conțin până la 60-75% (greutate) CAB, conform clasificării resurselor naturale pe bază de hidrocarburi propusă de Abraham. la alte surse - până la 42-81%. Spre deosebire de componentele mai ușoare ale uleiului, care au fost atribuite grupurilor lor prin asemănarea structurii lor chimice, criteriul pentru combinarea compușilor într-o clasă numită CAB este proximitatea lor în solubilitatea într-un anumit solvent. Când uleiul și reziduurile de ulei sunt expuse la cantități mari de eter de petrol, alcani cu punct de fierbere scăzut, precipitarea unor substanțe numite asfaltene, care sunt solubile în arenele inferioare, și solvatarea altor componente - maltene, constând dintr-o parte de hidrocarbură și rășini.
Schemele moderne de separare a părții grele a petrolului se bazează pe metodele clasice propuse pentru prima dată de Markusson. Substanțele insolubile în disulfură de carbon și alți solvenți sunt clasificate ca carboizi. Se numesc substanțele care sunt solubile numai în sulfură de carbon și precipitate de tetraclorura de carbon carbene. Carboizi și carbeni, de regulă, se găsesc în compoziția produselor grele de rafinare distructivă a petrolului într-o cantitate de câteva procente și vor fi luate în considerare separat mai jos. Ele sunt practic absente în compoziția țițeiului și în reziduurile de rafinare primară a petrolului.
Proprietățile asfaltenelor izolate depind și de solvent. O consecință a diferențelor în natura și proprietățile solvenților este că greutatea moleculară a asfaltenelor din uleiurile arabe atunci când sunt dizolvate în benzen este în medie de 2 ori mai mare decât în tetrahidrofuran. (Tabelul 2.5).
Tabelul 2.5
Parametrul soluției de solvent Moment dipolar dielectric, Dpermeabilitate permeabilitate
Tetrahidrofuran 9,1 7,58 1,75 Benzen 9,2 2,27 0
În procesul de dezvoltare a ideilor despre structura și natura uleiului CAB, se pot distinge două etape principale, legate de ideea generală a unei structuri dispersate coloidal, dar care diferă în abordarea metodologică a evaluării structurii unui singur element. a unei structuri coloidale. La prima etapă - etapa ideilor chimice despre structura moleculelor CAB - a fost utilizată o abordare chimică standard pentru a identifica structura unui compus necunoscut. După stabilirea masei moleculare, compoziţiei elementare şi formulelor moleculare ale răşinilor şi asfaltenelor C n H 2 n - z N p S g O r . Apoi a fost calculată valoarea z. Pentru rășini, a fost 40-50, pentru asfaltene - 130-140. Un exemplu tipic de rezultate ale unor astfel de studii pentru mostre CAB din diferite uleiuri autohtone și străine este prezentat în tabel. 2.4. (vezi Tabelul 1.4). După cum se poate observa, asfaltenele diferă de rășinile din aceeași sursă printr-un conținut mai mare de carbon și metale și o proporție mai mică de hidrogen, dimensiuni mai mari ale nucleelor poliaromatice, precum și o lungime medie mai mică a substituenților alifatici mari și un număr mai mic. de fragmente aciclice fuzionate direct cu nuclee aromatice.
A doua etapă poate fi caracterizată ca etapa de dezvoltare a ideilor fizice despre structura asfaltenelor și analiza motivelor tendinței de asociere a asfaltenelor. Într-adevăr, explicația dependenței greutății moleculare de condițiile de determinare (vezi Tabelul 2.5), precum și dependența sa liniară de dimensiunea particulelor de asfalten (Fig. 1.5) a devenit posibilă în cadrul unor idei calitativ noi despre structura asfaltenelor.
În 1961 T. Yen a propus așa-numitul model de stivă „plate to plate” al structurii asfaltenelor. Modelul sa bazat nu pe necesitatea conformării acestuia cu parametrii structurali calculați ai compoziției asfaltenelor, ci pe posibilitatea fundamentală a unei orientări plane paralele a fragmentelor poliaromatice ale diferitelor molecule. Asocierea lor ca urmare a interacțiunilor intermoleculare (π - π, donor-acceptor etc.) are loc cu formarea de structuri de stivuire stratificată (termenul „stivuire” este folosit în biologia moleculară pentru a desemna un aranjament asemănător stivei de molecule unul de mai sus. celălalt).
Orez. 2.5. Corelația dintre dimensiunea particulelor de asfalten (D) și greutatea moleculară a acestora (M)
În conformitate cu modelul Yen bazat pe datele de difracție de raze X, asfaltenele au o structură cristalină și sunt structuri de stivuire cu un diametru de 0,9-1,7 nm din 4-5 straturi distanțate la 0,36 nm. Dimensiunea structurilor de stivuire de-a lungul normalului la planul plăcilor aromatice este de 1,6–2,0 nm (Fig. 2.6). Segmentele rectilinii prezintă fragmente poliaromatice plate, iar segmentele rupte prezintă fragmente saturate de molecule. Fragmentele poliaromatice sunt reprezentate de nuclee relativ mici, cel mai adesea nu mai mult decât tetraciclice. Dintre fragmentele alifatice, cele mai frecvente sunt grupările alchil scurte C1-C5, în primul rând metil, dar există și alcani ramificati liniari care conțin 10 atomi de carbon sau mai mult. Există, de asemenea, structuri policiclice saturate în moleculele CAB cu 1-5 inele condensate, în principal biciclani.
