Нафтен кислоталары (НА) молекулалык салмагы 120дан 700гө чейин же андан көп атомдук масса бирдигине чейин бир нече циклопентил жана циклогексилкарбон кислоталарынын аралашмасы. Негизги фракциясы 9дан 20га чейин көмүртек атомуна чейин көмүртек скелети бар карбон кислоталары. Окумуштуулар нафтендик кислоталар (НА) 10-16 көмүртек атому бар циклоалифаттык карбон кислоталары деп ырасташат, бирок оор майларда 50гө чейин көмүртек атомун камтыган кислоталар табылган.
Этимология
Терминдин тамыры углеводороддорду классификациялоо үчүн колдонулган бир аз архаикалык «нафтен» (циклоалифаттык, бирок ароматтык эмес) терминине кирет. Ал алгач 1900-жылдардын башында болгон аналитикалык методдор бир нечесин гана так аныктай алган кезде мунайга негизделген кислоталардын татаал аралашмасын сүрөттөө үчүн колдонулган.нафтендик түрдөгү компоненттер. Бүгүнкү күндө нафтен кислотасы жалпысынан мунайдагы бардык карбон кислоталарына (циклдик, ациклдүү же ароматтык кошулмалар) жана N жана S сыяктуу гетероатомдорду камтыган карбон кислоталарына карата колдонулат. Көптөгөн изилдөөлөр циклоалифат кислоталарынын көпчүлүгүндө түз жана тармакталган чынжырлуу алифаттык кислоталар жана ароматтык кислоталар. Кээ бир кислоталар > 50% бириккен алифаттык жана ароматтык кислоталарды камтыйт.
Формула
Нафтен кислоталары CnH2n-z O2 жалпы формуласы менен берилген, мында n – көмүртек атомдорунун саны жана z – гомологдук катар. z-мааниси каныккан ациклдик кислоталар үчүн 0 жана моноциклдик кислоталарда 2ге, бициклдик кислоталарда 4кө, трициклдик кислоталарда 6га жана тетрациклдик кислоталарда 8ге чейин жогорулайт.
Нафтенаттар деп аталган кислоталардын туздары түрдүү колдонмолордо гидрофобдук металл ионунун булагы катары кеңири колдонулат. Нафтен кислотасынын жана пальмитин кислотасынын алюминий жана натрий туздары Экинчи дүйнөлүк согуш учурунда биригип, напальма жасалган. Ал эми напалм ийгиликтүү синтезделди. "Напалм" сөзү "нафтен кислотасы" жана пальмитин кислотасы" сөздөрүнөн келип чыккан.
Мунай туташуу
Нафтен кислотасынын табияты, келип чыгышы, алынышы жана өндүрүштө колдонулушу бир топ убакыттан бери изилденген. Маалым болгондой, чийки мунай Румыния, Россия, Венесуэла, Түндүк деңиз, Кытай жана Батыш Африкадагы кендерденкөпчүлүк АКШ чийки мунай салыштырмалуу кислота кошулмалардын көп санын камтыйт. Калифорниянын кээ бир мунай продуктыларынын карбон кислотасынын мазмуну өзгөчө жогору (4%ке чейин), бул жерде карбон кислоталарынын эң кеңири таралган класстары циклоалифаттык жана ароматтык кислоталар экени кабарланган.
Композиция
Составы чийки мунайдын курамына жана кайра иштетүү жана кычкылдануу учурундагы шарттарга жараша өзгөрөт. Нафтен кислоталарына бай фракциялар нефтини кайра иштетүүчү жабдууларды коррозияга учуратышы мүмкүн, ошондуктан кислоталык коррозия (КАК) кубулушу жакшы изилденген. Жогорку кислоталык чийки мунай көбүнчө жогорку жалпы кислота саны (TAN) чийки мунай же жогорку кислоталык чийки мунай (HAC) деп аталат. Нафтен кислоталары Атабаска мунай кумдарынан (AOS) мунай казып алууда суудагы негизги булгоочу болуп саналат. Кислоталардын балыктарга жана башка организмдерге курч жана өнөкөт уулуулугу бар.
Экологиялык
Toxicological Sciences журналында жарыяланган өзүнүн көп цитаталанган макаласында, Роджерс нафтен кислотасынын аралашмалары мунай кумдарынын өндүрүшүнөн келип чыккан айлана-чөйрөнү булгоочу эң маанилүү заттар экенин айткан. Алар эң начар шарттарда суудагы кислоталарга дуушар болгон жапайы сүт эмүүчүлөр үчүн курч уулуу болуу мүмкүн эместигин аныкташты, бирок кайра-кайра тийүү ден-соолукка терс таасирин тийгизиши мүмкүн.
