Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Состав нефти атомный


Атомный состав - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Атомный состав

Cтраница 2

Оптические спектральные методы определения атомного состава нефтяных и других органических продуктов классифицируют по различным признакам.  [16]

Авогадро дал для угольной кислоты атомный состав СО2 и для окиси углерода СО. Необходимо подчеркнуть, что здесь Авогадро расходился с Гей-Люссаком, считавшим, что угольная кислота состоит из одного объема углерода и одного объема кислорода, а окись углерода - из двух объемов углерода и одного объема кислорода ( это соответствовало формулам СО и С2О) 21, стр.  [17]

Кроме того, если бы атомный состав метафосфорной кислоты соответствовал формуле НРО3, то эта кислота, как и азотная, была бы летучей, тогда как она переходит в парообразное состояние при очень высоких температурах. К тому же свойства метафосфорной кислоты зависят от способа ее получения, что указывает на различие в их составе.  [18]

Тела одного и того же атомного состава ( 4, 5, 6), но содержащие или не содержащие воду [ VI, № № 20, 22, 18, 37J, имеют иногда близкие формы.  [19]

Тела одного и того же атомного состава ( 4, 5, 6), но содержащие или не содержащие воду ( VI, № № 20, 22, 18, 37), имеют иногда близкие формы.  [20]

Зависимость свойств одинарной а-связи от атомного состава молекулы и ее строения будет рассмотрена в классах соединений.  [22]

В некоторых случаях при определении атомного состава ионов может быть допущена ошибка.  [23]

Сечения фотоионизации часто зависят от атомного состава МО в той же мере, как и от кратности их вырождения.  [24]

С точки зрения атомно-молекулярной теории, атомный состав молекулы всегда постоянен, масса атома-также постоянная величина.  [25]

Обычной для химии задачей является установление атомного состава вещества из данных по весовому составу. Это нетрудно сделать, учитывая, что моль любых атомов содержит одинаковое их число - 6 - Ю23 атомов; поэтому отношение числа молей различных атомов в соединениях сразу же дает его атомный состав. Если установлено, что в образец сульфида меди входит 3 17 г меди ( атомный вес 63 5) и 1 60 г серы ( атомный вес 32 0), то в нем должно содержаться ( 3 17 г) / ( 63 5 г / моль) 0 0500 моля меди и 1 60 / 32 0 0 0500 моля серы. Следовательно, молярное отношение этого вещества 1: 1 и таким же является его атомный состав.  [26]

Берцелиус одновременно со своим методом определения атомного состава органических соединений предложил также общий принцип химического определения их молекулярного веса, заключающийся в том, что исследуемое вещество соединяют с элементом, атомный вес которого достаточно хорошо известен, или с другим веществом известного молекулярного веса. Однако, во-первых, поскольку атомные веса в силу неудовлетворительности методов их определения в первой половине XIX в.  [27]

Берцелиус одновременно со своим методом определения атомного состава органических соединений предложил также общий принцип химического определения их молекулярного веса, заключающийся в том, что исследуемое вещество соединяют с элементом, атомный вес которого достаточно хорошо известен, или е другим веществом известного молекулярного веса. Однако, во-первых, поскольку атомные веса в силу неудовлетворительности методов их определения в первой половине XIX в.  [28]

Степень сложности веществ второго типа определяется атомным составом их молекул и типом связи между атомами в молекуле.  [29]

Таким образом, для суждения об атомном составе соединений и атомных весах металлов можно было опираться на данные, предоставляемые всеми членами какой-либо группы сходных по свойствам окислов; этим и характеризовался метод Берцелиуса, и этим он оказал самое благотворное влияние на развитие химии - замечает Канниццаро. Тем не менее, Берцелиус сам видел, что суждения о составе оснований и атомных весах металлов у него покоятся на менее прочном фундаменте, чем суждения о составе кислот и атомных весах металлоидов.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Определение - атомный состав - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Определение - атомный состав

Cтраница 1

Определение атомного состава по точному значению массы проводится с использованием таблиц точных масс для различных соотношений числа атомов С, Н, О и N как наиболее распространенных элементов. Точное измерение масс не заменяет элементного анализа. Оба метода взаимно дополняют друг друга. Элементный анализ обеспечивает независимую проверку молекулярной формулы и чистоты вещества.  [1]

При определении атомного состава газообразных соединений Авогадро брал за основу объем составляющих их газов. Для определения же молекулярного веса газообразных соединений он развил метод, предложенный Гей-Люссаком для определения плотности.  [2]

Излагая методы для определения атомного состава соединения, он первым ставил объемный метод: Единственным из всех методов, который дает результаты, не подлежащие никакому сомнению, является тот, по которому можно определить относительные объемы, которыми составные части вещества соединяются между собой.  [3]

Оптические спектральные методы определения атомного состава нефтяных и других органических продуктов классифицируют по различным признакам.  [4]

В некоторых случаях при определении атомного состава ионов может быть допущена ошибка.  [5]

Берцелиус одновременно со своим методом определения атомного состава органических соединений предложил также общий принцип химического определения их молекулярного веса, заключающийся в том, что исследуемое вещество соединяют с элементом, атомный вес которого достаточно хорошо известен, или е другим веществом известного молекулярного веса. Однако, во-первых, поскольку атомные веса в силу неудовлетворительности методов их определения в первой половине XIX в.  [6]

Берцелиус одновременно со своим методом определения атомного состава органических соединений предложил также общий принцип химического определения их молекулярного веса, заключающийся в том, что исследуемое вещество соединяют с элементом, атомный вес которого достаточно хорошо известен, или с другим веществом известного молекулярного веса. Однако, во-первых, поскольку атомные веса в силу неудовлетворительности методов их определения в первой половине XIX в.  [7]

Далее он подверг сомнению однозначность и объективность результатов, получаемых при использовании плотностей элементов и соединений для определения атомного состава газообразных соединений, как это делал Дюма 57, стр.  [8]

