Mengandungi oksigen dan mengandungi nitrogen. Kimia kerja pensijilan proses hidrogenasi yang merosakkan
Adalah diketahui bahawa sifat bahan organik ditentukan oleh komposisi dan struktur kimianya. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa klasifikasi sebatian organik adalah berdasarkan teori struktur - teori L. M. Butlerov. Kelaskan bahan organik mengikut kehadiran dan susunan sambungan atom dalam molekulnya. Bahagian molekul bahan organik yang paling tahan lama dan paling tidak boleh berubah ialah rangkanya - rantaian atom karbon. Bergantung kepada susunan sambungan atom karbon dalam rantai ini, bahan dibahagikan kepada asiklik, yang tidak mengandungi rantai tertutup atom karbon dalam molekul, dan karbosiklik, yang mengandungi rantai (kitaran) sedemikian dalam molekul.
Selain atom karbon dan hidrogen, molekul bahan organik mungkin mengandungi atom unsur kimia lain. Bahan dalam molekul yang dipanggil heteroatom ini termasuk dalam rantai tertutup dikelaskan sebagai sebatian heterosiklik.
Heteroatom (oksigen, nitrogen, dll.) Boleh menjadi sebahagian daripada molekul dan sebatian asiklik, membentuk kumpulan berfungsi di dalamnya, contohnya, hidroksil - OH, karbonil, karboksil, kumpulan amino -NH2.
Kumpulan berfungsi- sekumpulan atom yang menentukan sifat kimia yang paling ciri bagi sesuatu bahan dan kepunyaannya dalam kelas sebatian tertentu. 
hidrokarbon adalah sebatian yang hanya terdiri daripada atom hidrogen dan karbon.
Bergantung kepada struktur rantai karbon, sebatian organik dibahagikan kepada sebatian dengan rantai terbuka - asiklik (alifatik) dan kitaran- dengan rantai atom tertutup.
Kitaran dibahagikan kepada dua kumpulan: sebatian karbosiklik(kitaran hanya dibentuk oleh atom karbon) dan heterosiklik(kitaran juga termasuk atom lain, seperti oksigen, nitrogen, sulfur).
Sebatian karbosiklik pula merangkumi dua siri sebatian: alisiklik dan aromatik.
Sebatian aromatik dalam asas struktur molekul mempunyai kitaran yang mengandungi karbon rata dengan sistem tertutup khas p-elektron yang membentuk sistem π biasa (satu awan π-elektron). Aromatik juga merupakan ciri bagi banyak sebatian heterosiklik.
Semua sebatian karbosiklik lain tergolong dalam siri alisiklik.
Kedua-dua hidrokarbon asiklik (alifatik) dan kitaran boleh mengandungi ikatan berganda (berganda atau rangkap tiga). Hidrokarbon sedemikian dipanggil tak tepu (tak tepu) berbeza dengan pengehad (tepu) yang mengandungi hanya ikatan tunggal.
Hadkan hidrokarbon alifatik dipanggil alkana, mereka mempunyai formula am C n H 2 n +2, di mana n ialah bilangan atom karbon. Nama lama mereka sering digunakan dan kini - parafin.
Mengandungi satu ikatan rangkap, mendapat nama alkena. Mereka mempunyai formula am C n H 2 n .
Hidrokarbon alifatik tak tepudengan dua ikatan rangkap dipanggil alkadiena
Hidrokarbon alifatik tak tepudengan satu ikatan rangkap tiga dipanggil alkuna. Formula amnya ialah C n H 2 n - 2.
Hadkan hidrokarbon alisiklik - sikloalkana, formula am mereka C n H 2 n .
Kumpulan khas hidrokarbon, aromatik, atau gelanggang(dengan sistem π-elektron sepunya tertutup), diketahui daripada contoh hidrokarbon dengan formula am C n H 2 n -6.
Oleh itu, jika dalam molekulnya satu atau lebih atom hidrogen digantikan oleh atom atau kumpulan atom lain (halogen, kumpulan hidroksil, kumpulan amino, dll.), derivatif hidrokarbon: terbitan halogen, mengandungi oksigen, mengandungi nitrogen dan sebatian organik lain.
Derivatif halogen hidrokarbon boleh dianggap sebagai hasil penggantian dalam hidrokarbon satu atau lebih atom hidrogen oleh atom halogen. Selaras dengan ini, mungkin terdapat terbitan halogen mono-, di-, tri- (biasanya poli-) yang terhad dan tak tepu.
Formula umum terbitan monohalogen hidrokarbon tepu:
dan komposisi dinyatakan oleh formula
C n H 2 n +1 Г,
di mana R ialah baki hidrokarbon tepu (alkana), radikal hidrokarbon (nama ini digunakan selanjutnya apabila mempertimbangkan kelas bahan organik lain), Г ialah atom halogen (F, Cl, Br, I).
Alkohol- terbitan hidrokarbon di mana satu atau lebih atom hidrogen digantikan oleh kumpulan hidroksil.
Alkohol dipanggil monatomik, jika mereka mempunyai satu kumpulan hidroksil, dan had jika mereka adalah terbitan alkana.
Formula umum alkohol monohidrik tepu:
dan komposisi mereka dinyatakan dengan formula umum:
C n H 2 n +1 OH atau C n H 2 n +2 O
Contoh alkohol polihidrik diketahui, iaitu, mempunyai beberapa kumpulan hidroksil.
Fenol- terbitan hidrokarbon aromatik (siri benzena), di mana satu atau lebih atom hidrogen dalam cincin benzena digantikan oleh kumpulan hidroksil.
Wakil termudah dengan formula C 6 H 5 OH dipanggil fenol.
Aldehid dan keton- terbitan hidrokarbon yang mengandungi kumpulan karbonil atom (karbonil).
Dalam molekul aldehid, satu ikatan karbonil pergi ke sambungan dengan atom hidrogen, yang lain - dengan radikal hidrokarbon.
