Нафтенови въглеводороди: приложения, свойства, формула

Нафтеновите въглеводороди са част от нефта. За техния състав, свойства, получаване и прилагане и ще бъде във фокуса на тази статия. Ето някои примери за нафтенови съединения с формулите на най-известните от тях. Въвежда концепцията за изсушители и обсъжда използването на нафтени като изсушители в бояджийската промишленост. Кратко обсъждане технология за безопасност в работата на с вещества, съдържащи нафтени.

Нафтенови въглеводороди: приложения, свойства, формула

Тези съединения са органични вещества, които се добиват в големи количества от петрол. Името им произлиза от думата "нефт" (на гръцки: naphtha).

Нафтеновите въглеводороди са съединения от алицикличната серия на наситените въглеводороди, т. е. молекули със закръглени, затворени цикли. те получават името си през 1883 г. Той е въведен в органичната химия от учените B. В. Марковников и V. Н. Ogloblin. Нафените включват допълнително въглеводороди с няколко пет- и шестчленни цикъла (включително кондензирани, като декалин). Не е съвсем правилно всички циклоалкани да се класифицират като нафтени.

Физични и химични свойства на нафтени

По отношение на физичните си свойства нафтеновите въглеводороди са течности, понякога с много остра и неприятна миризма, с която е известен суровият нефт. Нафтени имат терапевтичен ефект в специална нафталенова кал, която се използва за лечение на много кожни заболявания.

В химично отношение нафтеновите въглеводороди са подобни на наситените ациклични въглеводороди от метановата серия. Изключение прави циклопропанът, който в някои реакции се държи като ненаситен въглеводород, като присъединява атоми, разкъсващи пръстена. В повечето химични реакции нафтеновите въглеводороди действат като наситени въглеродни атоми с линейни вериги. Използването на химични реакции с отворен цикъл обаче прави нафтеновите въглеводороди отлична суровина за химичен синтез: нафтенов синтез Ароматни въглеводороди и други ценни продукти за химическата промишленост в различни отрасли чрез каталитичен реформинг.

Обща формула и най-важните представители на

Нефтеновите въглеводороди имат обща за всички циклоалкани формула: CnH₂n, където n е броят на атомите в молекулата, обикновено пет или шест. Плоскостната формула на тези молекули е кръг или затворена верига. Обемната формула е доста сложна, като позволява няколко подредби на атомите в молекулата.

Примери за нафтенови въглеводороди са циклопентан (пет въглеродни атома в пръстена), циклохексан (шест въглеродни атома в пръстена) и техните алкилни производни. Нафтеновите киселини образуват специална група. Нека разгледаме по-отблизо всички тези съединения.

Циклопентан за органичен синтез

Циклопентанът (или циклопентиленът) е наситен цикличен въглеводород, който съдържа пет въглеродни атома в една затворена верига. Формулата на циклопентана е C₅Н₁₀. Това е наситен въглеводород от алицикличната серия, един от най-простите циклоалкани. Това е безцветна течност с характерен мирис и плътност 0,745 g/cm³, неразтворим във вода, смесва се с бензол, етер, ацетон (подобно на разтварянето). По-голямата част от циклопентана се получава чрез вторична дестилация на суров нефт. По-голямата част от циклопентана се използва за органичен синтез на ценни химикали, напр. багрила.

Циклохексан, суровина за полиамиди

Циклохексанът, както и циклопентанът, е наситен въглеводород, който има шест въглеродни атома в затворен цикъл. Формулата му е C₆Н₁₂.

Физичните му свойства са безцветна течност при нормални условия, с плътност 0,778 g/cm³, Неразтворим във вода. Подобно на циклопентана, разтворим в бензол, етери, ацетон. Намира се в почти всички масла, но само в много малки количества, затова се произвежда чрез каталитично хидрогениране на бензен. Подобно на циклопентана, той се използва широко в химическата промишленост за производството на циклохексанол, циклохексанон, нитроциклохексан, циклохексаноксим - междинни продукти при производството на капролактам и адипинова киселина, които от своя страна се използват за производството на полиамиди.

