Алкандарды химиялы асиеттері 5 страница

C_nH_2n+2 C_nH_2n + H₂

CH₃-CH₃ CH₂=CH₂+H₂

этанэтилен

H-CH₃ + H₃C-H H-CºC-H + 3H₂

ацетилен

Кміртек атомдарыны саны С₆ жне одпн да кп алкандар сутексізденуге шыраса, онда кейбір металдарды оксидтеріні атысында оларды ароматты кмірсутектерге айнала алкандарды дегидрациклденуі болады:

CH₃-CH₂-CH₂- CH₂- CH₂-CH₃ +4H₂

 

2CH₃-CH₂-CH₂- CH₂- CH₂-CH₃ + + 5H₂

CН₃

Алкандарды тотыу реакциялары. Органикалы заттарды тотыуы оны рамына оттекті енгізгенде жне (немесе) сутек блінгенде жзеге асады:

СН₄ + 2О₂ СО₂ + 2Н₂О + 880 кДж,

С₈Н₁₈ + 12,5О₂ 8СО₂ + 9Н₂О + Q.

Оттек жеткіліксіз боланда метанны тотыуы мына реакциялар бойынша жреді:

СН₄ + 3/2О₂ СО + 2Н₂О

СН₄ + О₂ С + 2Н₂О

СН₄ + Н₂О 3Н₂ +СО

синтез-газ

 

СН₄

 

Орташа температурада катализатор атысында алкандарды біртіндеп тотыуы болады:

CH₃-CH₂ - / - CH₂-CH₃ +3О₂ 2CH₃-CООH+2Н₂О

бутан сірке ышылы

 

Агрегатты кйіне байланысты парфиндер газ (СН₄С₄Н₁₀), сйы (С₅Н₁₂ – С₁₅Н₃₂) жне С₁₆Н₃₄-тен бастап 20ºС кристалданатын, суда аз еритін, атты кмірсутектерге блінеді.

Газтрізді, сйы жне атты алкандар. Газтрізді кмірсутектер С₁-С₄ –метан, этан, пропан, бутан, изобутан жне изопентан (2,2-диметилпропан). Оларды табии, газконденсатты жне мнайа серік газдарды рамына кіреді. Мнай газдары шыу тегіне байланысты табии, мнайа серік жне жасанды болып блнеді. Дегенмен газдарды рамдарыны бір-бірінен айырмашылыы те кп. Табии газды негізгі компоненті метан болып табылады, оны массалы млшері 93-99%. Метанны табии газ рамындаы млшері онша лкен емес: этан (сирек) 0,1-ден 8,0%-ке дейін, пропан 0,1-ден 3%-ке дейін, бутан жне одан жоары, детте пайызды леспен беріледі. Метанны кбірек болуынан жне С₄-С₅ кмірсутектеріні біраз млшеріні серінен кптеген табии газдарды ра газдара жатызады.

Газконденсатты кен орындарындаы газдар метан гомологтарыны млшеріні (пропаннан бастап) дереу артуымен ерекшеленеді. Сонымен атар сйы кмірсутектерді (осындысы 50%-а дейін) біраз млшері де болады. Сондытан да оларды майлы газдар деп атайды. Осы газдарды е жеіл газ бензинін алады.

Мнайды сйы алкандары – С₅С₁₅ алыпты жадайда сйы кйінде болатын алкандар. Олар мнайды бензин жне керосин фракцияларында болады жне алыпты немесе аз тарматалан рылысты болады. Барлы мнай шін алкандарды фракциялара белгілі бір задылыпен таралуы болады, онда мнай фракциясыны (фракцияларды айнау температурасыны жоарылауымен) орташа молекулалы массасыны артуымен олардаы алкандарды млшері азаяды.

азіргі кезде 150-180ºС-а дейін айнайтын, рамы С₅-С₁₀ кмірсутектерден тратын бензинні алкандары толы зерттелген. Одан жоары температурада айнайтын фракциялар онша зерттелмеген, себебі айнау температурасы жоарылаан сайын изомерлер саны да артады.