Dalam kes keton, kumpulan karbonil dikaitkan dengan dua radikal (umumnya berbeza).
Komposisi aldehid dan keton mengehadkan dinyatakan dengan formula C n H 2l O.
asid karboksilik- terbitan hidrokarbon yang mengandungi kumpulan karboksil (-COOH).
Jika terdapat satu kumpulan karboksil dalam molekul asid, maka asid karboksilik adalah monobes. Formula am asid monobes tepu (R-COOH). Komposisi mereka dinyatakan dengan formula C n H 2 n O 2 .
Eter ialah bahan organik yang mengandungi dua radikal hidrokarbon yang disambungkan oleh atom oksigen: R-O-R atau R 1 -O-R 2 .
Radikal mungkin sama atau berbeza. Komposisi eter dinyatakan dengan formula C n H 2 n +2 O
Ester- sebatian yang terbentuk dengan menggantikan atom hidrogen kumpulan karboksil dalam asid karboksilik dengan radikal hidrokarbon.
Sebatian nitro- terbitan hidrokarbon di mana satu atau lebih atom hidrogen digantikan oleh kumpulan nitro -NO 2 .
Formula am mengehadkan sebatian mononitro:
dan komposisi dinyatakan dengan formula am
C n H 2 n +1 NO 2.
Amin- sebatian yang dianggap sebagai terbitan ammonia (NH 3), di mana atom hidrogen digantikan oleh radikal hidrokarbon.
Bergantung pada sifat radikal, amina boleh alifatikdan aromatik.
Bergantung kepada bilangan atom hidrogen yang digantikan oleh radikal, terdapat:
Amina primer dengan formula am: R-NH 2
Sekunder - dengan formula am: R 1 -NH-R 2
Tertiari - dengan formula umum:
Dalam kes tertentu, amina sekunder dan tertier mungkin mempunyai radikal yang sama.
Amina primer juga boleh dianggap sebagai derivatif hidrokarbon (alkana), di mana satu atom hidrogen digantikan oleh kumpulan amino -NH 2 . Komposisi amina primer mengehadkan dinyatakan dengan formula C n H 2 n +3 N.
Asid amino mengandungi dua kumpulan berfungsi yang disambungkan kepada radikal hidrokarbon: kumpulan amino -NH 2 , dan karboksil -COOH.
Komposisi asid amino pengehad yang mengandungi satu kumpulan amino dan satu karboksil dinyatakan dengan formula C n H 2 n +1 NO 2 .
Sebatian organik penting lain diketahui mempunyai beberapa kumpulan fungsi yang berbeza atau serupa, rantai linear panjang yang dikaitkan dengan gelang benzena. Dalam kes sedemikian, takrifan ketat sama ada bahan tergolong dalam kelas tertentu adalah mustahil. Sebatian ini sering diasingkan ke dalam kumpulan bahan tertentu: karbohidrat, protein, asid nukleik, antibiotik, alkaloid, dll.
Untuk nama sebatian organik, 2 nomenklatur digunakan - nama rasional dan sistematik (IUPAC) dan nama remeh.
Penyusunan nama mengikut tatanama IUPAC
1) Asas nama sebatian ialah akar perkataan, menandakan hidrokarbon tepu dengan bilangan atom yang sama dengan rantai utama.
2) Akhiran ditambahkan pada akar, mencirikan tahap ketepuan:
An (menghadkan, tiada bon berbilang);
-en (dengan adanya ikatan berganda);
-in (dengan adanya ikatan rangkap tiga).
Jika terdapat beberapa ikatan berbilang, maka bilangan ikatan tersebut (-diene, -triena, dsb.) ditunjukkan dalam akhiran, dan selepas akhiran, kedudukan ikatan berbilang mesti ditunjukkan dalam nombor, contohnya:
CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 CH 3 -CH \u003d CH -CH 3
butena-1 butena-2
CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2
butadiena-1,3
Kumpulan seperti nitro-, halogen, radikal hidrokarbon yang tidak termasuk dalam rantai utama dibawa keluar ke awalan. Mereka disenaraikan dalam susunan abjad. Kedudukan substituen ditunjukkan dengan nombor sebelum awalan.
Susunan tajuk adalah seperti berikut:
1. Cari rantai terpanjang atom C.
2. Nomborkan atom karbon rantai utama secara berurutan, bermula dari hujung yang paling hampir dengan dahan.
3. Nama alkana terdiri daripada nama-nama radikal sisi, disenaraikan dalam susunan abjad, menunjukkan kedudukan dalam rantai utama, dan nama rantai utama.
Nomenklatur beberapa bahan organik (remeh dan antarabangsa)
Sebatian heteroorganik (mengandungi sulfur, oksigen dan nitrogen) daripada pelbagai struktur dan berat molekul terdapat dalam pelbagai perkadaran dalam pecahan minyak sulingan dan sisa. Sangat sukar untuk mengkaji sifat dan komposisi sebatian heteroorganik molekul tinggi, bahagian utamanya adalah bahan tar-asfalten. Oleh kerana pasangan elektron tunggal, heteroatom sulfur, oksigen, dan nitrogen dapat bertindak sebagai pusat penyelaras dalam pembentukan sekutu dalam sistem minyak.
Sebatian sulfur tergolong dalam kumpulan paling mewakili komponen heteroatomik gas kondensat dan sistem minyak. Jumlah kandungan sulfur dalam sistem minyak dan gas berbeza-beza secara meluas: dari perseratus peratus hingga 6-8% (berat) dan banyak lagi. Kandungan jumlah sulfur yang tinggi adalah ciri kondensat gas dari Astrakhan, Karachaganak (0.9%) dan medan lain. Kandungan sebatian yang mengandungi sulfur dalam sesetengah minyak mencapai 40% (berat) dan ke atas, dalam beberapa kes, minyak terdiri hampir keseluruhannya. Tidak seperti heteroatom lain, yang kebanyakannya tertumpu dalam CAB, sebahagian besar sulfur terkandung dalam pecahan sulingan. Sebagai peraturan, kandungan sulfur dalam pecahan larian lurus meningkat apabila takat didih dan jumlah kandungan sulfur minyak asal meningkat.
Sejumlah kecil sebatian yang mengandungi sulfur tak organik (sulfur unsur dan hidrogen sulfida) terdapat dalam sistem minyak dan gas, ia juga boleh dibentuk sebagai produk penguraian sekunder sebatian yang mengandungi sulfur lain pada suhu tinggi dalam proses penyulingan, pemprosesan yang merosakkan. Antara sebatian yang mengandungi sulfur yang terdapat dalam minyak, berikut telah dikenal pasti (menurut Institut Kimia Petroleum, TF SB RAS).
1. Tiol alifatik, alisiklik dan aromatik (merkaptan) 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
arenoalkanothiols thionaphthols
2. Thioethers (sulfida) daripada jenis utama berikut:
R-S-R" C 6 H 5 -S-C 6 H 5
tiaalkana, tiaalkena, tiaalkana diarilsulfida
thiacycloalkana alkylarylsulfides arylthiaalkana
(R, R" - substituen hidrokarbon alifatik tepu dan tak tepu).
3. Dialkyd disulfides R-S-S-R", di mana R, R" ialah substituen alkil, sikloalkil atau aril.
4. Thiophenes dan derivatifnya, yang paling penting ialah arenothiophenes berikut:
alkylbenzothiophenes alkylbenzothiophenes alkyldibenzothiophenes
Taburan pelbagai kumpulan sebatian yang mengandungi sulfur dalam minyak dan dalam pecahan minyak adalah tertakluk kepada ketetapan berikut.
Tiol terkandung dalam hampir semua minyak mentah, biasanya dalam kepekatan kecil dan membentuk 2-10% (berat) daripada jumlah kandungan sebatian yang mengandungi sulfur. Dalam kondensat gas, terdapat terutamanya alifatik merkaptan C 1 -C z. Sesetengah minyak dan gas kondensat dan pecahannya ialah pekat semula jadi merkaptan, contohnya ialah pecahan petrol medan Caspian super-gergasi; pecahan 40-200°C kondensat gas medan Orenburg, mengandungi 1.24% (berat) daripada jumlah sulfur, termasuk 0.97% mercaptan; pecahan minyak tanah ringan 120-280°C minyak dari medan Tengiz, mengandungi 45-70% sulfur merkaptan daripada jumlah kandungan sebatian yang mengandungi sulfur. Pada masa yang sama, rizab tiol semulajadi dalam bahan mentah hidrokarbon di rantau Caspian sepadan dengan tahap pengeluaran sintetik global mereka. Tiol semulajadi menjanjikan bahan mentah untuk sintesis racun perosak (berdasarkan triazine simetri) dan bau gas cecair. Permintaan prospektif Rusia untuk tiol untuk bau pada masa ini ialah 6,000 tan/tahun.
Thioethers menyumbang sehingga 27% daripada jumlah sebatian yang mengandungi sulfur dalam minyak mentah dan sehingga 50% dalam pecahan sederhana; dalam minyak gas vakum berat, kandungan sulfida adalah lebih rendah. Kaedah untuk mengasingkan petroleum sulfida adalah berdasarkan keupayaannya untuk membentuk sebatian kompleks jenis penderma-penerima dengan memindahkan sepasang elektron tunggal daripada atom sulfur kepada orbital penerima bebas. Halida logam, haloalkil, dan halogen boleh bertindak sebagai penerima elektron. Reaksi kompleks dengan petroleum sulfida, malangnya, tidak selektif; komponen heteroatomik minyak yang lain juga boleh mengambil bahagian dalam pembentukan kompleks.
Dialkil disulfida tidak terdapat dalam minyak mentah, ia biasanya terbentuk semasa pengoksidaan merkaptan dalam keadaan sederhana dan oleh itu terdapat dalam petrol (sehingga 15%). Bahagian utama sebatian yang mengandungi sulfur dalam minyak jatuh pada sulfur "sisa" yang dipanggil, yang tidak ditentukan oleh kaedah standard. Thiophenes dan derivatifnya mendominasi komposisinya; oleh itu, sulfur "sisa" sebelum ini dipanggil "thiophene", walau bagaimanapun, menggunakan spektrometri jisim ion negatif, sulfoksida, sulfon, dan disulfan yang tidak dapat dikesan sebelum ini ditemui di dalamnya. Dalam pecahan petrol, kandungan derivatif thiophene adalah rendah; dalam pecahan sederhana dan terutamanya didih tinggi, ia mencapai 50-80% daripada jumlah sebatian yang mengandungi sulfur. Kandungan relatif derivatif thiophene, sebagai peraturan, bertepatan dengan tahap aromatik sistem minyak. Kesukaran yang timbul dalam pengasingan sebatian yang mengandungi sulfur (terutama daripada pecahan didih tinggi) disebabkan oleh kedekatan sifat kimia arena dan tiofen. Persamaan tingkah laku kimia mereka adalah disebabkan oleh aromatik tiofen, yang timbul akibat penggabungan heteroatom sulfur ke dalam sistem π-elektron sehingga sextet aromatik. Akibat daripada ini ialah kecenderungan peningkatan tiofen petroleum kepada interaksi antara molekul yang sengit.
Sebatian oksigen terkandung dalam sistem minyak dari 0.1-1.0 hingga 3.6% (berat). Dengan peningkatan takat didih pecahan sulingan, kandungannya meningkat, dan bahagian utama oksigen tertumpu pada bahan tar-asfalten. Komposisi minyak dan sulingan mengandungi sehingga 20% atau lebih sebatian yang mengandungi oksigen.
Antaranya, bahan yang bersifat berasid dan neutral secara tradisinya dibezakan. Komponen asid termasuk asid karboksilik dan fenol. Sebatian neutral yang mengandungi oksigen diwakili oleh keton, anhidrida dan amida asid, ester, derivatif furan, alkohol dan lakton.
Kehadiran asid dalam minyak telah ditemui sejak sekian lama kerana aktiviti kimia yang tinggi berbanding hidrokarbon. Sejarah penemuan mereka dalam minyak adalah seperti berikut. Apabila mendapatkan minyak tanah berkualiti tinggi untuk tujuan pencahayaan, ia dirawat dengan alkali (pemurnian asid-bes) dan, pada masa yang sama, pembentukan bahan dengan keupayaan pengemulsi yang tinggi diperhatikan. Selepas itu, ternyata pengemulsi adalah garam natrium asid yang terkandung dalam pecahan sulingan. Pengekstrakan dengan larutan alkali berair dan alkohol masih merupakan kaedah klasik untuk mengekstrak komponen berasid daripada minyak. Pada masa ini, kaedah untuk mengasingkan asid dan fenol juga berdasarkan interaksi kumpulan berfungsi mereka (karboksilik dan hidroksil) dengan sebarang reagen.
Asid karboksilik ialah kelas sebatian minyak yang mengandungi oksigen yang paling banyak dikaji. Kandungan asid petroleum mengikut pecahan berbeza-beza mengikut pergantungan yang melampau, maksimum yang, sebagai peraturan, jatuh pada pecahan minyak ringan dan sederhana. Pelbagai jenis asid petroleum telah dikenal pasti melalui spektrometri jisim kromato. Kebanyakannya adalah monobes (RCOOH), di mana hampir mana-mana serpihan hidrokarbon dan sebatian heteroorganik minyak boleh digunakan sebagai R. Telah lama diperhatikan bahawa komposisi kumpulan asid dan minyak sepadan antara satu sama lain: asid alifatik mendominasi dalam minyak metana, asid naphthenic dan naphthenoaromatic mendominasi dalam minyak naphthenic. Asid alifatik dari C 1 hingga C 25 dengan struktur linear dan beberapa dengan struktur bercabang telah dijumpai. Pada masa yang sama, nisbah n-alkanoik dan asid bercabang dalam asid petroleum bertepatan dengan nisbah hidrokarbon yang sepadan dalam minyak.
Asid alifatik diwakili terutamanya oleh asid n-alkanoik. Daripada asid bercabang, yang mengandungi substituen metil dalam rantai utama adalah lebih biasa. Semua isomer bawah jenis ini terdapat dalam minyak, sehingga C 7 . Satu lagi kumpulan penting asid alifatik ialah asid isoprenoid, antaranya asid prestanik (C 19) dan phytanic (C 20) mendominasi.
Asid alisiklik (naphthenic) minyak ialah asid monosiklokarboksilik - terbitan siklopentana dan sikloheksana; polycyclic boleh mengandungi sehingga 5 cincin (data untuk minyak California). Kumpulan COOH dalam molekul asid monosiklik disambungkan terus kepada kitaran atau terletak di hujung substituen alifatik. Boleh terdapat sehingga tiga (paling kerap metil) substituen dalam kitaran, kedudukan yang paling biasa ialah 1, 2; 13; 1, 2, 4; 1, 1, 3 dan 1, 1, 2, 3.
Molekul asid tri-, tetra- dan pentasiklik yang diasingkan daripada minyak dibina terutamanya daripada cincin sikloheksana pekat.
Kehadiran asid naphthenic heksasiklik dengan cincin sikloheksana dalam minyak telah ditubuhkan. Asid aromatik dalam minyak diwakili oleh asid benzoik dan derivatifnya. Banyak siri homolog asid naftenoaromatik polisiklik juga ditemui dalam minyak, dan asid steroid monoaromatik dikenal pasti dalam minyak Samotlor.
Daripada sebatian yang mengandungi oksigen, petroleum asid dicirikan oleh aktiviti permukaan tertinggi. Telah ditetapkan bahawa aktiviti permukaan kedua-dua minyak resin rendah dan minyak resin tinggi berkurangan dengan ketara selepas penyingkiran komponen berasid (asid dan fenol) daripadanya. Asid kuat mengambil bahagian dalam pembentukan sekutu minyak, yang ditunjukkan dalam kajian sifat reologinya.
Fenol telah dikaji lebih teruk daripada asid. Kandungan mereka dalam minyak dari ladang Siberia Barat berkisar antara 40 hingga 900 mg/l. Dalam minyak Siberia Barat, kepekatan fenol meningkat dalam susunan C 6<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.
Semua alkil keton C3-C6 termudah, asetofenon dan terbitan nafteno dan areno, fluorenon dan homolog terdekatnya ditemui dalam sebatian neutral minyak California yang mengandungi oksigen. Hasil pekat keton daripada minyak Samotlor, yang terdiri terutamanya daripada keton dialkil, ialah 0.36%, manakala tahap pengekstrakan keton hanya 20%, yang menunjukkan kehadiran keton dengan berat molekul besar yang tidak boleh dipulihkan dengan kaedah ini. Dalam kajian keton dalam minyak Siberia Barat, didapati bahawa ia mengandungi C 19 -C3 2 keton, dan keton alifatik mendominasi dalam minyak metana, dan cyclane dan substituen aromatik mendominasi dalam minyak naphthenic.
Ia boleh diandaikan bahawa minyak mengandungi alkohol dalam keadaan bebas; dalam keadaan terikat, ia adalah sebahagian daripada ester. Daripada sebatian heteroorganik minyak, kecenderungan sebatian yang mengandungi oksigen kepada interaksi antara molekul yang sengit telah paling banyak dikaji.
Kajian sebatian yang mengandungi nitrogen boleh dilakukan dalam dua cara - secara langsung dalam minyak mentah dan selepas pengasingan dan pengasingannya. Cara pertama memungkinkan untuk mengkaji sebatian yang mengandungi nitrogen dalam keadaan yang hampir dengan semula jadi, bagaimanapun, kejadian ralat yang ketara disebabkan oleh kepekatan rendah sebatian ini tidak diketepikan. Cara kedua membolehkan ralat sedemikian dikurangkan, tetapi dalam proses tindakan kimia pada minyak semasa pemisahan dan pengasingan, perubahan dalam strukturnya adalah mungkin. Telah ditetapkan bahawa sebatian yang mengandungi nitrogen dalam minyak diwakili terutamanya oleh sebatian kitaran. Sebatian yang mengandungi nitrogen alifatik hanya terdapat dalam produk penapisan minyak yang merosakkan, di mana ia terbentuk akibat pemusnahan heterokitar nitrogen.
Semua sebatian minyak yang mengandungi nitrogen adalah, sebagai peraturan, derivatif berfungsi arene, dan oleh itu mempunyai taburan berat molekul yang serupa dengannya. Walau bagaimanapun, tidak seperti arene, sebatian yang mengandungi nitrogen tertumpu dalam pecahan minyak mendidih tinggi dan merupakan komponen CAB. Sehingga 95% daripada atom nitrogen yang terdapat dalam minyak tertumpu dalam resin dan asfaltena. Telah dicadangkan bahawa semasa pengasingan resin dan asphaltene, walaupun sebatian yang mengandungi nitrogen berat molekul yang agak rendah akan dimendakan bersama dengannya dalam bentuk kompleks penerima penderma.
Selaras dengan klasifikasi yang diterima umum mengikut ciri asid-bes sebatian yang mengandungi nitrogen dibahagikanmenjadi bes nitrogen dan sebatian neutral.
Bes yang mengandungi nitrogen nampaknya, satu-satunya pembawa sifat utama di antara komponen sistem minyak. Perkadaran bes yang mengandungi nitrogen dalam minyak yang dititrasi dengan asid perklorik dalam medium asid asetik adalah antara 10 hingga 50%. Pada masa ini, lebih daripada 100 analog alkil dan areno-kondensasi piridin, kuinolin, dan bes lain telah dikenal pasti dalam minyak dan produk minyak.
Sebatian yang mengandungi nitrogen asas kuat diwakili oleh piridin dan terbitannya:
Sebatian asas lemah yang mengandungi nitrogen termasuk anilin, amida, imida dan terbitan N-sikloalkil yang mempunyai kumpulan alkil, sikloalkil dan fenil sebagai substituen dalam gelang pirol:
Sebatian neutral yang mengandungi nitrogen yang tidak mengandungi heteroatom lain dalam molekul, kecuali atom nitrogen, dan diasingkan daripada minyak, termasuk indol, karbazol dan terbitan naftena dan sulfurnya:
Apabila diasingkan, sebatian neutral yang mengandungi nitrogen membentuk bersekutu dengan sebatian yang mengandungi oksigen dan diekstrak bersama dengan bes yang mengandungi nitrogen.
Bersama-sama dengan sebatian monofungsi yang dinamakan, sebatian yang mengandungi nitrogen berikut telah dikenal pasti dalam minyak:
1. Poliaromatik dengan dua atom nitrogen dalam molekul:
2. Sebatian dengan dua heteroatom (nitrogen dan sulfur) dalam satu kitaran - thiazoles dan benzthiazoles serta alkil dan homolog nafteniknya:
3. Sebatian dengan dua heteroatom nitrogen dan sulfur dalam kitaran berbeza: alkil- yang mengandungi tiofen, sikloalkilindole dan karbazol.
4. Sebatian dengan kumpulan karbonil dalam heterokitar yang mengandungi nitrogen, seperti piperidone dan kuinolon:
5. Porfirin. Struktur porfirin, yang merupakan sebatian kompleks dengan vanadyl VO, nikel, dan besi, akan dibincangkan di bawah.
Kepentingan sebatian minyak yang mengandungi nitrogen sebagai surfaktan semula jadi adalah sangat tinggi; mereka, bersama-sama dengan CAB, sebahagian besarnya menentukan aktiviti permukaan pada sempadan fasa cecair dan keupayaan membasahkan minyak pada antara muka minyak batu, minyak logam. Sebatian yang mengandungi nitrogen dan terbitannya - piridin, hidroksipiridin, kuinolin, hidroksikuinolin, imidazolin, oksazolin, dsb. - ialah surfaktan larut minyak semula jadi yang mempunyai sifat menghalang kakisan logam semasa pengeluaran, pengangkutan dan penapisan minyak. Sifat aktif permukaan yang lebih lemah adalah ciri bagi sebatian minyak yang mengandungi nitrogen seperti homolog pirol, indole, karbazol, tiazol dan amida.
Bahan resin-asfalten (TEKSI). Salah satu kumpulan paling mewakili sebatian minyak makromolekul heteroorganik ialah CAB. Ciri ciri CAB - berat molekul yang ketara, kehadiran pelbagai heteroelemen dalam komposisi mereka, kekutuban, paramagnetisme, kecenderungan tinggi kepada MMW dan persatuan, polidispersi dan manifestasi sifat tersebar koloid yang jelas - menyumbang kepada fakta bahawa kaedah biasanya digunakan dalam analisis ternyata tidak sesuai untuk kajian mereka.komponen didih rendah. Memandangkan spesifik objek yang dikaji, Sergienko S.R. lebih daripada 30 tahun yang lalu, beliau memilih kimia sebatian minyak makromolekul sebagai cabang bebas kimia petroleum dan membuat sumbangan besar kepada pembentukannya dengan karya asasnya.
Sehingga tahun 1960-an dan 1970-an, penyelidik menentukan ciri fizikokimia CAB (sesetengahnya diberikan dalam Jadual 2.4) dan cuba mewakili formula struktur purata molekul asphaltene dan resin berdasarkan data analisis struktur instrumental.
Percubaan serupa sedang dilakukan pada masa ini. Nilai komposisi unsur, purata berat molekul, ketumpatan, keterlarutan, dsb. yang berbeza-beza dalam julat ketara untuk sampel CAB pelbagai minyak domestik dan asing mencerminkan kepelbagaian minyak semula jadi. Kebanyakan heteroelemen yang terdapat dalam minyak dan hampir semua logam tertumpu dalam resin dan asfaltena.