Гипотеза Авогадро устранила имевшееся противоречие, дала правильную атомистическую интерпретацию законов Гей-Люссака, а также явилась основой предложенного Авогадро метода определения атомного состава, атомных и молекулярных весов.  [9]

В пользу этого предположения говорят следующие доводы: 1) Берцелиус, как п Авогадро, принимал, что атомные веса всех элементов пропорциональны их плотности в газообразном со-стояпии, называя атомные веса элементарными объемами или удельными весами в газообразной форме; 2) при определении атомного состава газообразных соединений Берцелиус, как и Авогадро, исходил из объемных законов Гей-Люссака.  [10]

Годэна, но он подчеркивал сугубо гипотетический характер его идей. Он писал: Так же, как в математике исходят из определенных аксимом, так поступает и Годэн. Главная аксиома - это тезис, выдвинутый Ампером: у всех газов расстояние между атомами одинаково, и если добавить к этому правило, установленное Гей-Люссаком, о том, что газы соединяются друг с другом в объемах, являющихся целыми кратными числами, то тогда основание, из которого он ( Годэн) исходит, будет установленным. Что касается данной аксиомы, то она имеет одно из свойств всех аксиом: она не может быть опровергнута доказательствами; она, однако, имеет еще одно свойство, которое уничтожает первое, а именно: она не подкрепляется доказательствами [ 61, стр. В конце статьи он замечает: Все это изображение является, конечно, игрой фантазии, но идея о группах атомов также в газах простых, тел имеет нечто заманчивое [ 61, стр. Что касается вопроса об использовании данной гипотезы для определения атомного состава негазообразных тел, Берцелиус доказывает, что выводы Годэна о составе кремнезема неверны, ибо, по его мнению, они не соответствуют химическим данным [ 61, стр.  [11]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ НЕФТИ — Мегаобучалка

В. Р. Зайлалова

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ПО КУРСУ «ХИМИЯ НЕФТИ И ГАЗА»

 

Уфа ● 2014

УДК 54

ББК 24.1

З17

 

Утверждено Редакционно-издательским советом УГНТУ

в качестве учебного пособия

 

Рецензенты:

Ассоциация геолого-геофизических предприятий по научно-техническому и информационному сотрудничеству «Геоинформтехнология» (генеральный директор, профессор, доктор технических наук Ю. А. Гуторов).

Доцент, кандидат технических наук А. М. Гильманова (кафедра ИТМЕН, Филиал УГНТУ в г. Октябрьском).

 

 

Зайлалова В. Р.

З 17 Учебное пособие по курсу «Химия нефти и газа». – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2014. –132 с.

ISBN

 

Данное учебное пособие составлено в соответствие с ФГОС-3 и предназначено для студентов направления «Нефтегазовое дело» всех форм обучения. В нем рассмотрены все основные разделы программы курса «Химия нефти и газа». Раздел «Классификация углеводородов» представлен в табличном варианте, в нем кратко изложены состав, строение, физические и химические свойства, получение углеводородов. Пособие позволяет самостоятельно подготовиться к сдаче экзамена по курсу.

 

 

УДК 54

ББК 24.1

 

© Уфимский государственный

нефтяной технический университет, 2014

© Зайлалова В. Р., 2014

 

ВВЕДЕНИЕ

Нефть — это горная порода. Она относится к группе осадочных пород вместе с глинами, известняками, каменной солью и др. Мы привыкли считать, что порода — это твердое вещество, из которого состоят земная кора и более глубокие недра Земли. Оказывается, есть и жидкие породы, и даже газообразные. Одно из важнейших свойств нефти — способность гореть. Таким же качеством обладает и ряд осадочных пород: торф, бурый и каменный уголь, антрацит. Все вместе горные породы образуют особое семейство, получившее название каустобиолитов (от греческих слов «каустос» — горючий, «биос» — жизнь, «литое» — камень, т. е. горючий органический камень). Среди них различают каустобиолиты угольного ряда и нефтяного ряда, последние называются битумами. К ним относится и нефть.

Нефть обычно встречается в виде скоплений в пористых породах — известняках, песчаниках. К сожалению, полностью извлечь нефть из месторождений не удается. Так называемая первичная добыча осуществляется при естественном давлении и позволяет извлечь до 25–30% нефти, вторичная добыча несколько увеличивает эффективность освоения месторождения (до 35%) и проводится накачкой воды (иногда пара). Сейчас во всем мире интенсивно проводятся исследования по повышению нефтеотдачи пластов. Третичная добыча предполагает дополнительное извлечение нефти с помощью новых методов, из которых следует упомянуть такие, как использование поверхностно-активных веществ, полимерных растворителей, подачу CO2, термические способы (так называемое внутрипластовое горение). Ясно, что осуществление третичной добычи имеет огромное экономическое значение.

История развития человеческого общества прошла два этапа развития производительных сил и вступает в третий. Первый из них позволил человеку взять под свой контроль производство продуктов питания и повысил выживаемость людей. Второй дал качественно новую энергетическую базу, обусловив переход от мускульной силы к использованию машин. Основой такой энергетической базы стала нефть. Мы являемся свидетелями того, как человечество вступает в третий этап. Наука при этом становится производительной силой общества, но нефть по-прежнему будет играть решающую роль в структуре энергетической базы.

В настоящее время определились три основных направления использования нефти: получение энергетического сырья, получение материалов с заданными свойствами, производство химических и фармацевтических продуктов. Развитие многих отраслей промышленности и транспорта сейчас зависит от нефти. Мы рождаемся и живем в мире продуктов и вещей, полученных из нефти. В истории человечества были каменный и железный периоды. Как знать, может быть, историки назовут нефтяным наш период, так же, как будущий — термоядерным.