În cadrul modelului Jena, dependența greutății moleculare a asfaltenelor de condițiile de izolare și de natura solventului menționate mai sus poate fi explicată cu ușurință printr-o asociere care sugerează mai multe niveluri de organizare structurală a asfaltenelor: o stare dispersată molecular. (I), în care asfaltenele sunt sub formă de straturi separate; stare coloidală (II), care este rezultatul formării structurilor de stivuire cu dimensiuni caracteristice; o stare dispersă stabilă cinetic (III) care decurge din agregarea structurilor de stivuire și o stare dispersată instabilă cinetic (IV) însoțită de precipitare.
Orez. 2.6. Modelul structurii de asfalten conform lui Jen
Modelele structurii pachetului a structurii asfaltenelor sunt urmate de mulți cercetători moderni. Unger F.G. a exprimat un punct de vedere original asupra procesului de apariție și existență a CAB în petrol. Uleiurile și sistemele de ulei care conțin CAB, în opinia sa, sunt soluții asociate paramagnetice labile termodinamic. Miezurile asociaților unor astfel de soluții sunt formate din asfaltene, în care sunt localizați radicali liberi stabili, iar straturile de solvat din jurul miezurilor constau din molecule de rășină diamagnetică. Unele dintre moleculele de rășină diamagnetică sunt capabile să treacă la o stare de triplet excitat și să sufere hemoliză. Prin urmare, rășinile sunt o sursă potențială de asfaltene, ceea ce explică L.G. ușurința transformării rășinilor în asfaltene.
Astfel, noutatea ideilor prezentate este legată de afirmarea rolului special al interacțiunilor de schimb pentru explicarea naturii CAB. Spre deosebire de modelul pachetului, ideea unei structuri simetrice central a particulei CAB este în curs de dezvoltare. A fost postulat pentru prima dată de D. Pfeiffer și R. Saal, care au propus un model static al structurii unității structurale a asfaltenelor. Potrivit acestuia, miezul unității structurale este format din hidrocarburi policiciclice cu moleculare înaltă și este înconjurat de componente cu un grad de aromaticitate în scădere treptat. Neumann G. a subliniat că este benefic din punct de vedere energetic să se întoarcă grupurile polare în interiorul unității structurale, iar radicalii de hidrocarburi - spre exterior, ceea ce este în acord cu regula de egalizare a polarității conform lui Rehbinder.
Porfirine sunt exemple tipice de compuși nativi ai petrolului. Porfirine cu vanadiu ca punct focal (sub formă de vanadil) sau nichel (vezi 11). Vanadilporfirinele uleioase sunt în principal omologi ai două serii: porfirine substituite cu alchil cu un număr total diferit de atomi de carbon în substituenții laterali ai inelului porfin și porfirinele cu un inel ciclopenten suplimentar. Complexele de porfirine metalice sunt prezente în bitumul natural până la 1 mg/100 g, iar în uleiurile cu vâscozitate mare - până la 20 mg/100 g ulei. În studiul naturii distribuției complexelor de porfirine metalice între părțile constitutive ale SDS în lucrarea prin extracție și cromatografie pe gel, s-a constatat că 40% din vanadilporfirine sunt concentrate în particule dispersate (aproximativ egal în compoziția miezul și stratul de solvat), iar restul acestora și porfirinele de nichel sunt conținute în mediul de dispersie.
Vanadilporfirinele din compoziția asfaltenelor au o contribuție semnificativă la activitatea de suprafață a uleiurilor, în timp ce activitatea de suprafață intrinsecă a asfaltenelor este scăzută. Astfel, un studiu al uleiurilor din Bașkiria a arătat că tensiunea superficială a uleiurilor la limita cu apa se corelează puternic cu conținutul de vanadilporfirine din acestea, în timp ce coeficientul de corelație cu conținutul de asfalten din acestea este relativ scăzut (Fig. 2.7).
Într-o măsură mai mică, a fost studiat efectul porfirinelor metalice asupra structurii dispersate a petrolului și condițiile pentru apariția tranzițiilor de fază în sistemele petroliere. Există dovezi ale efectului lor negativ, alături de alte componente heteroatomice, asupra proceselor catalitice de rafinare a petrolului. În plus, ele ar trebui să influențeze puternic cinetica și mecanismul tranzițiilor de fază în SSS.
Orez. 2.7. Izoterme ale tensiunii interfaciale a la limita cu apa:
a - soluţii benzenice de asfaltene: 1 - asfaltene cu porfirine; 2-5 - asfaltenele ca porfirine sunt îndepărtate după una, cinci, șapte, respectiv treisprezece extracții; b - ulei de Bașkiria