Nitrogen dalam CAB terutamanya memasuki serpihan heteroaromatik jenis piridin (asas), pirol (neutral), dan porfirin (kompleks logam). Sulfur adalah sebahagian daripada heterokitar (thiophene, thiacyclane, thiazole), kumpulan tiol, dan jambatan sulfida yang menghubungkan molekul. Oksigen dalam resin dan asfaltena dibentangkan dalam bentuk hidroksil (fenolik, alkohol), karboksil, eter (lakton ringkas, kompleks), kumpulan karbonil (keton, kuinon) dan kitaran furan. Terdapat kesesuaian tertentu antara berat molekul asfaltena dan kandungan heteroelemen (Rajah 2.2).
Marilah kita mencirikan tahap idea moden tentang CAB. Yen mencatatkan sifat universal asfaltena sebagai juzuk sumber karbon semula jadi, bukan sahaja caustobioliths (minyak dan bahan api pepejal), tetapi juga batuan sedimen dan meteorit.
Menurut klasifikasi sumber semula jadi berasaskan hidrokarbon yang dicadangkan oleh Abraham, minyak termasuk yang mengandungi sehingga 35-40% (jisim) CAB, dan asfalt dan bitumen semulajadi mengandungi sehingga 60-75% (jisim) CAB, menurut kepada sumber lain - sehingga 42-81%. Berbeza dengan komponen minyak yang lebih ringan, yang diberikan kepada kumpulannya berdasarkan persamaan struktur kimianya, kriteria untuk menggabungkan sebatian ke dalam kelas yang dipanggil CAB ialah kedekatannya dalam keterlarutan dalam pelarut tertentu. Apabila sisa minyak dan minyak terdedah kepada sejumlah besar petroleum eter, alkana didih rendah, pemendakan bahan yang dipanggil asfaltena, yang larut dalam arena yang lebih rendah, dan pelarutan komponen lain - maltenas, yang terdiri daripada bahagian hidrokarbon dan resin.
Skim moden untuk memisahkan bahagian berat minyak adalah berdasarkan kaedah klasik yang pertama kali dicadangkan oleh Markusson. Bahan tidak larut dalam karbon disulfida dan pelarut lain dikelaskan sebagai karboid. Bahan yang hanya larut dalam karbon disulfida dan dimendakkan oleh karbon tetraklorida dipanggil carbenes. Karboid dan karben, sebagai peraturan, terdapat dalam komposisi produk berat penapisan minyak pemusnah dalam jumlah beberapa peratus dan akan dipertimbangkan secara berasingan di bawah. Mereka boleh dikatakan tiada dalam komposisi minyak mentah dan dalam sisa penapisan minyak primer.
Sifat asfaltena terpencil juga bergantung kepada pelarut. Akibat daripada perbezaan sifat dan sifat pelarut ialah berat molekul asfaltena daripada minyak Arab apabila dilarutkan dalam benzena secara purata 2 kali lebih tinggi daripada tetrahydrofuran. (Jadual 2. 5).
Jadual 2.5
Parameter Penyelesaian Pelarut Momen Dipol Dielektrik, Dkebolehtelapan kebolehtelapan
Tetrahydrofuran 9.1 7.58 1,75 Benzena 9.2 2.27 0
Dalam proses membangunkan idea tentang struktur dan sifat CAB petroleum, dua peringkat utama boleh dibezakan, dikaitkan dengan idea umum struktur tersebar koloid, tetapi berbeza dalam pendekatan metodologi untuk menilai struktur unsur tunggal. daripada struktur koloid. Pada peringkat pertama - peringkat idea kimia tentang struktur molekul CAB - pendekatan kimia standard digunakan untuk mengenal pasti struktur sebatian yang tidak diketahui. Selepas menetapkan berat molekul, komposisi unsur dan formula molekul resin dan asfaltena C n H 2 n - z N p S g O r . Kemudian nilai z dikira. Untuk resin, ia adalah 40-50, untuk asfaltene - 130-140. Contoh tipikal hasil kajian sedemikian untuk sampel CAB pelbagai minyak domestik dan asing dibentangkan dalam Jadual. 2.4. (lihat Jadual 1.4). Seperti yang dapat dilihat, asfaltena berbeza daripada resin daripada sumber yang sama dalam kandungan karbon dan logam yang lebih tinggi dan kandungan hidrogen yang lebih rendah, saiz nukleus poliaromatik yang lebih besar, purata panjang substituen alifatik besar yang lebih pendek, dan lebih sedikit serpihan akiklik yang bercantum secara langsung dengan nukleus aromatik.
Peringkat kedua boleh dicirikan sebagai peringkat perkembangan idea fizikal tentang struktur asphaltene dan analisis sebab kecenderungan asfaltena untuk bersekutu. Sesungguhnya, penjelasan tentang pergantungan berat molekul pada syarat penentuan (lihat Jadual 2.5), serta pergantungan linearnya pada saiz zarah asphaltena (Rajah 1.5) menjadi mungkin dalam rangka idea baharu secara kualitatif tentang struktur asfaltena.