Нефть создала не только новый уровень производительных сил общества, но и новую отрасль науки — нефтехимию, возникшую на стыке органической химии, химии нефти и физической химии. Нефтехимия стала важной отраслью перерабатывающей промышленности, производящей химические продукты из нефти, попутных и природных газов и их отдельных компонентов. На долю нефтехимии приходится свыше четверти всей химической продукции мира. Ориентация экономики развитых стран на нефтяное сырье позволила совершить в середине XX века качественный скачок и стать одной из самых важных отраслей тяжелой промышленности.

Первые наши синтетические каучуки делались исключительно из спирта, который получали из пищевого сырья. Сейчас же каучуки синтезируются из нефтехимического сырья. Получаемая из каучука резина идет в основном на шины для автомобилей, самолетов, колесных транспортов.

Из нефтяного сырья производят и многие другие вещества, технология изготовления которых первоначально основывалась на химической переработке пищевых продуктов.

Нефтехимия экономит не только пищевые продукты, но и значительные средства. Один из важнейших мономеров для каучуков — дивинил — при производстве из бутана обходится примерно вдвое дешевле, чем при его получении из пищевого спирта.

В конце 50-х годов на базе нефтехимического сырья в нашей стране изготавливалось лишь 15% пластмасс и синтетических смол, сейчас — больше 75%.

Нефтехимия производит также ароматические соединения, органические кислоты, гликоли, сырье для производства химических волокон, удобрения. В последние два десятилетия у нефтехимии появилась еще одна группа ранее не свойственных ей производств. Это — получение белково-витаминных концентратов методом микробиологической депарафинизации нефти. Концентрат представляет собой клеточное вещество микроорганизмов, способных питаться нефтью или отдельными ее фракциями. После соответствующей очистки эти концентраты пригодны для откорма сельскохозяйственных животных.

В наши дни в промышленно развитых странах вся добываемая и покупаемая нефть идет на переработку. Но при этом около 90% всей массы нефтепродуктов — топливо и масла, и лишь 10% — сырье для нефтехимии. Таким образом, нефть не только топливо, но и основа многих совершенно необходимых нам топлив, прежде всего моторных. И потребность в них начинает расти.

Многочисленные прогнозы о развитии общества и его производительных сил при всей разобщенности и противоречивости их отправных позиций едины в одном — оскудевание природных сырьевых ресурсов, в первую очередь нефти, станет определяющим фактором в тенденциях развития различных отраслей промышленности.

Преодолеть грядущую кризисную ситуацию в обеспечении невозобновляемыми природными ресурсами можно двумя путями:

1) экономно и разумно использовать природные ресурсы;

2) создать новые сырьевые источники, заменяющие традиционное природное сырье.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ

Истоки современных представлений о происхождении нефти возникли в XVIII — начале XIX века. М. В. Ломоносов заложил гипотезы органического происхождения нефти, объясняя ее образование воздействием «подземного огня» на «окаменелые уголья», в результате чего, по его мнению, образовывались асфальты, нефти и «каменные масла». Идея о минеральном происхождении нефти впервые была высказана А. Гумбольдтом в 1805 году.

Развитие химии, эксперименты по неорганическому синтезу углеводородов, проведенные М. Бертло (1866 г.), Г. Биассоном (1871 г.), послужили отправной точкой для развития гипотезы минерального происхождения.

Д. И. Менделеев, придерживавшийся до 1867 года представлений об органическом происхождении нефти, в 1877 году сформулировал известную гипотезу ее минерального происхождения, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов. За прошедшее столетие накопилось огромное количество химических, геохимических и геологических данных, проливающих свет на проблему происхождения нефти. В настоящее время преобладающая часть ученых — химиков, геохимиков и геологов — считает наиболее обоснованными представления об органическом генезисе нефти, хотя имеются ученые, которые до сих пор отдают предпочтение минеральной гипотезе ее образования.

Все гипотезы минерального происхождения нефти объединяет идея синтеза углеводородов, кислородо-, серо- и азотосодержащих компонентов нефти из простых исходных веществ — С, Н2, СО, СО2, Сh5, Н2О и радикалов при высоких температурах и взаимодействии продуктов синтеза с минеральной частью глубинных пород.

Д. И. Менделеев считал, что основой процесса образования углеводородов является взаимодействие карбидов глубинных металлов с водой, которая проникает по трещинам с поверхности на большую глубину. Схема процесса представлялась следующим образом:

2FeC + ЗН2О = Fe2O3 + С2Н6.

Образовавшиеся в газообразном состоянии углеводороды, по мнению Д. И. Менделеева, поднимались затем в верхнюю холодную часть земной коры, где они конденсировались и накапливались в пористых осадочных породах. Карбиды металлов в то время в глубинных породах еще не были известны. В настоящее время предположение Д. И. Менделеева подтвердилось, в глубинных породах найдены карбиды ряда элементов (Fe3С, TiC, Сr2Сз, WC, SiC). Но крупных скоплений они не образуют; это мельчайшие (доли миллиметра) редко встречающиеся и рассеянные в породах минеральные выделения. Поэтому процесс образования углеводородов в огромных количествах, которые известны в природе, с этих позиций объяснить очень трудно. Не вызывает сомнений сейчас также то, что вода с поверхности по трещинам на большие глубины поступать не может. Но это и не существенно, флюидная фаза глубинных пород в определенных условиях содержит воду, поэтому в принципе ее взаимодействие с карбидами возможно. Вполне вероятно и образование простейших углеводородов, однако вряд ли это возможно в больших количествах.

В 1892 году М. А. Соколовым была выдвинута гипотеза космического происхождения нефти. Суть ее сводится к тому же минеральному синтезу углеводородов из простых веществ, но на первоначальной, космической стадии формирования Земли. Предполагалось, что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке, а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры. Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В основе этой гипотезы были данные о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов в метеоритах.