Мнайда пентан, гексан жне гептанны барлы изомерлері табылан. Октанны 18 изомерінен 17, 35 нонан кмірсутектерінен 34 изомер блінген. Мнайда сонымен бірге алыпты рылысты барлы алкандар, тіпті С₃₆Н₇₄-ке дейінгі (гексатриаконтан) табылып, блініп алынан.

Кейбір мнайды фракцияларыны 60-шы жылдары басты кміртек тізбегінде молекулалары 2,6,10,14,18 жадайында жйелі орналасан метил топтарынан тратын тарматалан изопарафинді кмірсутектер алынан. Молекулаларды мндай рылысы полиизопренні аныан жйелі тізбегіне сйкес келеді. Полиизопрен – полимерленген изопрен, изопреноидтар немесе изопренандарды атауы осыдан шыан.

азіргі кезде кптеген мнайды орташа фракцияларында, сонымен атар табии битумдарда жне жер ыртысында шашыраан органикалы заттарда изопреноидты кмірсутектер табылан.

Оларды ішінде мнайда кп таралан кмірсутектер фитан (С₂₀Н₄₂) 2,6,10,14-тетраметилгексадекан жне пристан (С₁₉Н₄₀) 2,6,10,14 тетраметилпентедеканды атап туге болады.

Мнайда сонымен атар айталы Т-трізді изопренандар табылан.

Сйы алкандар карбюратор, дизель жне реактивті двигательді отындарыны рамына кіреді. р отында оларды атаратын функциясы жне зіне тн асиеті болады. Бензинні рамындаы алкандарды детонацияа тзімділігі жоары; дизель отыныны алкандары оай ттанады; реактив отындары оай ттанумен атар кристаллизациялану температурасы тмен болуы керек.

атты алкандар 300ºС-тан жоары температурада айнайтын фракцияда кездеседі. Олара рамында кміртек саны С₁₆-дан жоары кмірсутектер жатады. Гексадеканны С₁₆Н₃₄ балу температурасы - 18ºС, ал гептадеканны айнау температурасы -303ºС, балу температурасы - 21ºС. Жалпы формулалары С_nH_2n+2 мен сипатталатын кмірсутектерді молекулалы массалары артан сайын балу жне айнау температуралары біркелкі артады.

атты парафиндер барлы мнайда, тіпті кбінесе кп млшерде дерлік болады (ондаан леспен 5%-а дейін). Парафинді мнайда оларды млшері 10-20%-а дейін артады. азастанны мнайы рамында атты парафиндерді (15-20%) те кп болуымен сипатталады, бл негізінде зексуат, Жетібай жне зен мнайлары. Маыстау тбегіндегі мнайда атты алкандарды млшері 26-30%-а дейін жетеді.

Парафинді мнайларды жоары фракцияларында атты алкандарды млшерлері 45-55% дейін жетеді. Жоары фракциялардан атты алкандарды еріткіштер атысында кристалдау арылы (депарафиндеу) алады. Гачты – депарафиндеуді шикі німін тазалааннан со – балу температурасы 40-60ºС, тыыздыы 0,86-0,94 а тсті, атты, жартылай млдір парафин алады. Осындай парафинні орташа молекулалы массасы 500 а.б. жуы, ол з кезегінде тізбектегі кміртек атомы 30-40 болатын кмірсутектерге сйкес келеді.

рамындаы парафинні млшеріне байланысты жіктелуі бойынша мнай парафинді (атты парафинні млшері 6%-тен жоары), аз парафинді (1,5-6,0%) жне парафинсіз болып блінеді (1,5%дейін).

Парафиндер мнайда еріген кйде немесе тілік жне тілікті бау трізді лшенген кристалды трде болады. атты метан кмірсутектеріні айнау температурасына сйкес мнайды айдаанда оны негізгі массасы мазутта алады, біра аз млшері керосин дистиллятында болады да оны атты суытанда (атты парафиндер кристалданады) аныталуы ммкін. Мазутты айдаанда С₃₇ – Н₃₅ парафиндері май дистилляттарына (соляр, ршы жне т.б.) тседі. те жоары айнайтын парафиндер (С₃₆ – С₅₃) гудронда алып ояды.

Одан да жоары молекулалы жне жоары балитын парафинді кмірсутектерді оспасын церезиндер деп атайды. Мнай церезиндері са ине трізді рылымды жне молекулалы массасы жоары болады, мысалы Сурахан церезиніне С₃₅Н₇₂-ден С₅₃Н₁₀₈-ге дейінгі кмірсутектер кіреді. Парафиндерді молекулалы массалары 500-ден тмен, ал церезиндердікі 500-ден жоары 700-800-ге дейін, сондытан да церезиндер гудронда болады.

Балу температуралары бірдей парафиндер мен церезиндерді асиеттерін салыстыру нтижесінде церезиндерді тыыздыы мен ттырлыыны жоары екендігіне кз жеткізуге болады.

Парафиндер мен церезиндерді химиялы асиеттері бойынша айырмашылыы бар. Мысалы, церезиндер тотытырыштарды серінен тез беріледі, парафиндер суы кезде олармен реакцияа (азот ышылы, хлорсульфон ышылы) тспейді.

Парафиндер мен церезиндерді рамы С_nH_2n+2 сйкес болуына арамастан олар екі гомологты атар тзеді. Парафин молекулаларына алыпты рылысты кмірсутекті радикалдар, ал церезин молекулаларына негізінен изорылыс, циклды рылысты радикалдармен бірге (нафтенді жне ароматты) кіреді. Церезиндер табии жаныш минерал - озокеритті рамында болады, біра оны алды мнай німдерінен де бліп алуа болады.

Озокерит (жер балауызы, тау балауызы) – жоары айнайтын кмірсутектер мен шайырларды аздаан млшерімен атты кмірсутектер оспасымен сіірілген, кеуек тау жыныстарынан тзілген минерал. Озокеритті кен орындары сирек кездеседі. Ол Бориславада Дэвиняч кен орындарында (Шыыс Украина), збекстанда (Шорсы кен орындары), Ферана аратауында (Сель - Рохо), Каспий теізіні Челекеп аралында ндіріледі. Озокеритті органикалы блімі жыныстан балытылып алынады, одан жеіл фракцияларды айдау жне алдыты тазалау арылы ттынуа жіберілетін церезинні ртрлі срыптарын алады.

Парафиндер мен церезиндер ртрлі салада олданылады. Парафинні біраз блігі балауыз, сіріке, ааз, тері, мата-мата ндірістерінде олданылады. Парафин пластикалы жаыш ндірісінде оюлатыш ретінде олданылады, вазелинні (техникалы та, медициналы та) маызды рам блігі болып табылады. сіресе парафинен ауадаы оттекпен тотытыру жолымен синтетикалы май ышылы мен спирттерді ндіру маызды орын алады. Басаша айтанда, парафиндер мен церезиндер май фракциясыны ажетсіз компоненті болып табылады, себебі тодану температурасын арттырып, тменгі температурада майларды озалыштыын тмендетеді.

 

Баылау сратары:

1. Алкандар деп андай кмірсутектер тобын айтамыз?

2. Метанды кмірсутектерді мнайдаы жне мнай фракцияларындаы млшері?

3. Парафинді кмірсутектерді агрегатты кйлері бойынша блінуі.

4. Парафинді кмірсутектерді физикалы жне химиялы асиеттері.

 

дебиеттер тізімі:

1. Нрслтанов .М. Мнай мен газды ндіріп, деу: Оулы/ .М. Нрслтанов, .Н. Абайлданов.

2. Мозговой И.В., Давидан Г.М., Олейник Л.Н. Химия и физика нефти и газа. Курс лекций. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. – 199 с.

3. Батуева И. Ю., Гайле A. A., Поконова Ю. В. и др. Химия нефти- Л.: Химия, 1984 - 360 с.

4. Магеррамов А.М., Ахмедова Р.А., Ахмедова Н.Ф. Нефтехимия и нефтепереработка. Учебник для высших учебных заведений. Баку: Издательство «Бакы Университети», 2009, 660 с.

 

Дріс №8.

Таырыбы:Нафтенді кмірсутектер

Жоспар:

1. Нафтендік кмірсутектер

2. Мнайдаы нафтендік кмірсутектер.

3. Нафтенді кмірсутектерді физикалы жне химиялы асиеттері.

4. Нафтендік кмірсутектерді мнайды ртрлі фракцияларындаы млшері.

 

Глоссарилер:

Нафтендер - мнай кмірсутектеріні негізгі массасын райтын жалпы формуласы C_nH_2n (n³3) циклоалкандар.

 

Мнай кмірсутектеріні негізгі массасын райтын жалпы формуласы C_nH_2n (n³3)циклоалкандар (циклопарафиндер) нафтендер деп аталады. Циклоалкандар кміртек – кміртек байланысынан тратын циклді аалы аныан кмірсутектер.

Нафтендер барлы мнайларды рамында болады, барлы фракциялара атысады, жалпы млшері бойынша баса кмірсутектерге араанда кбірек болады. детте мнайды рамында 40-70% циклоалкандар болады. Кейбір нафтенді мнайды рамында осы кмірсутектерді млшері кейде 80%-а жетіп алады.

Мнай циклоалкандары рамында циклогександы жне циклопентанды саиналары болатын моно-, ди- три- жне полициклді кмірсутектерден трады, соны ішінде алты мшелі саиналы кмірсутектер кбірек болады. Маызды кілдері – циклопентан, циклогексан жне оларды гомологтары:

 

 

Циклопропан циклобутан циклопентан циклогексан

 

Тменгі циклоалкандар – циклопропан, циклобутан жне оларды гомологтары мнай рамынан аныталмаан. Термодинамикалы тратылыыны тмендігенен оларды мнайда болуы екіталай. Циклдерінде алтыдан кп кміртек болатын кмірсутектер болуы ммкін. Нафтендерді ртрлілігі оларды изомерияа абілетті болуынан.

С₄Н₈-ден бастап циклопарафиндерге саинадаы кміртек атомдарыны санына, орынбасарлардаы алкил радикалындаы кміртек атомдарыны санымен, сонымен атар саинадаы орынбасар жадайына байланысты рылымды изомерия тн. Мысалы циклопентанны бес рылымды изомері болады: циклопентан; метилциклобутан; 1,1-диметилциклопропан; 1,2-диметилциклопропан; этилциклопропан.

Циклодекан шін рамы С₁₀Н₂₀ болатын кейбір изомерлері крсетілген: 1-метил-2-изопропил-циклогексан(алкилдері вицинальды орналасан изомерлі); 1-метил-2-пропил-циклогексан(алкилдері вицинальды орналасанизомерлі); 1-метил-2-пропил-циклогексан; 1-метил-1-пропил-циклогексан( алкилдері геминальды орналасан изомерлі); 1-метил-3-бутил-циклогексан.

Циклоалкандар шін класс аралы изомерия тн – кмірсутектерді ртрлі кластарыны гомологты атарын бірдей формуламен суреттеу: С₃Н₆ – циклопропан жне пропен (алкен).

Циклопропан мен циклобутан кдімгі температурада -газ кйінде, циклопентан мен циклооктан – сйыты, жоары кілдері – атты заттар болып келеді.

Циклоалкандарды сйкес алкандара араанда балу, айнау температурасы, тыыздыы жоары. рамы бірдей болан жадайда циклопарафинні айнау температурасы жоары болан сайын циклді лшемі де лкен болады. Циклоалкандар суда ерімейді, біра органикалы еріткіштерде жасы ериді (кесте 1).

 

Кесте 1. Кейбір циклоалкандарды физикалы асиеттері

 

осылыс	tбалу, 0С	tайнау, 0С	r420
Циклопропан	-126,9	-33	0,6881
Метилциклопропан	-177,2	0,7	0,69122
Циклобутан	-80		0,7038
Метилциклобутан	-149,3	36,8	0,6931
Циклопентан	-94,4	49,3	0,7460
Метилциклопентан	-142,2	71,9	0,7488
Циклогексан	6,5	980,7	0,7781
1 айнау температурасында 2 20 0С -да