Pada tahun 1961 T. Yen mencadangkan model timbunan "plat ke plat" yang dipanggil struktur asfaltena. Model itu bukan berdasarkan keperluan pematuhannya dengan parameter struktur yang dikira bagi komposisi asphaltene, tetapi pada kemungkinan asas orientasi selari satah serpihan poliaromatik molekul yang berbeza. Perkaitan mereka akibat interaksi antara molekul (π - π, penderma-penerima, dll.) berlaku dengan pembentukan struktur susun berlapis (istilah "penyusun" digunakan dalam biologi molekul untuk menandakan susunan molekul seperti timbunan satu di atas. yang lain).
nasi. 2.5. Korelasi antara saiz zarah asfaltena (D) dan berat molekulnya (M)
Selaras dengan model Yen berdasarkan data pembelauan sinar-X, asfaltena mempunyai struktur kristal dan struktur susun dengan diameter 0.9-1.7 nm dari 4-5 lapisan dengan jarak 0.36 nm. Saiz struktur susun di sepanjang satah biasa plat aromatik ialah 1.6–2.0 nm (Rajah 2.6). Segmen rectilinear menunjukkan serpihan poliaromatik rata, dan segmen patah menunjukkan serpihan tepu molekul. Serpihan poliaromatik diwakili oleh nukleus yang agak kecil, selalunya tidak lebih daripada tetrasiklik. Daripada serpihan alifatik, yang paling biasa ialah kumpulan alkil pendek C 1 -C 5, terutamanya metil, tetapi terdapat juga alkana bercabang linear yang mengandungi 10 atom karbon atau lebih. Terdapat juga struktur tepu polisiklik dalam molekul CAB dengan 1-5 gelang terkondensasi, terutamanya basikal.
Dalam rangka kerja model Jena, pergantungan berat molekul asphaltene pada keadaan pengasingan dan sifat pelarut yang dinyatakan di atas boleh dijelaskan dengan mudah oleh persatuan yang mencadangkan beberapa tahap organisasi struktur asphaltene: keadaan tersebar molekul. (I), di mana asfaltena adalah dalam bentuk lapisan yang berasingan; keadaan koloid (II), yang merupakan hasil daripada pembentukan struktur susun dengan dimensi ciri; keadaan stabil kinetik tersebar (III) yang timbul daripada pengagregatan struktur susun; dan keadaan tidak stabil kinetik tersebar (IV) disertai dengan kerpasan.
nasi. 2.6. Model struktur aspaltena mengikut Jen
Model struktur pek struktur asphaltenes diikuti oleh ramai penyelidik moden. Unger F.G. menyatakan pandangan asal tentang proses kejadian dan kewujudan CAB dalam minyak. Minyak dan sistem minyak yang mengandungi CAB, pada pendapatnya, adalah penyelesaian berkaitan paramagnet labil secara termodinamik. Teras sekutu bagi larutan tersebut dibentuk oleh asfaltena, di mana radikal bebas yang stabil disetempat, dan lapisan pelarut yang mengelilingi teras terdiri daripada molekul resin diamagnet. Beberapa molekul resin diamagnet mampu beralih kepada keadaan triplet teruja dan menjalani hemolisis. Oleh itu, resin adalah sumber berpotensi asphaltenes, yang menerangkan L.G. kemudahan menukar resin kepada asfaltena.
Oleh itu, kebaharuan idea yang dibentangkan dikaitkan dengan penegasan peranan khas interaksi pertukaran untuk menerangkan sifat CAB. Berbeza dengan model pek, idea struktur simetri pusat zarah CAB sedang dibangunkan. Ia pertama kali dikemukakan oleh D. Pfeiffer dan R. Saal, yang mencadangkan model statik struktur unit struktur asphaltenes. Menurutnya, teras unit struktur dibentuk oleh hidrokarbon polisiklik berat molekul tinggi dan dikelilingi oleh komponen dengan tahap aromatik yang berkurangan secara beransur-ansur. Neumann G. menekankan bahawa ia adalah berfaedah secara bertenaga untuk menjadikan kumpulan kutub di dalam unit struktur, dan radikal hidrokarbon - ke luar, yang selaras dengan peraturan penyamaan kekutuban menurut Rehbinder.
Porfirin adalah contoh tipikal sebatian kompleks petroleum asli. Porfirin dengan vanadium sebagai titik fokus (dalam bentuk vanadil) atau nikel (lihat 11). Vanadylporphyrin minyak terutamanya adalah homolog dua siri: porfirin digantikan alkil dengan jumlah bilangan atom karbon yang berbeza dalam substituen sampingan gelang porfin dan porfirin dengan gelang siklopentena tambahan. Kompleks porfirin logam terdapat dalam bitumen semulajadi sehingga 1 mg/100 g, dan dalam minyak kelikatan tinggi - sehingga 20 mg/100 g minyak. Dalam kajian tentang sifat pengedaran kompleks porfirin logam antara bahagian konstituen SDS dalam kerja dengan pengekstrakan dan kromatografi gel, didapati bahawa 40% vanadylporphyrins tertumpu dalam zarah tersebar (kira-kira sama dalam komposisi teras dan lapisan pelarut), dan selebihnya dan porfirin nikel terkandung dalam persekitaran penyebaran.
Vanadylporphyrins dalam komposisi asphaltenes memberi sumbangan penting kepada aktiviti permukaan minyak, manakala aktiviti permukaan intrinsik asphaltenes adalah rendah. Oleh itu, kajian minyak dari Bashkiria menunjukkan bahawa tegangan permukaan minyak di sempadan dengan air sangat berkorelasi dengan kandungan vanadylporphyrin di dalamnya, manakala pekali korelasi dengan kandungan asphaltene di dalamnya adalah agak rendah (Rajah 2.7).
Pada tahap yang lebih rendah, kesan porfirin logam pada struktur penyebaran minyak dan keadaan untuk berlakunya peralihan fasa dalam sistem minyak telah dikaji. Terdapat bukti kesan negatifnya, bersama-sama dengan komponen heteroatomik lain, pada proses pemangkin penapisan minyak. Di samping itu, mereka harus sangat mempengaruhi kinetik dan mekanisme peralihan fasa dalam SSS.