В первой половине XX века интерес к гипотезе минерального происхождения нефти в основном был потерян. Поиски нефти велись во всем мире, исходя из представлений об ее органическом происхождении.

С 1950 года снова начал возрастать интерес к минеральной гипотезе, причиной чего была, по-видимому, недостаточная ясность в ряде вопросов органической концепции, что и вызвало ее критику. Наибольшую известность получили представления Н. А. Кудрявцева. Они заметно изменялись во времени, но сущность их заключается в том, что нефть и газ образуются в глубинных зонах Земли из смеси Н2СОСО2 и СН4 в результате реакций прямого синтеза углеводорода из СО и Н2:

СО + 3Н2 = СН4 + Н2,

а также полимеризация радикалов = СН, –СН2, Ch4. Предполагалось, что образование углеводородов происходит из реакционной смеси в раздробленных глубинными разломами участках литосферы. Прорыв находящихся под высоким давлением углеводородов вверх, в осадочную толщу, приводит к образованию залежей нефти и газа.

В поисках доказательств абиогенного синтеза нефти некоторые исследователи обращались к промышленным процессам получения синтетических топлив (типа синтеза Фишера-Тропша). Однако по мере углубления знаний о строении нефти отчетливо выявились глубокие различия в составе природных и синтетических углеводородных смесей. Последние практически не содержат широко представленных в нефтях сложнопостроенных углеводородных молекул, насыщенных структурных аналогов компонентов живого вещества — жирных кислот, терпинов, стиролов и т. д.

Ряд аргументов сторонников минерального происхождения нефти основан на термодинамических расчетах. Е. Б. Чикалюк попытался определить температуру нефтеобразования по соотношению между некоторыми изомерными углеводородами, допуская, что высокотемпературный синтез приводит к образованию термодинамически равновесных смесей. Рассчитанная таким образом температура нефтеобразования составила 450–900°С, что соответствует температуре глубинной зоне 100–160 км в пределах верхней мантии Земли.

Однако для тех же нефтей расчет по другим изомерным парам дает другие значения температуры, совершенно нереальные в условиях земной коры и мантии. В настоящее время доказано, что изомерные углеводороды нефтей являются неравновесными системами. С другой стороны, расчеты термодинамических свойств углеводородов в области очень высоких давлений весьма условны из-за необходимости прибегать к сверхдальним экстраполяциям.

В принципе в глубинных условиях Земли при наличии С и h3 синтез Сh5, его гомологов, а может быть, и некоторых более высокомолекулярных соединений, вполне возможно, и происходит. Но пока нет достаточных ни теоретических, ни экспериментальных данных, которые могли бы однозначно доказать возможности минерального синтеза такой сложной и закономерной по составу системы углеводородов, азото-, серо- и кислородосодержащих соединений, какой является природная нефть, которая обладает оптической активностью и весьма сходна по многим признакам на молекулярном и изотопном уровнях с живым веществом организмов и биоорганическим веществом осадочных пород.

Геологические доказательства минеральной гипотезы — наличие следов метана и некоторых нефтяных углеводородов в глубинных кристаллических породах, в газах и магмах, извергающихся из вулканов, проявления нефти и газа по некоторым глубинным разломам и т. п. — являются косвенными и всегда допускают двойную трактовку.

Внедряющиеся в земную кору глубинные породы расплавляют и ассимилируют осадочные породы с имеющимся в них биогенным органическим веществом, жерла вулканов также проходят через осадочные толщи, причем иногда регионально нефтегазоносные, поэтому находимые в них СН4 и некоторые другие нефтяные углеводороды могли образоваться не только в результате минерального синтеза, но и при термической деструкции захваченного биогенного органического вещества осадочных пород или при поступлении нефти в осадочные породы уже после остывания магматических пород. Но главное доказательство состоит в большом сходстве химических и геохимических показателей многих углеводородных и неуглеводородных соединений нефти с аналогичными компонентами живого вещества организмов и биогенного органического вещества современных осадков и древних осадочных пород.

Гениальная догадка М. В. Ломоносова об образовании нефти в результате воздействия повышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных пород начала получать подтверждение в конце XIX — начале XX веков при проведении экспериментальных химических и геологических исследований.

Энглер (1888 г.) при перегонке сельдевого жира получил коричневого цвета масла, горючие газы и воду. В легкой фракции масел содержались углеводороды от C5 до С9, во фракции больше 300°С — парафины, нафтены, олефины и ароматические углеводороды. Возникла гипотеза образования нефти из жиров животного происхождения.

В 1919 году Н. Д. Зелинский подверг перегонке озерный сапропелевый ил, почти нацело состоявший из растительного материала — остатков планктонных водорослей с высоким содержанием липидов. При этом были получены кокс, смолы, газ и пирогенетическая вода. Газ состоял из CН4, СO2, Н2 и h3S. Смола содержала бензин, керосин и тяжелые смолистые вещества. В бензине были обнаружены алканы, нафтены и арены, в керосине преобладали циклические полиметиленовые углеводороды. Полученная смесь углеводородов во многом была сходна с природной нефтью, тяжелые фракции обладали оптической активностью.

Оптическая активность — одно из фундаментальных свойств, общих для живого вещества, продуктов его преобразования и природных нефтей. При минеральном синтезе углеводородов возникают рацемические смеси, не обладающие оптической активностью, поскольку они не содержат равное количество лево- и правовращающихся молекул, что выгодно с позиций термодинамики (такая смесь характеризуется максимумом энтропии).

Для живой природы, напротив, характерна зеркальная асимметрия: все биогенные аминокислоты — левые, сахара — правые зеркальные изомеры. Оптическая асимметрия органических молекул — достаточное основание для утверждения о наличии живого вещества или продуктов его посмертного преобразования. С этих позиций оптически активная нефть может быть только продуктом биосферы, а не минерального синтеза. Оптическая активность нефтей связана главным образом с углеводородами типа тритерпанов и стеранов.