2002-жылдагы макаласында100дөн ашуун жолу келтирилген, Роджерс жана башкалар чоң көлөмдөгү Athabasca Oil Sands Tailings Pond (TPW) суусунан кислоталарды эффективдүү алуу үчүн иштелип чыккан эриткичке негизделген лабораториялык процедураны билдирди. Нафтен кислоталары АОС калдыктарындагы сууда (TPW) болжолдуу 81 мг/л концентрацияда бар, бул TPW үчүн өтө төмөн деңгээл.
Жок кылуу
Нафтен кислотасы мунай заттарынан коррозияны азайтуу үчүн гана эмес, коммерциялык жактан пайдалуу продуктыларды калыбына келтирүү үчүн да чыгарылат. Бул кислотанын эң чоң учурдагы жана тарыхый колдонулушу металл нафтенаттарын өндүрүүдө болуп саналат. Кислоталар мунай дистилляттарынан щелочтук экстракция жолу менен алынат, кислотаны нейтралдаштыруу процессинде регенерацияланат, андан кийин кирлерди жок кылуу үчүн дистилденет. Коммерциялык түрдө сатылган кислоталар кислотанын саны, ыпластык деңгээли жана түсү боюнча классификацияланат. Металл нафтенаттарын жана эфирлер жана амиддер сыяктуу башка туундуларды өндүрүү үчүн колдонулат.
Нафтенаттар
Нафтенаттар - тиешелүү ацетаттарга окшош кислота туздары, жакшыраак аныкталган, бирок анча пайдалуу эмес. Нафтенаттар, мунайдагы нафтендик кислоталар сыяктуу, боектор сыяктуу органикалык чөйрөдө жакшы эрийт. Алар өнөр жайда, анын ичинде мындай пайдалуу нерселерди өндүрүүдө колдонулат: синтетикалык жуугучтар, майлоочу майлар, коррозияга каршы ингибиторлор, күйүүчү жана майлоочу май кошумчалары, консерванттар.жыгач үчүн, инсектициддер, фунгициддер, акарициддер, нымдоочу каражаттар, напалма коюулагычтар жана май кургаткычтар, сырдоодо жана жыгачтын бетин тазалоодо колдонулат.
Майлуу кумдар
Бир изилдөөдө нафтен кислоталары мунай кумдарынан мунай алуудан алынган бардык заттардын ичинен айлана-чөйрөнү эң активдүү булгоочу болуп саналат деп айтылат. Бирок, агып кетүү жана булгануу шарттарында калдык сактоочу жайдын суусунда кислоталарга дуушар болгон жапайы сүт эмүүчүлөрдүн курч уулуулугунун пайда болушу күмөн, бирок кайра-кайра тийүү жаныбарлардын ден соолугуна терс таасирин тийгизиши мүмкүн. Кислоталар мунай кумдарында жана калдыктары бар сууда болжолдуу 81 мг/л концентрацияда болот.
Экономикалык Кызматташтык жана Өнүктүрүү Уюмунун (OECD) протоколдорун уулуулугун текшерүү үчүн колдонуп, америкалык изилдөөчүлөр өздөрүнүн изилдөөлөрүнүн негизинде тазаланган НАлар оозеки кабыл алынганда сүт эмүүчүлөр үчүн кескин генотоксиктүү эмес деп ырасташкан. Бирок, курч же үзгүлтүксүз таасир эткенде кыска мөөнөттүү таасирден улам NDT келтирген зыян кайталап кабылганда чогулуп калышы мүмкүн.
Циклопентан
Циклопентан - бул C5H10 химиялык формуласы жана CAS номери 287-92-3, ар бири тегиздиктин үстүндө жана астында эки суутек атому менен байланышкан беш көмүртек атомунан турган шакекчеден турган күйүүчү алициклдүү углеводород. Ал көп учурда түрүндө берилетбензинге окшош жыты бар түссүз суюктук. Анын эрүү температурасы -94°С, кайноо температурасы 49°С. Циклопентан циклоалкандар классына кирет жана көмүртек атомдорунун бир же бир нече шакеги бар алкандар. Ал жогорку температурада жана басымда глиноземдин катышуусунда циклогександы крекингден пайда болот.
Нафтен кислоталарын, анын ичинде циклопентанды өндүрүү акыркы жылдарда өзүнүн мурдагы массалык мүнөзүн жоготту.
Ал биринчи жолу 1893-жылы немис химиги Иоганнес Висликус тарабынан даярдалган. Акыркы убакта көбүнчө нафтен кислоталары деп аталат.
Өндүрүштөгү ролу
Циклопентан синтетикалык чайырларды жана резина желимдерин өндүрүүдө, ошондой эле муздаткычтар жана тоңдургучтар сыяктуу көптөгөн тиричилик техникаларында кездешүүчү полиуретанды жылуулоочу пенону өндүрүүдө үйлөтүүчү агент катары колдонулат, мисалы экологияга зыяндуу альтернативаларды алмаштырат CFCs -11 жана HCFC- 141b.
Бир нече циклопентанды алкилдөөчү (MAC) майлоочу майлардын өзгөрүлмөлүгү төмөн жана кээ бир адистештирилген колдонмолордо колдонулат.
АКШ жылына жарым миллион килограммдан ашык бул химиялык затты чыгарат. Россияда нафтендик кислоталар (анын ичинде циклопентан) мунай иштетүүнүн табигый продуктусу катары өндүрүлөт.
Циклоалкандар каталитикалык реформалоо деп аталган процесс аркылуу жасалышы мүмкүн. Мисалы, 2-метилбутанды платина катализаторунун жардамы менен циклопентанга айландырууга болот. Бул өзгөчө колдонулатунаалар, анткени тармакталган алкандар тез күйөт.
Физикалык жана химиялык мүнөздөмөлөр
Таӊ калыштуусу, алардын циклогександары гексгидробензол же гексанафтенге караганда 10°С жогору кайнай баштайт, бирок бул табышмак 1895-жылы Марковников, Н. М. Кишнер менен Николай Зелинский гексгидробензол менен гексанафтенди метилциклопентан катары кайра колдонгондо - күтүүсүз реакциянын натыйжасы.
Бир кыйла реактивдүү болбосо да, циклогексан каталитикалык кычкылданууга дуушар болуп, циклогексанон менен циклогексанолду түзөт. "КА майы" деп аталган циклогексанон-циклогексанолдун аралашмасы нейлондун прекурсорлору болгон адипин кислотасынын жана капролактамдын чийки заты болуп саналат.
Колдонмо
Бул түзөтүүчү суюктуктун кээ бир маркаларында эриткич катары колдонулат. Циклогексан кээде полярдуу эмес органикалык эриткич катары колдонулат, бирок бул максат үчүн n-гексан көбүрөөк колдонулат. Көптөгөн органикалык кошулмалар ысык циклогександа жакшы эригичтигин жана төмөнкү температурада начар эригин көрсөткөндүктөн, ал кайра кристаллдашуу эриткичи катары да колдонулат.
Циклогексан дифференциалдык сканерлөөчү калориметрия (DSC) аспаптарын калибрлөө үчүн да колдонулат, анткени -87,1 °Cде кристаллдан кристалга өтүү ыңгайлуу.
Циклогексан буулары вакуумдук карбюризациялоочу мештерде жылуулук менен иштетүүчү жабдууларды өндүрүүдө колдонулат.
Деформация
6 чокусу бар шакек идеалдуу алты бурчтуктун формасына дал келбейт. Анын байланыштары 109,5 градус эмес, анткени тегиздик алты бурчтук конформациясы олуттуу бурчтук штаммга ээ. Бардык байланыштар тутулгандыктан буралма деформациясы да маанилүү болот.
Ошондуктан, буралма деформацияны азайтуу үчүн, циклогексан "конформациялык отургуч" деп аталган үч өлчөмдүү түзүлүштү кабыл алат. Дагы эки ортолук конформер бар - эң туруксуз конформер болгон "жарым отургуч" жана туруктуураак "бурма кайык". Бул эксцентрик аталыштар алгач 1890-жылы Герман Сакс тарабынан сунушталган, бирок кийинчерээк кеңири кабыл алынган.
Суутек атомдорунун жарымы шакек тегиздигинде (экватордук), ал эми калган жарымы тегиздикке перпендикуляр (октук). Бул конформация эң туруктуу циклогексан структурасын камсыз кылат. Циклогександын "кайык конформациясы" деп аталган дагы бир конформациясы бар, бирок ал бир аз туруктуураак "таблетка" түзүлүшүнө айланат.
Циклогексан бардык циклоалкандардын эң төмөнкү бурчуна жана буралма штаммына ээ, натыйжада циклогексан жалпы шакек штаммында 0 деп эсептелет. Ушундай эле нерсе нафтен кислоталарынын натрий туздарына да тиешелүү.
Этаптар
Циклогександын эки кристаллдык фазасы бар. Жогорку температура фазасы I, +186 °C жана температура ортосунда туруктууэрүү температурасы +280 °C, пластикалык кристалл, бул молекулалар кандайдыр бир деңгээлде кыймыл эркиндигин сактайт. Төмөн температурадагы (186°Сден төмөн) II фаза көбүрөөк иреттелген. Калган эки төмөнкү температурадагы (метастабилдүү) III жана IV фазалары 30 МПадан жогору орточо басымды колдонуу менен алынган, ал эми IV фаза детерацияланган циклогександа гана пайда болот (басым колдонуу бардык өткөөл температураларды жогорулатаарын эске алыңыз).