Нафтенови киселини: свойства и приложения

Тези карбоксилни киселини от алицикличната серия са в по-голямата си част монобазични. Те съдържат един или повече пет- или шестчленни въглеродни цикли. Нафтеновите киселини са основна част от киселинните компоненти на различни масла. Те се извличат чрез алкален разтвор, така нареченото "обезсоляване" на нафтенат.

При нормални условия нафтеновите киселини са вискозни, безцветни, жълтеникави течности, почти неразтворими във вода, когато стоят. Гумите и смолите са добри разтворители. Те се смесват с повечето органични разтворители и имат всички химични свойства на карбоксилни киселини.

Най-широко използвани са солите на нафтеновите киселини. Солите на алкалните метали (сапуни или нафтенати) се използват като емулгатори и дезинфектанти и като детергенти за вълна. Медните соли се използват широко като дезинфектант за импрегниране на траверси, въжета и тъкани; алуминиевите и оловните соли се използват като специални добавки, добавки за смазочни масла и горива.

Освен това продуктите от сапунено масло се използват като добавки в бетонни и хоросанови смеси, като ги правят водоотблъскващи, което е много важно, тъй като те правят хоросановите смеси пластични поради смазването с получаване на специфично действие на специални филми, наречени тънкоориентирани.

Соли на нафтеновата киселина като сушилни агенти

Солените хидроксиди на киселини, съдържащи се в маслото (сапуни) на олово, кобалт, манган и цинк, се използват широко като сушител за маслени бои. Сушилен агент (от латински - "сушене") е вещество, което се използва за ускоряване на съхненето на бои. В химично отношение - катализатор при окислителна полимеризация на разтвори на растителни масла и техните производни.

Сапуненото масло или нафтенатите са най-евтините и стабилни сушители, но за съжаление имат и характерна неприятна миризма и затова не са подходящи за маслена живопис.

Защита на хората при работа със сушилни

Нафтеновите въглеводороди често излъчват миризма, която може да се възприеме от човешкото око като остра и неприятна. За да се предпазят дихателните органи на хората, работещи с бои, трябва да се използва защита срещу изпарения от разтворители и капещи вещества. Това може лесно да се реши с помощта на обикновени водни завеси и мокри абсорбенти: кърпи, бинтове и др. За малки работни натоварвания и случайни контакти с бои това е достатъчно.

В случай на продължителна и непрекъсната работа с бои, особено съдържащи много изсушаващи агенти, е необходима по-задълбочена защита на дихателните органи, очите, кожата и лигавиците. Металите в сушилните, особено оловото, са склонни да се натрупват в черния дроб и други човешки органи, като причиняват сериозни заболявания.

Смазочни материали и охлаждащи течности

Нито една металообработваща машина не може да работи без охлаждаща течност - смазочни материали за охлаждаща течност. Повечето масла за охлаждащи течности са емулсии, в които се използват сравнително евтини продукти от суров нефт, като нафтенови въглеводороди и минерални масла, смесени с вода.

Емулгаторите и стабилизаторите се използват, за да се предотврати разделянето на емулсията на съставните ѝ части. Наличието на вода в емулсията ги прави нелетливи и почти безвредни. Ето защо много хора, работещи с масла, често мият ръцете си с много мръсни нафтени емулсии. Това свойство много често се използва от металообработващите и машинните работници. Емулсията с нафтени не само помага за лесното отстраняване на засъхналата мръсотия, но също така дезинфекцира и омекотява кожата, като премахва необходимостта от вазелиново масло като омекотител на кожата.

Нефтът не може да се използва като гориво

Известната фраза на Дмитрий Менделеев, че нефтът не е гориво, а парите могат да се използват и за отопление, придобива все по-голям смисъл в днешно време. Нефтът, газът и въглищата са най-добрите суровини за производството на огромно количество материали, от които човечеството се нуждае днес, но техните запаси са много ограничени и незаменими. Сред тези суровини са нафтеновите въглеводороди, един от най-ценните компоненти на петрола, черното злато, което човечеството все още не е оценило напълно.