Получение оптически активных нефтеподобных продуктов при перегонке органического вещества планктонных водорослей послужило основой для гипотезы происхождения нефти из растительного материала. Этому способствовали и геологические исследования. При поисках и разведке нефтяных месторождений геологи уже в XIX веке стали отмечать частую приуроченность нефтяных залежей к древним морским отложениям, обогащенным сапропелевым органическим веществом, которые были названы нефтематеринскими.

Начиная с работ А. Д. Архангельского (1927 г.) и П. Д. Траска (1926–1932 гг.) развернулись исследования органического вещества современных осадков и древних осадочных пород. Значительное влияние на направление исследований оказал И. М. Губкин. Он подчеркивал, что широкое региональное распространение месторождений нефти в осадочных толщах заставляет отбросить любые возможные экзотические источники для образования нефти и считать, что источником нефти может быть только широко распространенное в осадочных породах рассеянное органическое вещество смешанного растительно-животного происхождения.

Детальные исследования выявили все большие черты сходства между углеводородами рассеянного органического вещества осадочных пород, названных Н. Б. Вассоевичем микронефтью, и нефтями из ее месторождений. Особое значение имело открытие в нефтях, унаследованных от животного вещества, биомолекул («химических ископаемых», по аналогии с палеонтологическими).

Важными «биогенными метками» являются свойственные живому веществу многие изопреноидные углеводороды, возникновение которых связывают с фитолом — периферическим структурным элементом молекулы хлорофилла. Благодаря большому сходству в молекулярной структуре между стероидами и стеранами, тритерпеноидами и тритерпанами живого вещества и нефтей их присутствие является надежным показателем органического генезиса нефти.

По стереохимическим особенностям нефтяные стераны и тритерпаны все-таки несколько отличаются от исходных биологических соединений, что связано с изменениями при термическом превращении пространственного строения одного или нескольких хиральных центров биомолекул. Пентоциклические тритерпены встречаются в основном в наземных растениях. В органическом веществе морских осадочных пород и в нефтях распространены тетрациклические углеводороды-стераны, свойственные сине-зеленым планктонным водорослям, которые явились одним их основных биопродуцентов при накоплении сапропелевого органического вещества в морских осадках в течение всего геологического времени.

К унаследованным биогенным структурам относятся и нормальные алканы. Содержание их в нефтях достигает 10–15, а иногда и 30%. Свидетельством образования н-алканов из биогенных жирных кислот являются случаи преобладания в малопреобразованных нефтях н-алканов с нечетным числом атомов углеводородов над «четными». Для живого вещества и образованного из него органического вещества осадков всегда характерно преобладание жирных кислот с четным числом атомов углерода.

Постепенное сглаживание этих первичных генетических признаков до примерно одинаковой концентрации «четных» и «нечетных» н-алканов и в органическом веществе нефти материнских пород и нефтезалежей происходит по мере нарастания глубины и температуры в недрах вследствие вторичных реакций.

Таким образом, по многим признакам на молекулярном уровне и наличию «биомаркеров» прослеживается связь между живым веществом организмов, органическим веществом осадочных нефтематеринских пород и нефтями в залежах. Суммарное количество унаследованных от живого вещества биогенных молекулярных структур иногда достигает в нефтях 30% от их массы.

Детальное изучение состава и распределения «биомаркеров» в органическом веществе осадочных пород и в нефтях позволяет не только утверждать органическое происхождение нефти, но даже определять для конкретных залежей, из каких именно отложений в них поступали нефтяные углеводороды при формировании месторождений.

Известно, что нефть распределена в осадочных толщах неравномерно, и это также понятно с позиций органической концепции ее образования. Исходное для нефти органическое вещество накапливалось в осадках в течение геологического времени неравномерно. Максимумам его накопления в девонских, юрско-меловых и третичных отложениях соответствуют максимальные массы образовавшихся рассеянных нефтяных углеводородов в нефтематеринских отложениях этого возраста и максимумы запасов нефти в открытых месторождениях.

Таким образом, все химические, геохимические и геологические данные с несомненностью свидетельствуют об органическом происхождении нефти.

Известно, что при нагревании сапропелевых сланцев до 150–170°С начинается слабое термическое разложение термического вещества, приводящее к повышению выхода экстрактивных веществ; при 200°С их образуется заметно больше, а при 370–400°С после нагревания в течение 1 часа уже до 60–80% органического вещества сланцы переходят в растворимое состояние. Образуется много асфальтово-смолистых веществ, содержащих все основные классы нефтяных углеводородов, а также газы (СO2, СН4, h3S) и пирогенетическая вода.

В принципе тот же самый процесс термического (или термокаталитического) разложения происходит и в природных условиях при погружении содержащих сапропелевое органическое вещество отложений под накапливающиеся над ними более молодыми осадками. Только в природных условиях он протекает крайне медленно, со скоростью погружения осадков обычно от 50–100 до 300 м/млн лет. Опускание на глубину 2–3 км, характеризующуюся большей частью залежей образовавшейся нефти и температурой до 150–160°С, осуществляется за время от 10 до 60 млн лет. Такой очень медленный природный «технологический» процесс термического превращения органического вещества с подъемом температуры на один градус Цельсия за 60–400 тыс. лет трудно себе представить, однако проведенные исследования подтверждают, что в природных условиях он действительно реализуется очень широко во многих впадинах, заполненных мощными толщами накопленных осадков. Детальные геолого-геохимические исследования позволили ученым проследить последовательные стадии этого процесса.

