ТЕОРИИ ОБРАЗОВАНИЕ НЕФТИ И ГАЗА

Из каких элементов состоит нефть. Углеводороды. Нафтеновые углеводороды. Ароматические и нафтеново ароматические углеводороды

 Главным ее компонентом является углерод, составляющий от 83 до 87% нефти. Второе место занимает водород, содержание которого обычно колеблется в пределах 12‑14%.

Третье место в составе нефти принадлежит группе так называемых гетероэлементов: кислорода, азота и серы, суммарное содержание которых может достигать 5‑8%, но обычно бывает меньше.

 В нефти в весьма небольших количествах встречаются фосфор, ванадий, никель, железо, алюминий, кальций, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор и другие элементы (всего 44).

Серу и различные элементы, содержащиеся в нефти, можно извлекать, в связи с чем нефть следует рассматривать не только в качестве энергетического сырья, но и как сырье для получения этих элементов.

 В нефти и горючих газах углерод и водород содержатся в виде удивительнейших и огромнейших групп соединений ‑ углеводородов, отличающихся исключительным разнообразием, изменчивостью состава и строения и широким распространением, особенно в растительных и животных организмах.

 По соотношению углерода и водорода углеводороды дифференцируются на три большие группы: 1) парафиновые, или насыщенные, в химии чаще всего выделяемые под названием алканов; 2) нафтеновые, или полиметиленовые, и 3) ароматические (арены). Парафиновые углеводороды имеют общую формулу C_nH_2n+2. Первые члены этой группы ‑ газы: метан ‑ СН₄, этан ‑ С₂Н₆, пропан ‑ С₃Н₈ и бутан ‑ С₄Н₁₀.

Углеводороды с числом углеводородных атомов от 5 до 15 ‑ жидкие, а с более высоким числом ‑ твердые. Мало того, алканы одного и того же состава могут иметь молекулы нормального строения и изостроения, разветвленные.

Благодаря этому, начиная с бутана, наряду с углеводородами нормального строения имеются углеводороды изостроения, причем число изомеров растет одновременно с числом углеродных атомов: у пентана два изомера, у гексана четыре, у октана 17, углеводорода O₂H₂₆ имеет более 300 изомеров, углеводород C₁₃H₂₈ ‑ 800 изомеров и т. д.

Изобутан (СН3)2СН⋅СН3; точка кипения ‑ 10,2°С

н ‑ бутан СН3(СН2)2СН3; точка кипения ‑ 0,5°С

Изопентан CH (СН3)2СH2СН3; точка кипения 28°С

н ‑ центам СН3(СН2)3СН3: точка кипения 36°С

Третичный пентан, неопентан, тетраметилметан или 2,2‑димстилпропа:' С(СН3)4 Точка кипения 9,45°С

 Нафтеновые углеводороды, содержащиеся в нефти, имеют циклическое строение. Поэтому их иногда называют цикланами или насыщенными циклическими С_nН_2n. Циклы состоят из пяти (циклопентан) или шести (циклогексан) атомов углерода. При этом таких циклов бывает несколько, в связи с чем к названию добавляется приставка моно‑, би‑, три‑ или тетра‑.

Циклическое строение

 Кроме того, циклы имеют еще и боковые цепи. В этой группе, начиная с углеводорода С₄Н₈, встречаются изомеры, число которых также увеличивается с возрастанием числа углеродных атомов: у C₆H₁₂ ‑ 13 изомеров, у C₇H₁₄ ‑ 27 изомеров и т. д.

Боковые цепи

 Ароматические углеводороды, имеющие общую формулу С_nН_2n‑6, обычно содержатся в нефти в меньших количествах, чем углеводороды двух описанных выше групп. Они также имеют преимущественно циклическое строение, но между отдельными атомами углерода в них в отличие от нафтенов наряду с одинарными связями имеются и двойные.

Бензол

Тетралин

Тетрагидрофенантрен

 Кроме того, в отдельных группах водород замещается метильной группой СН₃. Ароматические углеводороды нефти могут содержать один, два и более циклов и соответственно называются моно‑, би‑, три‑ и тетра‑циклическими.

 Наконец, еще в нефти содержатся нафтеново‑ароматические углеводороды.

Нафтеново‑ароматические углеводороды

 Всего в нефти к настоящему времени определено 425 индивидуальных углеводородов, в действительность же их значительно больше.