nasi. 2.7. Isoterma tegangan antara muka a pada sempadan dengan air:
a - larutan benzena asfaltena: 1 - asfaltena dengan porfirin; 2-5 - asfaltena sebagai porfirin dikeluarkan selepas satu, lima, tujuh, tiga belas pengekstrakan, masing-masing; b - minyak Bashkiria
Bahan organik ialah kelas sebatian yang mengandungi karbon (kecuali karbida, karbonat, karbon oksida dan sianida). Nama "sebatian organik" muncul pada peringkat awal dalam pembangunan kimia dan saintis bercakap untuk diri mereka sendiri ... Wikipedia
Salah satu jenis sebatian organik yang paling penting. Mereka mengandungi nitrogen. Ia mengandungi ikatan karbon-hidrogen dan nitrogen-karbon dalam molekul. Minyak mengandungi nitrogen yang mengandungi pyridine heterocycle. Nitrogen adalah sebahagian daripada protein, asid nukleik dan ... ... Wikipedia
Sebatian organogermanium ialah sebatian organologam yang mengandungi ikatan karbon germanium. Kadang-kadang ia dipanggil sebarang sebatian organik yang mengandungi germanium. Sebatian organogerman pertama tetraethylgermane ialah ... ... Wikipedia
Sebatian organosilikon ialah sebatian dalam molekul yang terdapat ikatan silikon-karbon langsung. Sebatian silikon kadangkala dipanggil silikon, daripada nama Latin untuk silikon, silicium. Sebatian silikon ... ... Wikipedia
Sebatian organik, bahan organik ialah kelas sebatian kimia yang mengandungi karbon (tidak termasuk karbida, asid karbonik, karbonat, karbon oksida dan sianida). Isi 1 Sejarah 2 Kelas ... Wikipedia
Sebatian Organologam (MOC) Sebatian organik yang dalam molekulnya terdapat ikatan antara atom logam dan atom karbon/atom. Kandungan 1 Jenis sebatian organologam 2 ... Wikipedia
Sebatian organohalogen ialah sebatian organik yang mengandungi sekurang-kurangnya satu ikatan C Halogen karbon Halogen. Sebatian organohalogen, bergantung kepada sifat halogen, dibahagikan kepada: Sebatian organofluorin; ... ... Wikipedia
Sebatian Organologam (MOC) ialah sebatian organik yang di dalamnya molekulnya terdapat ikatan antara atom logam dan atom karbon/atom. Kandungan 1 Jenis sebatian organologam 2 Kaedah untuk mendapatkan ... Wikipedia
Sebatian organik di mana terdapat ikatan timah-karbon mungkin mengandungi timah divalen dan tetravalen. Isi 1 Kaedah sintesis 2 Jenis 3 ... Wikipedia
- (heterocycles) sebatian organik yang mengandungi kitaran, yang, bersama-sama dengan karbon, juga termasuk atom unsur lain. Ia boleh dianggap sebagai sebatian karbosiklik dengan heterosubstituen (heteroatom) dalam cincin. Kebanyakan ... ... Wikipedia
Dengan mengklik pada butang "Muat turun arkib", anda akan memuat turun fail yang anda perlukan secara percuma.
Sebelum memuat turun fail ini, ingat esei yang bagus, kawalan, kertas penggal, tesis, artikel dan dokumen lain yang tidak dituntut pada komputer anda. Ini adalah kerja anda, ia harus mengambil bahagian dalam pembangunan masyarakat dan memberi manfaat kepada orang ramai. Cari karya ini dan hantar ke pangkalan pengetahuan.
Kami dan semua pelajar, pelajar siswazah, saintis muda yang menggunakan asas pengetahuan dalam pengajian dan kerja mereka akan sangat berterima kasih kepada anda.
Untuk memuat turun arkib dengan dokumen, masukkan nombor lima digit dalam medan di bawah dan klik butang "Muat turun arkib"
Dokumen Serupa
Nomenklatur terbitan benzena, jenis dan kaedah mendapatkannya, prinsip dan arahan penggunaan praktikal. Struktur benzena dan aromatiknya. Peraturan Hückel dan ciri aplikasinya. Sebatian aromatik bukan benzenoid.
abstrak, ditambah 08/05/2013
Hidrokarbon aromatik: ciri umum. Nomenklatur dan isomerisme, sifat fizikal dan kimia hidrokarbon aromatik. Mekanisme tindak balas penggantian elektrofilik dan nukleofilik dalam siri aromatik. Penggunaan arena, ketoksikannya.
abstrak, ditambah 12/11/2011
Alkana ialah hidrokarbon tepu yang mengandungi hanya ikatan karbon ringkas. Mendapatkan alkana: kaedah perindustrian, penitratan dan pengoksidaan. Hidrokarbon yang mengandungi ikatan rangkap karbon ialah alkena atau hidrokarbon etilena. hidrokarbon diena.
kuliah, ditambah 02/05/2009
Sebatian tak tepu dengan dua ikatan rangkap dalam molekul ialah hidrokarbon diena. Hubungan antara struktur hidrokarbon diena dan sifatnya. Kaedah untuk menghasilkan devinil, isoprena, getah sintetik. Halida organik dan klasifikasinya.
kuliah, ditambah 02/19/2009
Struktur, tatanama alkena. Hidrokarbon tak tepu yang molekulnya mengandungi satu ikatan C-C berganda. hibridisasi orbital. Imej struktur spatial atom. Isomerisme spatial rangka karbon. Sifat fizikal alkena.
pembentangan, ditambah 08/06/2015
Perkembangan idea tentang asal usul minyak organik. Hidrokarbon parafin, nafthenik dan aromatik. Tekanan tepu minyak dengan gas. Suhu penghabluran, kekeruhan, pemejalan. Perbezaan sifat minyak dalam takungan galas minyak.
tutorial, ditambah 02/05/2014
Konsep alkana (hidrokarbon tepu, parafin, sebatian alifatik), tatanama sistematik dan rasionalnya. Sifat kimia alkana, tindak balas penggantian radikal dan pengoksidaan. Mendapatkan dan mendapatkan semula hidrokarbon tak tepu.
"Jangan tangguh sehingga esok apa yang anda boleh tangguhkan sehingga lusa" - Mark Twain
"Rahsia untuk berubah adalah fokus untuk mencipta yang baru, bukan melawan yang lama" - Socrates
Tafsiran Heksagram 15 adalah yang paling tepat