Балансовые расчеты термического превращения сапропелевого органического вещества и процессов эмиграции нефтяных углеводородов по полученным экспериментальным данным позволили создать теоретическую количественную модель образования нефти. Главная фаза нефтеобразования характеризуется максимальной скоростью генерации нефтяных углеводородов, обычно в глубинном диапазоне 2–3 км при температуре от 80–90 до 150–160°С. При низком геотермическом градиенте, медленном нарастании температуры с глубиной главной фазы нефтеобразования реализуется в более глубокой зоне, примерно до 6–8 км. Общее количество образующихся битуминозных веществ и нефтяных углеводородов превышает 30%, а количество эмигрировавшей в пористые пласты-коллекторы нефти достигает 20% от исходной массы сапропелевого органического вещества.

Всплывание нефти, вынесенной из глинистых нефтематеринских пород в водонасыщенные пористые пласты, приводит постепенно к образованию ее скоплений (залежей) в наиболее приподнятых участках пластов (на антиклинальных структурах). Процесс нефтеобразования и формирования ее залежей на этом заканчивается.

 

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ НЕФТИ

Представляя собой жидкость более легкую, чем вода, нефть разных мест, иногда даже и соседних, различна по многим свойствам: цвету, плотности, летучести, температуре кипения. Однако любая нефть — это жидкость почти нерастворимая в воде и по элементарному составу содержащая преимущественно углеводороды с подмесью небольшого количества кислородных, сернистых, азотистых и минеральных соединений, что видно не только по элементарному составу, но и по всем свойствам углеводородов. В бакинской (апшеронской) нефти Марковников и Оглоблин нашли от 86,6 до 87,0% углерода и от 13,1 до 13,4% водорода. В пенсильванской нефти С. К. Девилль нашел 83–84% углерода, 13,7–14,7% водорода, в рангунской (в Бирме) 83,8% углерода и 12,7% водорода, в огайской Мабери нашел только 83,6–85,8% углерода и 13,05–14,6% водорода. Недостающее до 100% отвечает содержанию кислорода, серы, азота, воды и минеральных подмесей. Количество серы в некоторых сортах нефти едва составляет несколько сотых % (например, в обыкновенной зеленой бакинской нефти всего 0,06%). Азота всегда мало, обыкновенно меньше 0,2%. Минеральных подмесей (золы) еще меньше, и пока не известен ни один случай, когда количество их доходило бы до 0,1%. Поэтому за вычетом суммы всех других составных начал в сырой нефти надо принимать от 1 до 4% кислорода.

megaobuchalka.ru

Состав нефти

Химический состав нефти.

В составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и зольную составные части, а также порфирины и серу. Углеводороды, содержащиеся в нефти, подразделяют на три основные группы: метановые, нафтеновые и ароматические. Метановые (парафиновые) УВ химически наиболее устойчивы, а ароматические - наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода). При этом ароматические углеводороды являются наиболее токсичными компонентами нефти. Асфальтосмолистая составная нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть - это асфальтены, нерастворяемая - смолы. Интересно, что в смолах содержание кислорода достигает 93% от его общего количества в составе нефти. Порфирины - это азотистые соединения органического происхождения, они разрушаются при температуре 200-250°С. Сера присутствует в составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов. Зольная часть нефти - это остаток, получаемый при ее сжигании, состоящий из различных минеральных соединений.

В зависимости от месторождения нефть имеет различный качественный и количественный состав. Так, например, бакинская нефть богата циклопарафинами и сравнительно бедна предельными углеводородами. Значительно больше предельных углеводородов в грозненской и ферганской нефти. Пермская нефть содержит ароматические углеводороды.Представляя собой жидкость, более легкую, чем вода, нефть разных мест, иногда даже и соседних, различна по многим свойствам: цвету, плотности, летучести, температуры кипения... Однако любая нефть это жидкость почти нерастворимая в воде и по элементарному составу содержащая преимущественно углеводороды с подмесью небольшого количества кислородных, сернистых, азотистых и минеральных соединений, что видно не только по элементарному составу, но и по всем свойствам углеводородов. В бакинской (апшеронской) нефти Марковников и Оглоблин нашли от 86,6 до 87,0% углерода и от 13,1 до 13,4% водорода…

Историческая справка. Оглоблин Николай Николаевич (1852-?). Русский историк – археограф. Служил архивариусом при Московском архиве Министерства Юстиции. Автор исследований “Обозрение историко-географических материалов 17 и 18 века”. Его обозрения архивных материалов по истории Сибири печатались в журналах “Русская старина”, “Исторический вестник”, “Книговедение”.

Историческая справка.Марковников Владимир Васильевич (1837-1904). Русский химик, ученик Бутлерова. Основные научные труды посвятил развитию теории химического строения, исследованию нефти и нефтенов. Защитил магистерскую диссертацию “Об изомерии органических соединений”, на основе воззрений Бутлерова вывел правило Марковникова. В 1870-х получил все предсказанные теорией строения изомерные двухосновные кислоты общей формулы C3H6(CO2H)2. впервые получил соединения с семи и восьмичленными циклами, изучал механизм реакции этерификации, окисление замещенных циклических кетонов и др. Исследовал соляные озера России.

…В пенсильванской нефти С. К. Девилль нашел 83-84% углерода, 13,7-14,7% водорода, в рангунской (в Бирме) 83,8% углерода и 12,7% водорода, в огайской Мабери нашел только 83,6-85,8% углерода и 13,05-14,6% водорода. Недостающее до 100 отвечает содержанию кислорода, серы, азота, воды и минеральных подмесей. Количество серы в некоторых сортах нефти едва составляет несколько сотых % (например, в обыкновенной зеленой бакинской нефти всего 0.06%). Азота всегда мало, обыкновенно меньше 0,2%. Минеральных подмесей (золы) еще меньше и пока не известен ни один случай. Когда количество их доходило бы до 0,1%. Поэтому, за вычетом суммы всех других составных начал, в сырой нефти надо принимать от 1 до 4% кислорода. Это следует из того, что в нефти содержатся органические (жирные и близкие к ним) кислоты, так как они содержат кислород. Различия в элементарном составе, как видно, не велики, несмотря на значительную разность свойств. Однако все-таки разность состава сказывается в том, что на 12 грамм (атомное количество) углерода в американской нефти около 1,95 грамм водорода, а в бакинской только 1,82. Это доказывает, что во всей массе нефти содержится всегда меньше водорода, чем в углеводородах состава Сnh3n (потому что для них на 12 частей углерода приходятся 2 части водорода), и что от этого состава бакинская нефть дальше, чем американская, что подтверждается и знакомством с углеводородами, извлекаемыми из нефти. Историческая справка. Сент – Клер Девилль Шарль (1814-1876). Французский химик, член Парижской АН (с 1861 г.). в 1849 получил азотный ангидрид (действием хлора на сухой нитрат серебра). В 1854 создал первый промышленный способ получения алюминия. Разработал методы очистки сырой платины и выделения ее остатков.

Составными началами нефти, помимо небольшой подмеси кислородных, сернистых и других соединений, являются углеводороды, смесь которых входит в состав различных очищенных продуктов, получаемых из нефти и находящих разнообразное применение. Основным способом для отделения друг от друга, как этих промышленных продуктов (всевозможных смесей), так и самостоятельных в химическом смысле углеводородов, содержащихся в нефти и ее продуктах, является перегонка, основанная на разной упругости пара разных жидкостей при одной и той же температуре. Нефть содержит смесь углеводородов разных рядов, преимущественно средних между жирными и ароматическими. Первые точные исследования были сделаны в этом отношении около 1860 года Пелузом и Кагуром во Франции, Шорлеммером в Англии и Уарреном в Америке преимущественно над легкими углеводородами (бензином) пенсильванской нефти…

Историческая справка. Карл Шорлеммер (1834-1892). Немецкий химик-органик, глава Лондонского королевского общества. Работал в Оуэнском колледже в Манчестере. Основные работы посвящены исследованиям предельных углеводородов. Доказал равнозначность четырех валентных углеводородов (1868). Предложил систематику органических соединений и создал на ее основе учебник. Имеет также труды по истории органической химии. Был прогрессивным общественным деятелем. …Они показали, что в ней содержатся предельные (жирные) углеводороды Сnh3n+2, начиная от газообразных (Ch5 всегда сопровождает нефть), растворенных в нефти и затем все с высшими n, например, в лигроине и бензин от C5h22 до C8h28, в керосине сверх того и высшие от С9Н20. Сверх того уже первые исследователи указали в нефти содержание углеводородов с меньшим количеством водорода из рядов Cnh3n, Сnh3n-2 и т. д. Но при исследовании русской нефти профессором Марковниковым были обнаружены преобладающими углеводороды из ряда нафтенов Сnh3n. В начале 1880-ых годов Менделеев, извлек из разных образцов бензина бакинской нефти пентан С5Н12 и тем самым доказал, что и в нашей бакинской нефти содержатся предельные углеводороды. В природной нефти содержатся и углеводороды рядов Сnh3n-2 и Сnh3n-4, а также и ароматические углеводороды, хотя и в очень малом количестве.

Таким образом, главную массу всех видов нефти образует смесь предельных Сnh3n+2 углеводородов с нафтенами Сnh3n с подмесью Сnh3n-2 до Сnh3n-6, преобладают же особенно в русской нефти нафтены, а предельных углеводородов более в американской. Этому утверждению не противоречат даже самые высококипящие твердые углеводороды (парафин, церезин), получаемые из нефти и продуктов с нею сходственных (горный воск и др.). При этом и все явления, сопровождающие перегонку нефти, полностью объясняются.

neftmsk.ru

Атомный и молекулярный состав нефти?

Нефть состоит из многих миллионов индивидуальных углеводородов различных классов и их производных. Свойства нефти и полученных из нее нефтепродуктов, в частности свойства топлив и масел, определяются содержанием, строением и свойствами составляющих их углеводородов. Поэтому знание физических и химических свойств отдельных классов углеводородов является чрезвычайно важным, так как помогает понять и предопределить эксплуатационные свойства полученных нефтепродуктов, групповой состав которых известен на основании данных химического анализа.

Основными классами углеводородов, входящих в состав нефти или ее прямогонных фракций, являются алканы, цикланы и ароматические углеводороды.Алканы или предельные углеводороды парафинового ряда, имеющие общую формулу СпН2п+2, являются одной из основных групп углеводородов нефти.Алканы, обладающие строением в виде прямой цепочки углеродных атомов, называются нормальными алканами (n-алканы). Алканы, строение которых представляется в виде разветвленных цепей углеродных атомов, называются изоалканами. Число возможных изомеров прогрессивно увеличивается по мере роста числа углеродных атомов в молекуле.Так например, кроме n-пентана С5Н12 существует два пентана изостроения, для углеводорода С10Н22 теоретически возможно существование 75 изомеров, а для углеводородов с числом углеводородных атомов более 16 количество изомеров исчисляется десятками тысяч.Разумеется, нет оснований считать, что все многочисленные возможные изомеры действительно находятся в природных нефтях. Тем не менее, количество индивидуальных углеводородов, найденных в составе различных нефтей, чрезвычайно велико.Содержание каждого из отдельных индивидуальных углеводородов в нефти не превышает 1—2%, считая на нефть, но в узких фракциях нефти содержание индивидуальных углеводородов может быть очень высоким.По данным Россини и других, содержание n-гексадекана (цетана) в одном из образцов нефтей США составило 1,0%, содержание других n-алканов состава С8 и С17 также колебалось в пределах 1,2—1,9%. Содержание каждого из найденных изомеров соответствующих алканов составляло 0,03—0,1% от нефти. Всего из бензиновых и керосиновых фракций данной нефти было выделено и идентифицировано свыше 100 индивидуальных углеводородов алканового, цикланового и ароматического ряда.По агрегатному состоянию при 20°С алканы разделяются на газообразные, содержащие от одного до четырех углеродных атомов, жидкие (С5—С16) и твердые, содержащие 17 и более атомов углерода в молекуле.Алкановые углеводороды состава Св—С12 являются характерными для бензинов, углеводороды С12— С20 относятся к дизельным топливам, а углеводороды, молекулы которых имеют более 20 атомов углерода, отвечают области смазочных масел.Отчетливо видно, как закономерно изменяются все константы n-алканов в гомологическом ряду по мере увеличения молекулярного веса.Изомеры алкановых углеводородов несколько отличаются от алканов нормального строения значениями всех физических констант. Температуры кипения изомеров лежат немного ниже, чем у соответствующих n-алканов и теплота сгорания изомеров отличается лишь на 20—30 ккал/кг. Однако температуры плавления их и показатели, характеризующие самовоспламеняемость (цетановое или октановое число), отличаются очень значительно. Так например, если n-гексадекан (цетан) имеет температуру плавления +18°С, то некоторые из его изомеров (5,7-диэтилдодекан) плавятся при температуре ниже—80°С, т. е. разница оказывается очень значительной и имеет большое практическое значение.n-Гептан имеет октановое число 0 и при оценке антидетонационных свойств бензинов принимается за нулевой эталон октановой шкалы, но один из его изомеров — 2,2,3-триметилбутан — имеет октановое число 100, а октановые числа остальных семи его изомеров лежат в пределах от 50 до 90.Соотношение между содержанием в нефти n-алканов и изо-алканов может быть весьма различным. Для некоторых нефтей отмечается примерно равное соотношение, однако в ряде нефтей содержание изоалканов является преобладающим.Алкановые углеводороды, весьма стабильные при низких температурах, чрезвычайно легко окисляются в паровой фазе (при высоких температурах), что определяет их высокие цетановые числа.

vpartere.ru

Атомный состав - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Атомный состав

Cтраница 3

Все молекулы данного химически чистого вещества имеют одинаковый атомный состав. Зная, атомы каких элементов и в каком количестве входят в состав молекулы данного вещества, можно состав молекулы вещества написать в виде формулы. Для этого пишут знаки соответствующих химических элементов и справа каждого из них, внизу, маленькой цифрой обозначают количество атомов данного элемента, заключающееся в молекуле вещества. Например, формула сахара С Н Оц показывает, что каждая молекула этого вещества содержит 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода.  [31]

Изучение свойств углей в зависимости от их атомного состава и строения является важнейшим направлением структурной химии углей.  [32]

Для уточнения предела возрастания эффективности экстрагентов от атомного состава радикалов, связанных непосредственно с фосфором, необходимо испытать бутиловые эфиры алкилфосфоновых кислот большего атомного состава.  [33]

В 1821 г. Авогадро высказался в пользу атомного состава соединений мышьяка и сурьмы, соответствовавшего правильным атомным весам этих элементов. Этот вывод Авогадро сделал, сопоставляя пропорции элементов в азотной и мышьяковой кислотах [ 18, стр.  [34]

Однако если Берцелиус не видел аналогии в атомном составе органических и неорганических соединений, он все же признавал аналогию в их строении, гипотетически расчленяя их на электроположительный радикал и кислород.  [35]

Всякое вещество состоит из одинаковых молекул, имеющих соответствующий атомный состав. Так как все молекулы данного вещества одинаковы, то отношение весовых количеств простых элементов, входящих в состав всего тела, такое же, как и в отдельной молекуле, и, следовательно, является кратным атомных весов, что и подтверждается опытом.  [36]

Всякое вещество состоит из одинаковых молекул, имеющих соответствующий атомный состав. Так как все молекулы данного вещества одинаковы, то отношение массовых количеств простых элементов, входящих в состав всего тела, такое же, как и в отдельной молекуле, и, следовательно, является кратным атомным массам, что и подтверждается опытом.  [37]

При окислении гидрохинона выделяются два электрона, а атомный состав вещества остается неизменным.  [38]

При окислении гидрохинона выделяются два электрона, а атомный состав вещества остается неизменным.  [39]

Следовательно, простейшие формулы только тогда действительно выражают атомный состав соединения, когда они подтверждаются определением его молекулярной массы.  [40]

Всякое вещество состоит из одинаковых молекул, имеющих соответствующий атомный состав. Так как все молекулы данного вещества одинаковы, то отношение весовых количеств простых элементов, входящих в состав всего тела, такое же, как и в отдельной молекуле, и, следовательно, является кратным атомных весов, что и подтверждается опытом.  [41]

Следовательно, простейшие формулы только тогда действительно выражают атомный состав рассматриваемого соединения, когда они подтверждаются определением его молекулярного веса. Иными словами, для устанввления истинной формулы соединения, кроме процентного состава и атомных весов, нужно знать и молекулярный вес.  [42]

Следовательно, простейшие формулы только тогда действительно выражают атомный состав рассматриваемого соединения, когда они подтверждаются определением его молекулярного веса. Иными словами, для установления истинной формулы соединения, кроме процентного состава и атомных весов, нужно знать и молекулярный вес.  [43]

Единственным достоверным критерием для определения атомного веса и атомного состава соединений Берцелиус считал объемный метод, основанный на определении плотности элементов в газообразном состоянии: До тех пор пока мы не будем в состоянии определить вес каждого тела при температуре, при которой оно становится летучим, газообразным, по сравнению с равным объемом, например, кислорода, до тех пор у нас будет отсутствовать прямой способ для суждения об этом. Мы должны поэтому ограничиваться косвенными исследованиями, которые все вместе взятые могут дать, в конечном счете, такой результат, который обладает по крайней мере, известной степенью вероятия [ 24, стр.  [44]

Атомно-молекуляр-ная теория объясняет закон постоянства состава следующим образом: атомный состав молекулы всегда постоянен, масса атома также постоянная величина.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru