Химическая терминология углеводородов в химии нефти » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Химическая терминология углеводородов в химии нефти

22.07.2021

Первым шагом к пониманию химии нефти является изучение значения терминов, применяемых при описании углеводородов и связанных с ними реакций. К счастью, терминология в какой-то мере упрощается тем, что наиболее важные в составе нефти соединения — углеводороды представляют собой вещества, состоящие только из двух элементов: водорода и углерода. Валентные связи, удерживающие атомы в молекуле, определяют молекулярную структуру; на диаграммах [в структурных формулах] молекул эти связи обозначаются черточками. Атом водорода, будучи одновалентным, имеет одну связь, соединяющую его с другим атомом, а атом углерода, являясь четырехвалентным, имеет четыре связи, каждая из которых соединяет его с атомом водорода или другим атомом углерода.

По степени насыщенности валентных связей углерода водородом, определяемой легче всего по наличию или отсутствию двойных или тройных связей между атомами, все углеводороды делятся на насыщенные и ненасыщенные. Метан обладает наивысшей степенью насыщения, так как в нем все четыре единицы валентности атома углерода связаны с атомами водорода (рис. 3-2). Соединения, в которых атомы углерода связаны с другими атомами углерода лишь одновалентными связями, как это имеет место, например, в этане и пропане, являющимися членами того же метанового ряда, также считаются насыщенными. Атомы углерода в ненасыщенных углеводородах связаны двухвалентными связями, как например, в молекуле бензола, схема строения которой изображена на том же рис. 3-2.
Химическая терминология углеводородов в химии нефти

Насыщенные углеводороды химически более устойчивы, чем ненасыщенные, которые вступают в соединения с кислородом и другими элементами с большей легкостью и при более низких температурах, чем насыщенные. Присоединяя водород, ненасыщенные углеводороды могут перейти в насыщенные; происходящий при этом процесс называется гидрогенизацией.

Углеводороды нефти соответственно их молекулярному строению подразделяются на ряды. Каждый ряд состоит из большого числа возможных соединений с разным молекулярным весом, но с определенной аналогией в строении молекул; соотношение атомов углеводорода и водорода в них может быть выражено определенной формулой. Так, число атомов водорода у представителей каждого ряда равно числу атомов углерода, умноженному на 2 плюс или минус определенное четное число, которое может варьировать от +2 до -6.

Более легкие или начальные (низшие) члены рядов имеют наименьшее число атомов в молекуле; такие углеводороды кипят и плавятся при более низких температурах, чем последующие-члены ряда с более крупными молекулами, являющиеся, как правило, твердыми веществами, плавящимися и кипящими при более высоких температурах. В каждом ряду, добавляя к предыдущей молекуле один атом углерода и соответствующее число атомов водорода, можно получить последующую более сложную, или более тяжелую молекулу.

Все углеводороды в зависимости от их молекулярного строения можно разделить на 2 большие группы: 1) алифатические, или углеводороды с открытой цепью, построенные по типу цепочек с незамкнутыми концами [ациклические углеводороды], и 2) циклические, или кольчатые, образующие замкнутые цепи, т. е. кольца. Примеры и тех и других [ациклических и циклических] показаны на рис. 3-2.

В дискуссиях по проблеме происхождения нефти и по связанным с нею вопросам часто употребляются такие термины, как диссоциация и полимеризация. Диссоциация (называемая также крекингом) представляет собой процесс расщепления крупных молекул на более мелкие и простые. Обратным процессом является полимеризация — образование более тяжелых и крупных молекул за счет соединения более простых и мелких. Все углеводороды расщепляются при довольно высоких температурах. С увеличением молекулярного веса и сложности молекулярного строения легкость расщепления молекул, как правило, возрастает. В лабораторных условиях температуры диссоциации варьируют от 400 до 800° С, но в присутствии соответствующих катализаторов крекинг идет при значительно более низких температурах. Например, как указывает Д. Хауэс, метан диссоциирует без катализаторов при температуре свыше 650° С, а в присутствии палладия он разлагается на водород и углерод при 250° С.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: