Углеводородные соединения: Углеводороды — Что такое Углеводороды?

Углеводороды — Что такое Углеводороды?

Углеводороды – это органические соединения, состоящие из углерода и водорода.
Углеводороды служат фундаментальной основой органической химии: молекулы любых других органических соединений рассматривают как их производные.

Соотношения между углеродом и водородом в углеводородах колеблются в широких пределах (10-90 %).
Соединения углеводородов отличаются друг от друга количеством атомов углерода и водорода, строением углеродного скелета и типом связей между атомами.

Большинство углеводородов в природе встречаются в сырой нефти.
Кроме того, основными источниками углеводородов являются природный газ, сланцевый газ, попутный нефтяной газ, горючие сланцы, уголь, торф.

Классификация углеводородов

Алканы (парафины) – углеводороды общей формулы C_nH_2n+2, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой σ-связью, а остальные их валентности предельно насыщены атомами водорода.

Отсюда другое название алканов – предельные углеводороды.
Первым представителем данного гомологического ряда является метан СН₄.

Алкены (олефины) относятся к непредельным углеводородам общей формулы C_nH_2n.
В молекуле алкена кроме σ-связей содержится одна π-связь.
Первый представитель гомологического ряда – этилен С₂Н₄, поэтому алкены называют также «этиленовыми углеводородами».

Диеновые углеводороды содержат в молекуле 2 двойные связи.
Общая формула С_nН_2n-2.
Первым представителем ряда является бутадиен СН₂=СН–СН=СН₂.

Алкинами называются углеводороды общей формулы C_nH_2n-2, молекулы которых содержат тройную связь.
Первый представитель гомологического ряда – ацетилен С

2Н₂, поэтому алкины называют также «ацетиленовыми углеводородами».

Молекулы циклоалканов содержат циклы разной величины, атомы углерода в которых связаны между собой только σ-связью.
Общая формула С_nH_2n.

Циклоалкены содержат одну двойную связь и имеют общую формулу С_nН_2n-2.
Углеводороды, имеющие кратные связи, легко вступают в реакции присоединения по месту разрыва π-связей.

Ароматические углеводороды (арены) – углеводороды общей формулы C_nH_2n-6.
Первые представители ароматических углеводородов были выделены из природных источников и обладали своеобразным запахом, поэтому и получили название «ароматические».
Важнейшим представителем ароматических углеводородов является бензол С₆Н₆.
В молекуле бензола 6 атомов углерода, соединяясь σ-связями, образуют правильный шестиугольник.

В результате сопряжения 6 свободных р-электронов образуется единое π-электронное облако над и под плоскостью кольца.

Природные источники углеводородов

Каменный уголь – плотная осадочная порода черного, иногда сepo-черного цвета, дающая на фарфоровой пластинке черную черту.
Каменный уголь представляет собой продукт глубокого разложения остатков растений, погибших миллионы лет назад (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений).
В органическом веществе угля содержится 75-92 % углерода, 2,5-5,7 % водорода, 1,5-15 % кислорода.
Международное название элемента углерода происходит от лат. carbō («уголь»).

Природный газ – полезное ископаемое, основным компонентом которого является метан СН

4 (75-98 %).
В природном газе содержатся также его ближайшие гомологи: этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и следовые количества более тяжелых легкокипящих углеводородов.
Существует следующая закономерность: чем выше относительная молекулярная масса углеводорода, тем меньше его количество в природном газе.
Содержание сероводорода и его органических производных (тиолов) в природном газе в сумме может достигать 5-25 %.

Попутные нефтяные газы – газы, которые находятся в природе над нефтью или растворены в ней под давлением.
Их состав может быть выражен примерным соотношением компонентов: метан – 31 %, этан – 7,5 %, пропан – 21,5 %,
бутан – 20 %, пентан и гексан (легкокипящие жидкости) – 20 %.
С каждой тонной добытой нефти выделяется около 50 м

3 газов, которые вплоть до середины 20^го в. сжигали в факелах, причиняя двойной ущерб – теряли ценное сырье и загрязняли атмосферу.
Первым предприятием в России, на котором стали использовать попутные нефтяные газы, стала Сургутская ГРЭС.
6 основных энергоблоков, работающих на попутном газе, были введены в строй в 1985-1988 гг.
В настоящее время попутные нефтяные газы улавливают и используют как топливо (в том числе и автомобильное) и ценное химическое сырье.

Нефть – смесь углеводородов от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом.
Нефть намного легче воды и в ней не растворяется.
В зависимости от происхождения нефть может содержать большое количество алифатических, циклических или ароматических углеводородов.
Так, например, бакинская нефть богата циклоалканами и содержит сравнительно небольшое количество алифатических предельных углеводородов.

Значительно больше алканов в грозненской, ферганской, а также нефти штата Пенсильвания (США).
Пермская нефть содержит ароматические углеводороды.
В небольших количествах в состав нефти могут входить также кислородсодержащие соединения, как, например, альдегиды, кетоны, эфиры и карбоновые кислоты.

Соединения углеводородные — Справочник химика 21

    Полученные данные свидетельствуют о том, что в процессе хранения отдельные классы соединений, входящие в состав дизельной фракции, ведут себя по-разному. Наиболее изменчивыми компонентами оказываются гетероатомные соединения. Углеводородная часть дизельной фракции, несмотря на наличие свыше 50% непредельных углеводородов, оказывается более устойчивой при хранении. Практически важным является основанный на этих наблюдениях вывод о том, что для получения химически стабильного дизельного топлива необходимо возможно полное удаление гетероатомных соединений кислого и. нейтрального характера. Селективная сольвентная очистка дизельной фракции полностью обеспечивает такое удаление нежелательных компонентов, в то время как щелочная очистка оказывается недостаточной для получения дизельного топлива, удовлетворяющего существующим требованиям по запаху, цетановой характеристике,, коксообразованию и химической стабильности,- 

[c.105]
    В предыдущем разделе было установлено, что окисление метана может быть однозначно объяснено кинетикой стационарного состояния, которая постулирует, что концентрация промежуточных продуктов, а следовательно, и скорость реакции, достигают стационарного состояния, зависящего только от постепенного расходования реагирующих веществ. Однако по отношению к высшим членам гомологических рядов от концепции стационарного состояния следует отказаться по крайней мере применительно к окислительным реакциям при низкой температуре, характеризующимся появлением холодного пламени и двухстадийного воспламенения.-Эти явления свойственны всем углеводородам и соединениям углеводородных рядов, особенно эфирам и альдегидам, кроме метана, метилового спирта, бензола, этилена, глиоксаля и формальдегида. 

[c.249]

    Ограничивающей стадией процесса до момента начала графитации является разложение вторичных сероуглеродных и первичных термостойких соединений серы. Степень и скорость разрушения этих соединений можно увеличить дальнейшим повышением температуры связыванием продуктов распада первичных сернистых соединении углеводородными радикалами и атомарным водородом или металлоорганическими соединениями, не допуская их хемосорбции быстрым иагревом углерода до температуры обессеривания и использованием химической активности и кинетической энергии летучих веществ (в том числе выделяющихся сернистых соединений) для разрушения промежуточных комплексов.

 [c.195]

    Вещества, содержащие серу, кислород и азот. Превращения сернистых, кислородных и азотистых соединений нефти в условиях гидрокрекинга и гидроочистки протекают в направлении выделения гетероатомов в виде сероводорода, воды и аммиака. Этим достигается освобождение конечных продуктов от вредных примесей, главным образом сернистых соединений. Углеводородная же часть молекул серу-, кислород- и азотсодержащих веществ претерпевает разнообразные описанные выше превращения, участвуя таким образом в накоплении целевых продуктов. Следовательно, гидрокрекинг гудронов и других продуктов, богатых смолистыми веществами, может привести к добавочному получению ценных топливных продуктов с хорошими выходами. [c.268]

    Нитрилы кислот (R— =N) носят еще название цианидов, так как их можно рассматривать как соединение углеводородного радикала с цианогруппой — =N. Обычно названия нитрилов производятся от названии соответствующих кислот  

[c.174]

    К органическим искусственным ионитам относятся ионообменные смолы с развитой поверхностью. Они-то и приобрели наибольшее практическое значение для очистки сточных вод. Синтетические ионообменные смолы представляют собой высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами. Пространственная углеводородная сетка (каркас) называется матрицей, а обменивающиеся ионы — противоионами. Каждый противоион соединен с противоположно заряженными ионами, называемыми фиксированными, или анкерными. Полимерные углеводородные цепи, являющиеся основой матрицы, связаны (сшиты) между собой поперечными связями, что придает прочность каркасу. [c.85]

    Легкое масло по сравнению с тяжелым содержит меньше ароматических соединений. Углеводородная фракция ПНА составляет до 84,8% получаемого легкого масла и содержит 40,7% (масс.) парафинов, 9,7% нафтенов и 49,6% ароматических соединений. Преобладающим компонентом парафинов является декан. Среди нафтенов идентифицирован только циклопентан, содержание которого (8%) ниже, чем в большинстве фракций нафты, получаемой из нефти.  [c.174]

    В этой реакции реагирует 80—90% этена. Около 15—20% этена гидрируется в этан, а остальной этен превращается в жидкие углеводороды. Основными продуктами реакции являются углеводороды с очень небольшой примесью кислородных соединений. Углеводородная часть состоит главным образом из алканов и алкенов, кипящих в интервале температур 25—420°. Содержание алкенов в более высококипящих фракциях понижается. [c.423]

    Молекула ненасыщенного соединения реагирует с кислородом, причем молекула кислорода присоединяется к свободным валентностям углерода, давая высокомолекулярную перекись в результате взаимодействия нескольких молекул при недостаточном количестве кислорода удлинение цепи происходит за счет соединения углеводородных молекул слабое каталитическое действие полимеров перекисей можно объяснить их превращением в моноокиси, при котором выделяющийся атомный кислород вызывает полимеризацию  [c.488]

    Во вторую группу входят растворимые в воде, но не диссоциирующие и не образующие ионов вещества. Растворение таких соединений обусловлено созданием между кислородными атомами этих соединений и молекулами воды водородной связи и образованием гидратов. Входящая в соединения углеводородная часть предопределяет их гидрофобные свойства. [c.70]

    А. Бонди исследовал полярные соединения, сравнивая их свойства со свойствами соответствующих неполярных аналогов — углеводородных гомоморфных соединений. Углеводородный гомоморф получается при замене полярных групп соединения на углеводородные группы. [c.207]

    Очистку можно осуществлять с применением никелевого, медного или форконтакта, состоящего из окиси цинка (аналогично очистке от сернистых соединений углеводородного газа перед конверсией). Так, применение никелевого форконтакта при температуре 120—150° С, объемной скорости по жидкому бензолу 1—2 ч и мольном соотношении водорода к бензолу 0,1 1,0 позволяет снизить содержание серы в коксохимическом бензоле до 1 10 %.  [c.206]

    Через борные эфиры удается получить спирты высокой чистоты (до 95%) повторная очистка улучшает эти результаты. Такой метод удобен тем, что в обычных условиях этерификации в виде борных эфиров связываются лишь спирты и не связываются фенолы. Возможно, что в будущем этот метод окажется одним из наиболее удобных для промышленного получения ароматических спиртов с боковой ненасыщенной цепью из кислородных соединений углеводородных смесей. [c.138]

    Значительная часть ди- и полисульфидов представляет собой продукты превращения таких, например, сернистых соединений, как меркаптаны. Во фракциях прямой перегонки дисульфиды составляют от /з До 7го части сульфидов. Во фракциях каталитического крекинга дисульфидов очень мало или совсем нет, поскольку они разлагаются в процессе переработки как менее устойчивые сернистые соединения [40]. Так же как и у всех сернистых соединений, углеводородные радикалы дисульфидов [c.40]

    Сульфированием остаточных сераорганических соединений углеводородной фракции 92—93%-ной серной кислотой с последующим гидролизом сульфопроизводных получены концентраты сернистых соединений, физико-химическая характеристика которых позволяет отнести их по строению к гомологам бензотиофена.  [c.384]

    Для того чтобы изучать нейтральные кислородные соединения сланцевой смолы, необходимо получить их в виде концентрата, свободного от соединений углеводородного и кислого характера. [c.50]

    При продувках скважин, газ которых в большом количестве содержит сернистые соединения, углеводородный конденсат, пластовую воду и твердые примеси, ЮЖНИИГипрогазом разработан достаточно эффективный способ обезвреживания газов продувки скважин [23]. [c.34]

    Водные клатраты, или газовые гидраты, известны давно. В 1811 г. Дэви открыл газовый гидргт хлора. Несколько позже были проведены первые исследования клатратных соединений углеводородных газов с водой. [c.117]

    Учитывая, что основную массу продуктов окисления составляют десорбируемые метанолом соединения, углеводородный радикал которых имеет бензольное кольцо и непредельную связь в боковой цепи, можно полагать, что окислению преимущественно подвергались индены и углеводороды типа стирола при этом в инденах разрывается связь между инденовым и бензольными кольцами. Наличие инденов в топливах Т-6 и Т-8 обнаружено газохроматографическим методом, а их йодные числа, равные юоответственно 0,22 и 0,45 г/г/ЮО г, подтверждают, что в них содержатся небольшие количества ненасыщенных углеводородов. [c.21]

    Нефтяные системы состоят из низко- и высокомолекулярных углеводородных и неуглеводородных соединений. Углеводородными компонентами нефтяных систем являются в основном представители трех классов соединений алканов, циклоалканов и аренов, а также значительное количество углеводородов смешанного гибридного строения. Алкены н алкадиены в природных нефтяных системах обычно не встречаются, однако могут содержаться в продуктах переработки нефти. Неуглеводородные соединения нефти представлены главным образом смолами и асфальтенами. Элементный состав нефтяных систем колеблется в широких пределах. Так, для природных нефтей массовое содержание основных элементов углерода С, водорода Н и гетероатомов серы 5, азота N и кислорода О составляет С—83— 87, Н—12—14, 5— 0,001—8, N — 0,02—1,7, 0—0,05—3,6%. В значительно меньших количествах в нефтях присутствуют и многие другие элементы. В табл. 4 помеш.ены встречающиеся в нефтях углеводороды и гетеросоединения. [c.21]

    Вещества, содержащие 3,0,п. в услониях гидрокрекинга сернистые, азотистые и кислородные соединения выделяют гетеро-атомы в виде 2 , ЛНд и Н О. Этим достигабтоя освобовдвнве получаемых целевых продуктов от вреднВх примесей, главным обрезом сернистых соединений. Углеводородная же часть молекул этих веществ превращается в ценные продукты, тем самым увеличивая выход бензинов и др. [c.43]

    Все сложные биосинтетические вещества образуются из простейших химических соединений вроде СО2, Н2О, КНз и др. Жизненный процесс переводит эти соединения в сложнейшие вещества, характеризующие живое вещество, например, в клетчатку, белки, жиры, лигнин, порфирины и другие вещества, существующие и развивающиеся в результате однажды направленного биосинтеза. Гибель живого вещества прежде всего разрушает те связи между элементами, которые, собственно говоря, и являются признаком жизни, и тогда начинается рертоградная эволюция в исходные простые химические соединения. Если нефть происходит из живого вещества, то ее углеводородный характер является лишь одним из начальных этапов превращения сложных гетерогенных соединений в более простые и относительно устойчивые соединения углеводородного типа. [c.202]

    Так получается дигалогенпроизводное. Реакция прекращается при обрыве цепи в результате соединения углеводородных радикалов друг с другом или под влиянием других факторов, но может идти и до образования три- и тетрагалогенпроизводных. Обычно получаются смеси мопо- и полигалогензамещенных углеводородов. [c.119]

    Функциональные группы — это группы атомов которые определяют наиболее характерные химич ские свойства органических соединений. Углеводородные радикалы — остатки УВ, связанные с функциональкымп группами. [c.436]

    Карбоксильными производными циклопентана являются некоторые нафтеновые кислоты, которые в значительных количествах содержатся в кавказской нефти. Их состав выражается общей формулой С На ,СООН. Нафтеновые кислоты являются соединениями, углеводородный радикал которых содержит циклопарафиновое кольцо. В качестве примера можно указать ме-тилциклопентанкарбоновую кислоту, выделенную из нефти В. В. Марковниковым. Натриевые соли нафтеновых кислот получаются при очистке керосина и некоторых других нефтяных погонов щелочью. Эти смолы могут давать пену и обладают моющей способностью. Технический продукт известен под названием мылонафта. [c.550]

    Сернистые соединения углеводородных топлив, в том числе и дизельного, в процессе конверсии паром переходят в основном в сероводород. Термодинамические расчеты, выполненные для некоторых реакций сероводорода с твердыми реагентами с целью определения степени превращения сероводорода в условиях больших концентраций водяного пара, показали, что для улавливания сероводорода из влажного газа наиболее благоприятным реагентом является окись цинка. Степень поглощения сероводорода окисью цинка даже в условиях высоких концентраций водяного пара (около 50%) при температуре 800—900° С остается значительной (52%), а окись кальция в этих же условиях не хемосор-бирует сероводорода. При температуре 700° С степень поглощения сероводорода для окиси цинка равна 85%, окиси никеля — 71% и окиси кальция — 39 %  [c.15]

    Синтетические ионообменные смолы представляют собой высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами. Если эти функциональные группы имеют кислотный характер (как, например, сульфогруппы, карбоксильные или фенольные группы), то смолы обладают свойством катионообменников, т. е. обменивают ионы водорода этих групп на другие катионы. Если фиксированные функциональные группы в смолах обладают основными свойсгвами (первичные, вторичные аминогруппы, четвертичные основания), то они обменивают гидроксильные ионы оснований или анионы солей на другие анионы. В связи с этим процессы ионного обмена имеют много общего с химическими реакциями двойного обмена в растворах. Однако нерастворимость смол и большое количество функциональных групп, не в одинаковой мере доступных для диффундирующих внутрь пространственной сетки обменпняющихся ионов, делают этот процесс отличным от указанных реакций.  [c.132]

    Из этих примеров следует вывод о принципиальном различии двух составных частей сложньк органических соединений — углеводородной части (Я) и функциональных групп (Ф) в молекулах К(Ф), где Ф = -ОН, -ЗОгОН, [c.16]

    Неомыляемые вещества таллового масла состоят из стеринов, высокомолекулярных алифатических спиртов, эфиров высших жирных кислот и ряда соединений углеводородного характера. Массовая доля стеринов в неомыляемых веществах составляет от 30 до 40%, а в сыром талловом масле до 3%, Б том числе р-ситостерина до 2 % к сырому талловому маслу. [c.85]

    Простейшим представителем алкенов является этен — С2Н4, или Н2С=СН2. При написании структурных формул органических соединений углеводородные группы обычно записывают, начиная с углерода СН2=СН2. Пропен имеет формулу СН2=СН—СН3 и у него, как и у пропана, один изомер. Но у бутена не два изомера, [c.401]

    С целью уточнения надежности такой вденти5якации и оценки возможности углубленного хроматографического анализа состава ароматических фракций нами бнли сопоставлены параметры удерживанш этих фракций с аналогичными характеристиками модельных соединений различных типов. Для этого были использованы 74 модельных соединения углеводородн бензольного, нафталинового, фенантренового, тетралинового, дифенильного рядов и сернистые классов алифатических и ароматических сульфидов, производные тиофена. Были определены значения относительного времени удерживания модельных соединений на силикагеле стандартной активности по бензолу равной 0,25. [c.196]

    Их состав и свойства изучены еще недостаточно. При такой очистке практически полностью удаляются меркаптаны и значительно снижается содержание остальных неуглеводородных соединений. Углеводородная часть топлива после гидрирования тоже становится стабильнее, так как в нем уменьшается количество высокоциклических ароматических углеводородов, а непредельные углеводороды почти отсутствуют. [c.92]

    В заключение данного раздела — необходимо упомянуть патентную литературу по общему методу фторирования, описанному выше. В ней указаны лишь немногие подробности экс периментальных методик. Имеются также пaтeнты о, которые касаются проведения реакций в псевдоожиженном слое. Они открывают заманчивые перспективы, но для достижения в этих условиях высокой степени фторирования соединений углеводородного типа требуется значительное количество трехфтористого кобальта (например, для фторирования 1 г гептана требуется 38 г СоРз). Поскольку в патентах не приведены примеры проведения таких реакций и сообщения, относящиеся к ним, отсутствуют, возможности данного варианта процесса фторирования трудно оценить. [c.436]

    При изучении изотопного состава углерода различных органических соединений, углеводородного газа, нефти, угля, углекислого газа, естественно, возникат вопрос об использовании этих данных для решения проблемы происхождения нефти и газа. Изотопный состав углерода представляет большой интерес, давая новый вид информации об углеродсодержащих веществах и особенностях их образования (рис. 2.17). [c.61]

---

Углеводородные соединения — Экобаланс

20 сентября 2018

Углеводороды — это соединения углерода с водородом, не содержащие других элементов. Также это органические соединения, которые в своем составе имеют водород и углерод. Их в органической химии считают базовыми соединениями.

Классификация углеводородов

В зависимости от состояния связи между углеродами основной цепи, все СхНу принято подразделять на несколько видов. Одинарные соединения углерода с водородом характерны для предельных углеводородов.

Алканы

Предельные углеводороды — это соединения, имеющие общую формулу СпН2п+2. Среди их особенностей можно упомянуть отсутствие замкнутой структуры, а также одинарные (простые) связи. Их в органической химии называют ациклическими соединениями.

Типичным представителем данного класса является метан – СН4. Именно он начинает гомологический ряд алканов, обладает всеми свойствами, присущими остальным представителям парафинов.

Первые представители данного класса углеводородов являются газообразными веществами, обладающими малой растворимостью в воде, специфическим запахом.

Среди основных химических свойств, которыми обладают представители гомологического ряда алканов, выделим радикальное замещение.

Галогенирование протекает при повышенной температуре либо наличии ультрафиолетового облучения. Реакция протекает в несколько стадий, характеризуется постепенным замещением атомов водорода галогеном. Свойства углеводородов ряда метана объясняются насыщенностью связи между углеродными атомами. Они не способны вступать в реакции присоединения, при этом отлично горят в кислороде воздуха с образованием углекислого газа, водяного пара, выделением достаточного количества тепловой энергии.

Среди основных отраслей применения представителей данного класса углеводородов выделим использование в качестве топлива, а также вариант исходного сырья для производства множества иных органических соединений.

Алкены

Ненасыщенные углеводороды — это соединения, которые имеют одну либо несколько кратных (ненасыщенных) связей между углеродными атомами. Алкены имеют общую формулу СпН2п. Типичным представителем данного класса является этилен.

Эти природные углеводороды входят в состав нефти. Учитывая, что в молекуле содержится двойная связь, для алкенов характерны реакции присоединения. Например, они могут вступать в галогенирование, гидратацию.

Если двойная связь располагается в первом положении, например в бутене-1, присоединение галогеноводорода и гидратация (реакция с водой) протекают по правилу Марковникова. Суть его состоит в том, что при гидрогалогенировании и гидратации водород присоединяется к тому атому углерода, который им максимально насыщен.

Гидроксильная группа или атом галогена присоединяется к атому С, который не насыщен водородом. Качественной реакцией на непредельную (двойную) связь является обесцвечивание бромной воды или перманганата калия.

Циклоалканы

Такие углеводороды — это циклические соединения, являющиеся межклассовыми изомерами для алкенов. Они имеют общую формулу СпН2п, одинарные связи. Учитывая, что данный класс характеризуется замкнутой структурой, они вступают в реакции присоединения, сопровождающиеся разрушением замкнутого цикла, превращением в насыщенные алканы. Основными источниками таких соединений выступают природный и попутный газ, нефть. Несмотря на циклическое строение, в молекулах sp3-гибридизация, валентный угол составляет 109°28′.

Алкадиены

Чем еще характеризуется органическая химия? Углеводороды этого класса имеют общую формулу СпН2п-2. У всех представителей диеновых углеводородов присутствуют две двойные связи. Ненасыщенность диенов определяет их основные химические свойства. По аналогии с алкенами, диеновые соединения вступают в реакции присоединения.

В качестве тех химических реакций, которые характерны для данных соединений, отметим полимеризацию. Исходным мономером в процессе выступает представитель диенов, а продуктом взаимодействия будет синтетический каучук. При добавлении в получаемый полимер серы, происходит вулканизация, сопровождающаяся образованием резины.

Алкины

Для этих ненасыщенных органических соединений, характеризующихся общей формулой СпН2п-2, можно отметить наличие тройной связи между углеродными атомами. Если она располагается после первого углеродного атома, качественной реакцией на ее присутствие выступает замещение с комплексным соединением серебра.

Так же как и для алкенов, диенов, алкины легко вступают в присоединение по тройной связи. Для них свойственны реакции гидрирования, гидрогалогенирования, галогенирования, гидратации.

Ароматические соединения

Бензол является первым представителем данного класса. Он имеет общую формулу СпН2п-6. В отличие от всех остальных углеводородов, данное соединение имеет ароматическое кольцо. В его образовании принимают участие свободные электроны каждого углеродного атома. Три электрона С образуют гибридные облака, а четвертый электрон не повергается гибридизации. Именно он формирует ароматическое кольцо, которое равномерно распределяется по всей молекуле. Равномерное распределение кольца по структуре объясняет его химическую стабильность. Сам бензол вступает в замещение и присоединение только при жестких условиях.

Толуол, являющийся его гомологом, характеризуется некоторым смещением электронной плотности, поэтому у него выше способность к замещению. Углеводородный радикал является ориентантом 1 рода, входящие заместители (галоген, нитрогруппа) занимают орто-, параположения.

Углеводороды и их воздействие на организм человека

Прямого вредного воздействия газообразных углеводородов в окружающем воздухе на здоровье человека не обнаружено. Углеводороды и их производные, содержащиеся в атмосфере, опасны, прежде всего, как промежуточные продукты процессов образования окислителей, например, пероксиаце-тилнитрата (ПАН), ответственных за фотохимический смог.

С этой точки зрения наименее опасными являются парафины С— С3 — углеводороды, относящиеся к соединениям первого класса, с низкой реакционной способностью. К углеводородам второго класса, с умеренной реакционной способностью — относятся третичные моноалкилированные бензолы, парафины и циклопарафины, углеводороды с алкильными заместителями.

Первичные и вторичные моноалкилбензолы, ди-, три- и тет-раалкилбензолы, алифатические олефины, стирол и метилсти-рол относятся к соединениям третьего класса — с высокой реакционной способностью.

Очень опасна комбинация углеводородов и сероводорода. Их совместное действие проявляется быстрее, чем изолированное: в поражении центральной нервной системы в первую очередь страдает промежуточный мозг, как высший центр вегетативной нервной системы. Углеводороды могут влиять на эндокринный аппарат организма, сердечно-сосудистую систему, нарушать функции печени, приводят к снижению в крови содержания гемоглобина и эритроцитов.

Воздействие нефтепродуктов на организм человека зависит от их фракционного и углеводородного состава, а также от сочетания углеводородов, входящих в их состав. Так, тяжелые бензины более токсичны, чем легкие. Бензины поступают в организм главным образом через дыхательные пути, а также всасываются в кровь из желудочно-кишечного тракта.

Общее действие на организм человека керосина сходно с действием бензина, токсические концентрации паров керосина и бензина близки по значениям. Раздражающее действие паров керосина на слизистые оболочки выражается даже сильнее. Керосин действует на кожу, вызывая дерматиты и экземы.

Природный газ при содержании в воздухе до 20% не оказывает токсического действия, поэтому считается безвредным. Главная опасность здесь связана с удушьем при недостатке кислорода, когда за счет высокой концентрации метана в воздухе резко снижается удельное содержание кислорода. В целом его действие идентично действию предельных углеводородов. В то же время следует отметить, что из числа последних метан — наименее токсичный. С увеличением в предельном углеводороде числа атомов углерода его токсическое действие возрастает.

Несмотря на то, что предельные углеводороды среди органических соединений наиболее инертны, они являются сильными наркотиками, кроме того вызывают покраснение, зуд, пигментацию кожи. Производные углеводородов, как правило, более токсичны, чем сами углеводороды.

Наименее реакционноспособными в фотохимических превращениях, протекающих в атмосфере и приводящих к образованию оксидантов, являются бензальдегид, ацетон, метанол, изопропанол, третичные алифатические спирты, метилэтилке-тон, метилацетат, метилбензоат, частично галогенированные парафины и бензол. Наиболее реакционноспособные — разветвленные и ненасыщенные кетоны, диацетоновый спирт, простые эфиры, 2-этокси-этанол.

Углеводороды выбрасываются в атмосферу в виде капелек и паров.

Воздействие на организм углеводородов выражается в нарушениях функционального состояния центральной нервной системы. Это связано с наркотическим действием углеводородов.

В очень низких концентрациях действие углеводородов приводит к функциональным расстройствам нервной системы, неврастении, вегетоневрозам, вспыльчивости и раздражительности — вплоть до сильного головокружения при резких движениях головой. Углеводороды, выбрасываемые в воздух при работе автотранспорта с газобаллонными установками, вызывают общую слабость, головные боли, реже — ощущение шума в голове.

При вдыхании в течение 8 часов паров бензина в концентрации 600 мг/м3 возникают неприятные ощущения в горле, кашель, усиление головной боли. Основные источники естественные: лесные пожары, природный метан. Антропогенные: выхлопные газы, дожигание отходов, испарение нефтепродуктов, работа нефтеперегонных заводов.

Заключение

Независимо от того, какие особенности структуры имеют различные представители углеводородов, они в своем составе имеют определенное количество атомов углеродов и водородов. Существует определенная тенденция в изменении физических свойств представителей СхНу. Первые представители любого класса имеют газообразное состояние, по мере увеличения относительной молекулярной массы наблюдается планомерный переход в жидкости, затем в твердый вид.

Читайте также:

Оцените статью:

[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]

Светлые нефтепродукты, особенности их производства и современные стандарты

Светлые нефтепродукты — наиболее маржинальные продукты нефтепереработки. К ним относятся бензин, керосин и дизельное топливо. получение соответствующих фракций происходит уже при начальной перегонке нефти, но увеличить их выход по отношению к объему исходного сырья и произвести высококачественный чистый продукт возможно только в результате вторичных процессов нефтепереработки

Первый после дизеля

Светлые нефтепродукты состоят из легких фракций, кипящих при относительно низких температурах. Такие фракции, как правило, почти бесцветны. В первую очередь при упоминании светлых в голову приходит, конечно же, бензин. Хотя справедливости ради нужно сказать, что в структуре мирового потребления бензин уступает по объемам место дизельному топливу, и эта тенденция, по прогнозам экспертов, сохранится. Такой перевес дизеля связан как с многолетним трендом роста автопарка на дизельном топливе и сокращением выпуска бензиновых авто, так и со структурной характеристикой: в случае с дизелем это не только легковые автомобили, но и вся тяжелая коммерческая автотехника, железнодорожный транспорт.

Бензины — легковоспламеняющиеся бесцветные или слегка желтоватые жидкости, представляют собой смесь нефтепродуктов с интервалом кипения от 40 до 200°С. Интересно, что слово «бензин» происходит от арабского словосочетания, означающего «яванское благовоние». Так называли смолу дерева стиракс, известную также как «росный ладан». Позднее из нее стали производить кислоту, названную бензойной. В 1833 году немецкий химик Эйльхард Мичерлих получил из этой кислоты простейшее ароматическое соединение бензол и назвал его benzin. В некоторых языках это название закрепилось за классом легких нефтепродуктов, в состав которых входят ароматические соединения, в том числе бензол.

Составляющие бензина — продукты многих процессов на НПЗ: первичной перегонки (прямогонные бензиновые фракции) и вторичных процессов переработки — крекинга, риформинга, алкилирования, изомеризации, полимеризации, пиролиза и висбрекинга. Также в состав бензина могут входить неуглеводородные соединения — спирты, эфиры и другие компоненты.

Современный нефтеперерабатывающий завод — это сложнейшее технологическое сооружение, занимающее площадь в несколько гектар

Вторичные процессы относят к физико-химической технологии переработки. Именно химические реакции — конденсации, расщепления, замещения — позволяют регулировать производство и получать углеводородные смеси требуемого состава и качества. Это принципиально отличает вторичную переработку нефти от простой перегонки.

Слово «бензин» происходит от арабского словосочетания, означающего «яванское благовоние». Так называли смолу дерева стиракс. Позднее из нее стали производить кислоту, названную бензойной. в 1833-м немецкий химик Эйльхард Мичерлих получил из этой кислоты простейшее ароматическое соединение бензол и назвал его benzin.

Основные характеристики

Важнейшая характеристика бензина — октановое число, которое определяет его детонационную стойкость, то есть способность противостоять самовоспламенению при сжатии. Детонация — нежелательное явление в бензиновом двигателе. Оно возникает, когда часть топлива в цилиндре загорается еще до того, как его достигнет пламя от свечи зажигания, и сгорает быстрее, чем требуется. В результате мощность двигателя снижается, он перегревается и быстрее изнашивается. О детонации свидетельствует характерный стук в моторе. В современных двигателях степень сжатия поршня в цилиндре высока — это дает и большую мощность, и увеличение КПД, а значит, бензины с высокой детонационной стойкостью всё востребованнее.

12%
Увеличения мощности двигателя автомобиля можно достичь за счет использования современного топлива G-Drive

Октановое число — условный показатель. Его оценивают, сравнивая детонационную стойкость бензина с модельной смесью двух веществ — изооктана и н-гептана. Сам показатель соответствует процентному содержанию в этой смеси изооктана, который с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия. Его октановое число принято за 100. Н-гептан, напротив, детонирует даже при небольшом сжатии. Его октановое число — 0. Если октановое число бензина равно 95, это означает, что он детонирует, как смесь 95% изооктана и 5% гептана.

Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды разветвленного строения (изоалканы), наименьшее октановое число у парафиновых углеводородов нормального строения. Последние в подавляющем большинстве содержатся в прямогонных бензинах, и их октановое число, как правило, не превышает 70. Ароматические углеводороды образуются в процессе каталитического риформинга, а разветвленные парафины — при каталитическом крекинге. Именно эти два процесса в XX веке стали основными процессами вторичной переработки нефти, позволяющими получать бензины с повышенным октановым числом. Сегодня высокооктановые бензиновые фракции также получают в результате процессов алкилирования, изомеризации и гидрокрекинга, или используя в низкооктановых бензинах разнообразные присадки.

Бензиновый купаж

Вообще, производство бензина, как и любого другого современного высококачественного топлива — это целое искусство. Судите сами: каждый из процессов переработки нефти на НПЗ дает бензины в разном количестве, разного состава (соотношение основных компонентов) и с разным октановым числом. Все эти параметры обусловлены не только характеристиками процессов, но также особенностями технологической схемы каждого конкретного производства и составом исходного сырья. Далее необходимо смешать компоненты так, чтобы на выходе получился продукт с требуемыми параметрами.

Со временем помимо таких характеристик, как октановое число, фракционный состав, химическая стабильность, давление насыщенных паров, все большую роль стали играть экологические показатели. Когда-то, чтобы повысить октановое число бензина, в него добавляли тетраэтилсвинец — такой бензин назывался этилированным. Сегодня использование этой присадки полностью запрещено из-за ее токсичности.

Класс качества

Первый экологический стандарт «Евро-1» для отработанных газов автомобилей был введен в Европе 24 года назад — в 1992-м. Просуществовал он недолго — всего три года. «Второй» евро стал более жестким: почти вдвое было снижено допустимое содержание твердых частиц. Но самое радикальное ужесточение произошло с введением «Евро-3» в 1999 году. Новый стандарт предполагал суммарное уменьшение уровня выбросов почти на 40%. «Четвертый» и «пятый» евро продолжили движение в этом направлении, но теперь большое значение стало придаваться выбросам СО2, поскольку весь «цивилизованный мир» начал активную борьбу с глобальным потеплением. «Евро-6» в этом смысле лишь закрепляет тенденцию. Стоит подчеркнуть, что сам термин «стандарт евро» относится исключительно к содержанию вредных веществ в отработанных автомобильных газах, а не в моторном топливе. В России же названия экологических стандартов автоматически перенеслись на качественные характеристики бензина или дизеля, хотя требования к безопасности топлива сформулированы в специальном техническом регламенте Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту», в котором принят термин «экологический класс» (от К2 до К5).

«Газпром нефть» одной из первых в России перешла на производство бензинов и дизельного топлива пятого экологического класса — в 2015 году. Окончательно же Россия собирается перейти на топливо стандарта Евро-5 с 1 июля 2016 года.

Большую опасность для людей представляют и некоторые ароматические соединения, в частности ряд полициклических ароматических углеводородов, а также бензол, который признан сильным канцерогеном. Ограничение содержания ароматики — требование, которое позволяет снизить негативный экологический эффект от использования бензина. Для примера, в бензинах класса «Евро-3» содержание ароматики было ограничено 42%, а последний европейский стандарт «Евро-6» подразумевает уже не более 24% ароматических углеводородов. Чтобы добиться соответствия бензина экологическим стандартам, сегодня высокооктановый (с октановым числом 100–104) бензин каталитического риформинга (риформат), содержащий много ароматических углеводородов, смешивают с другими фракциями с меньшим октановым числом, полученными в результате изомеризации, каткрекинга или алкилирования. В результате удается получить и высокое октановое число, и приемлемое содержание ароматики.

10мг/кг
допустимое содержание серы в бензинах экологичесского класса «ЕВРО-5», что в 50 раз меньше, чем для «ЕВРО-2»

Рабочие лошадки

Основная область применения легких газойлей, полученных при атмосферной перегонке нефти, а также с помощью гидрокрекинга, термического или каталитического крекинга и коксования нефтяных остатков, — изготовление дизельного топлива. В его состав входят углеводороды с интервалом кипения 200—350°C. Дизель состоит из более тяжелых углеводородов, чем бензин и керосин, он более вязкий и темный (прозрачен, но имеет желтова-тый или коричневатый оттенок). Традиционно дизель использовался в первую очередь как топливо для железнодорожного и водного транспорта, грузового автотранспорта, сельскохозяйственной техники, а также в качестве котельного топлива. Однако позднее приобрел популярность и как топливо для легковых автомобилей благодаря экономичности и надежности дизельных моторов.

Термический и каталитический крекинг

Термический крекинг — процесс расщепления молекул тяжелых углеводородов на молекулы с меньшей молекулярной массой при высокой температуре (более 500°C) и высоком давлении. Создание в 1930-х годах в США эффективных катализаторов, ускоряющих процессы крекинга, привело к тому, что каталитический крекинг достаточно быстро вытеснил термический с ведущих позиций среди процессов глубокой переработки нефти. Более высокая скорость протекания реакций позволила уменьшить размеры установок. Снизилась и температура реакции. Кроме того, процесс давал иное соотношение продуктов, позволяя получать бензин с более высоким октановым числом.

Сырьем для каталитического крекинга служат атмосферный и вакуумный газойль. Основные продукты крекинга — пентан-гексановая фракция (т. н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются как компоненты автомобильного бензина. Также образуются разнообразные газообразные компоненты (метан, этан, этилен, сероводород, пропан, пропилен, бутан, бутилен).

Процесс протекает следующим образом. В нижнюю часть реактора вводится поток нагретого катализатора, в который впрыскивается также нагретое сырье и пар. Испаряясь, сырье поднимается вместе с катализатором в верхнюю часть реактора. В это время и протекают реакции крекинга. Затем катализатор при помощи пара отделяется от полученных продуктов, которые отправляются на разделение в ректификационную колонну. Так как во время реакций на поверхности частиц катализатора оседает кокс — побочный продукт крекинга, — катализатор теряет свою активность и нуждается в очистке. Для этого его направляют в регенератор, где загрязнение выжигается. После этого катализатор снова готов к использованию.

В дизельном двигателе горючая смесь воспламеняется не от искрового зажигания, а в результате сжатия. Это значит, что, в отличие от бензинов, для дизельного топлива высокая детонационная стойкость как раз нежелательна. Главный критерий его качества — воспламеняемость, которая выражается цетановым числом. Подобно определению октанового числа бензина его получают, сравнивая исследуемое топливо со смесью цетана (C16h44) и α-метилнафталина (C11h20). Процентное содержание цетана в смеси с аналогичной воспламеняемостью и даст цетановое число. Высокое цетановое число и хорошая воспламеняемость дизельного топлива снижают время запуска двигателя, уровень выбросов и шум. Еще одна важная качественная характеристика дизеля — низкотемпературные свойства, то есть способность не замерзать при низких температурах.

Установка гидрокрекинга на НПЗ компании NIS в Панчево, Сербия

Борьба за экологичность привела к запрету тетраэтилсвинца — присадки, повышающей октановое число товарного бензина

Углеводородный состав дизельной фракции более сложен, чем у более легких дистиллятов: в зависимости от процесса получения здесь можно найти и парафиновые углеводороды (алканы), и ароматику, и олефины, и изопарафины. Каждое из этих веществ обладает своими преимуществами и недостатками с точки зрения применения дизеля. Например, у алканов отличная воспламеняемость, но плохая устойчивость к низким температурам. Зато олефины прекрасно переносят морозы, но значительно снижают цетановое число. Это обстоятельство в том числе способствует тому, чтобы производить разные сорта дизельного топлива из различных смесей углеводородов с учетом дальнейшего применения. За основу принимают средние дистилляты прямой перегонки — в советские времена их использовали без лишних примесей — это всем известная солярка. Ценный компонент дизеля — газойль гидрокрекинга, у него высокое цетановое число и малое содержание посторонних примесей. Вообще гидроочистка — обязательный процесс при получении качественного дизеля — в средних и тяжелых дистиллятах скапливается максимальное количество серы и других примесей, бывших в исходном сырье.

Термические процессы

Термические процессы нефтепереработки позволяют получать различные нефтепродукты под воздействием тепла и высокого давления. Первым из таких процессов стал термический крекинг. В настоящее время различные варианты термических процессов (коксование, пиролиз, флексикокинг, висбрекинг) используются в первую очередь для переработки тяжелых фракций нефти и нефтяных остатков. К примеру, коксование позволяет получать из них твердый нефтяной кокс (состоящий преимущественно из углерода), а также низкокипящие углеводороды, которые можно использовать в качестве сырья для других процессов с последующим получением ценных моторных топлив. Висбрекинг применяют для получения главным образом котельных топлив (топочных мазутов) из гудронов. Флексикокинг предназначен для переработки остатков различных процессов, которые смешиваются с нагретым коксовым порошком и дают на выходе разнообразные компоненты жидких топлив и газ. Пиролиз используется для получения углеводородного газа, содержащего такие вещества, как этилен, пропилен и дивинил, — сырье для нефтехимической промышленности.

Гидропроцессы

В гидропроцессах все реакции происходят под действием водорода. Простейший гидропроцесс — гидроочистка. Она применяется для того, которые другие соединения. При высоком давлении и температуре сырье смешивается с водородом и катализатором. В результате атомы серы освобождаются от предыдущих химических связей и соединяются с атомами водорода, образуя стойкое химическое соединение — сероводород, который легко отделяется в виде газа. Гидроочистке подвергаются бензиновые фракции, керосиновые фракции, дизельное топливо, вакуумный газойль и фракции масел.

Гидрокрекинг — один из видов крекинга, используемый для получения бензина, дизельного и реактивного топлива, смазочных масел, сырья для каталитического крекинга и др. Одновременно с реакциями крекинга происходит гидроочистка продуктов от соединений серы и насыщение водородом непредельных углеводородов, то есть получение устойчивых соединений.

Топливо для фонарей и самолетов

Керосин был первым видом топлива, который стали получать из нефти с помощью перегонки. Первоначально он использовался в основном для уличного освещения. Керосин представляет собой прозрачную, бесцветную или желтоватую, слегка маслянистую на ощупь жидкость — смесь углеводородов, молекулы которых содержат от восьми до 15 атомов углерода. Температура кипения керосинов находится в интервале 150—250°C.

Сегодня керосин применяют в первую очередь как авиационное реактивное топливо, а также в качестве компонента жидкого ракетного топлива, в бытовых нагревательных и осветительных приборах, в аппаратах для резки металлов, как растворитель, а также как сырье для нефтеперерабатывающей промышленности.

Реактивное топливо получают из малосернистого или обессеренного керосина, легкого газойля коксования и гидрокрекированных компонентов. Оно проходит строгую проверку качества по таким параметрам, как плотность, вязкость, низкотемпературные характеристики, электропроводность, коррозионные свойства и др. В реактивных топливах недопустимо присутствие сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, мыла нафтеновых кислот, механических примесей, воды.

Мировое производство реактивного топлива составляет в среднем 5% от перерабатываемой нефти. В мирное время военные потребляют около 10% от общих ресурсов реактивных топлив.

Каталитический риформинг

Каталитический риформинг — процесс переработки прямогонных бензиновых фракций нефти. Его задача улучшать исходное сырье за счет увеличения октанового числа. В процессе риформинга алканы превращаются в так называемые ароматические углеводороды, характерная черта которых — замкнутая структура молекулы или наличие бензольного кольца — группы из шести атомов углерода, соединенных друг с другом по кругу. Самое простое и одно из самых распространенных ароматических соединений — бензол, молекула которого состоит из шести атомов углерода и шести атомов водорода. Свое название эта группа веществ получила благодаря тому, что первые открытые ее представители обладали приятным запахом. В дальнейшем понятие «ароматичность» стали связывать не с запахом, а с определенными химическими свойствами, характерными для этих соединений.

Продукты каталитического риформинга (риформат) используют не только как компонент для производства автобензинов, но и как сырье для извлечения индивидуальных ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол и ксилолы. Ароматика, в свою очередь, становится сырьем для производства самых различных пластиков.

Алкилирование

Алкилирование — это процесс, который позволяет получить высокооктановые бензиновые компоненты (алкилат) из непредельных углеводородных газов. В основе процесса лежит реакция соединения алкена и алкана с получением алкана с числом атомов углерода, равным сумме атомов углерода в исходных соединениях. По сути это реакция, обратная крекингу, так как в результате получаются вещества с более длинными цепочками молекул и большей молекулярной массой. Впоследствии алкилат смешивают с низкооктановыми бензиновыми фракциями, получая на выходе облагороженный бензин.

Изомеризация

Изомеризация — процесс получения изоуглеводородов, то есть углеводородов с более разветвленными цепочками атомов углерода, из углеводородов нормального строения. Например, если молекула пентана представляет собой цепочку из пяти расположенных друг за другом атомов углерода, то изопентан — это цепочка из четырех атомов углерода с ответвлением, образованным пятым атомом углерода. Изомеризация позволяет повысить октановое число смеси и используется для облагораживания бензина.

Молекула пентана и молекула изопен-тана (справа)

Как быстро и эффективно удалить из скважины жидкость, содержащую в своем составе углеводородные соединения

Описание проекта

Распространённой проблемой при нефте- и газодобыче является накопление в скважине жидкостей, которые представляют собой воду, водные растворы или углеводородные соединения – углеводородные конденсаты, что приводит к снижению пластового давления. В конечном счете, это делает скважину невыгодной и препятствует добыче газа или нефти.

Одним из методов решения данной проблемы является «продувка» скважины. Но во время продувки происходит безвозвратная потеря природных ресурсов.

Также используются механизированные методы эксплуатации скважин. Так жидкость предлагается удалять при помощи насосов кавитационного типа, скважинных или гидравлических насосов. Упомянутые методы имеют свои недостатки. Например, напорная характеристика насосов ограничена. Кроме того, не все насосы выдерживают высокие температуры. Использование насосов также требует значительных капиталовложений и требует привлечения дополнительной рабочей силы, что усложняет процесс добычи.

Предлагается использовать плунжерные насосы. Но их применение требует временного прекращения добычи газа для подъема плунжера на поверхность скважины.

Специалистами в данной области также было предложено использовать в скважине различные ПАВ или вспенивающие агенты. Известно применение в качестве таких агентов алкилбензолсульфоната, спиртоэфирсульфоната, алкилнафталинсульфоната, алкилдифенилоксиддисульфоната, алкила или диалкила четвертичного хлорида аммония, алкиламидобетаины или алкилимидазолины. Но и у этого метода были выявлены недостатки. Например, вышеуказанные пенообразователи способны вспенивать воду и водные растворы, но не способны в достаточной степени вспенивать углеводородные соединения. Таким образом, пенообразователи эффективны только тогда, когда жидкость в скважине состоит в основном из воды.

Исследователями швейцарской компании LONZA AG в патенте US2018163118 был предложен способ удаления жидкости из скважины путем применения пенообразующей композиции, способной вспенивать углеводородные соединения.

Суть изобретения

Способ удаления жидкости из подземной скважины, включает в себя:

— добавление композиции в жидкость, содержащуюся в подземной скважине. Композиция содержит органосилановый четвертичный пенообразователь, а жидкость в скважине содержит один или несколько углеводородов в количестве по меньшей мере 40 мас.%;

— соединение композиции, содержащей органосилановый четвертичный пенообразователь, с жидкостью в скважине таким образом, что в подземной скважине образуется вспененная жидкость;

— удаление вспененной жидкости из подземной скважины.

Получаемый результат

Преимуществом композиции по настоящему изобретению является не только то, что она хорошо подходит для пенообразования с жидкостью, содержащей значительное количество одного или нескольких углеводородов, но и то, что она создает пену, которая относительно быстро рассеивается. Таким образом, композиция способна быстро вспенивать жидкость, содержащую углеводородные соединения, а также имеет относительно короткий период полувыведения пены, что позволяет легко обрабатывать извлеченную жидкость и отделять углеводороды от водных компонентов после извлечения.

 Полный текст патента можно скачать здесь

Хотите знать больше? Закажите бесплатный тестовый патентный поиск по интересующей вас теме.

В ответ на запрос вы получите:

• Количество патентов в мире за 10 лет
• Динамика патентования по годам и странам
• Перечень технических задач, решаемых в патентах
• Примеры компании и их новейших разработок

Скачать пример отчета вы можете здесь 
Заказать патентные исследования можно здесь
Получить патент на свое изобретение здесь

ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, СФОРМИРОВАННЫХ НА ПОВЕРХНОСТИ Pd-Ag-AlO-КАТАЛИЗАТОРА И Ag-AlO-ХЕМОСОРБЕНТА В ПРОЦЕССЕ СЕЛЕКТИВНОГО ГИДРИРОВАНИЯ АЛКИНОВ // Ученые записки КФУ. Естественные науки 2009 N1

ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, СФОРМИРОВАННЫХ НА ПОВЕРХНОСТИ Pd-Ag-AlO-КАТАЛИЗАТОРА И Ag-AlO-ХЕМОСОРБЕНТА В ПРОЦЕССЕ СЕЛЕКТИВНОГО ГИДРИРОВАНИЯ АЛКИНОВ // Ученые записки КФУ. Естественные науки 2009 N1

By Ильясов Ильдар Равилевич, Галимзянова Лилия Рафкатовна, Назаров Максим Викторович, Ласкин Артем Игоревич, Егорова Светлана Робертовна and Ламберов Александр Адольфович

Abstract

Изучено зауглероживание промышленных образцов Pd-Ag-AlO-катализатора селективного гидрирования ацетилена в этан-этиленовой смеси и Ag-AlO-хемосорбента микропримесей соединений мышьяка, ртути, серы. Показано, что при проведении процесса селективного гидрирования ацетилена в адиабатическом мини-реакторе, подключенном к линии подачи этан-этиленовой смеси, параллельно основному промышленному реактору оба образца подвергаются интенсивному зауглероживанию. Количество, состав и свойства углеводородных отложений определяются природой металлов и кислотно-основными характеристиками алюмооксидного носителя. На поверхности частиц металлического палладия и серебра формируются углеводороды состава СH с низкой степенью ароматичности, представленные преимущественно линейными олигомерами и не образующие с ними прочной связи. На поверхности алюмооксидного носителя формируются углеводородные соединения состава СH с высокой степенью ароматичности

Topics: селективное гидрирование ацетилена, этан-этиленовая смесь, углеводородные отложения, Ag-AlO-хемосорбент «защитного» слоя, дезактивация катализатора, Pd-Ag-AlO-катализатор, зауглероживание палладиевого катализатора, степень ароматичности, скорость зауглероживания, алюмооксидный носитель, selective hydrogenation of acetylene, ethane-ethylene mixture, hydrocarbon deposits, Ag-AlO chemosorbents «shielding» layer, deactivation of catalyst, Pd-Ag-AlO catalyst, carbonization of palladium catalyst, the degree of aromaticity, rate of carbonization, alumina support

Publisher: Казанский государственный университет

Year: 2020

OAI identifier: oai:rour.neicon.ru:rour/155872

Download PDF:
_{Sorry, we are unable to provide the full text but you may find it at the following location(s):}

https://openrepository.ru/arti… (external link)

Общий объём производства высокоэкологичного бензина марки «Евро-6» на Рязанском НПЗ превысил 1 млн тонн

Рязанский НПЗ, крупнейший нефтеперерабатывающий актив НК «Роснефть», произвел уже более 1 млн тонн бензина марки «Евро 6» с улучшенными экологическими и эксплуатационными свойствами. Продукция завода в настоящее время отгружается в Московскую, Рязанскую, Тульскую, Калужскую области, а также в Краснодарский край.

«Роснефть» как экологически ответственная компания постоянно совершенствует производство высокотехнологичных видов нефтепродуктов. Выпуск и реализация бензина АИ-95-К5 «Евро 6» является вкладом Компании в защиту окружающей среды.

Автомобильный бензин «Евро 6» относится к эталонному топливу с точки зрения его улучшенных экологических и эксплуатационных свойств по сравнению со стандартными видами топлива. Топливо «Евро 6» содержит меньше серы, бензола и ароматических углеводородов, что способствует снижению коррозионной активности, приводит к уменьшению на 30% токсичности выхлопных газов. Применение бензинов «Евро 6» позволяет сократить количество отложений на впускных клапанах автомобиля на 12,5%, в камере сгорания двигателя — на 12,7%.

Полномасштабное производство нового топлива на РНПК стало возможно благодаря успешной реализации программы модернизации. В 2019 году на заводе завершилась модернизация установки каталитического риформинга и увеличен объем товарно-сырьевого парка предприятия. В частности, введены в эксплуатацию новые резервуары,  оснащенные современными системами дистанционного управления и сохранения качественных характеристик нефтепродуктов. Для улучшения характеристик топлива разработана новая технология производства и установлены более жесткие требования по его шести основным показателям.

Благодаря изменению технологии изготовления топлива, в том числе компонентного состава, Компания сумела разработать уникальный алгоритм производства, который позволил не только существенно улучшить экологические характеристики бензина, но и сделать это без ущерба для себестоимости производства.

Действующая программа инновационного развития НК «Роснефть» направлена на замещение импортных технологий в производстве высококачественных нефтепродуктов. В настоящее время уже четыре установки предприятия работают на российских катализаторах. Переход на отечественный продукт позволяет Рязанской НПК обеспечить стабильный рост производства высококачественной продукции и повысить его эффективность.

Справка:

Для улучшенных бензинов «Роснефть» установила более жесткие требования по шести основным показателям. В бензинах марки «Евро 6»:

• меньше серы, что снижает коррозийную активность и улучшает экологические свойства;
• меньше бензола и, следовательно, ниже токсичность выхлопных газов;
• меньше олефиновых углеводородов, которые при сгорании образуют в двигателе нагар;
• меньше содержание ароматических углеводородов, что также позволило уменьшить образование нагара на внутренних частях двигателя;
• меньше концентрация смол;
• выше стабильность топлива при хранении.

Автомобильный бензин «Евро 6» содержит меньше серы (на 20-40%), бензола (не более 0,8%) и ароматических углеводородов (не более 32%), что способствует снижению коррозионной активности, приводит к уменьшению токсичности выхлопных газов.

Применение бензина «Евро 6» снижает содержание наиболее токсичных соединений в выхлопных газах автомобиля, таких как угарный газ, различные углеводородные соединения, оксиды азота.

Высокие эксплуатационные характеристики бензинов «Евро 6» были подтверждены заключением Всероссийского научно-исследовательского института по переработке нефти (ВНИИ НП). По результатам квалификационных и стендовых испытаний эксперты ВНИИ НП рекомендовали бензины «Евро 6» с улучшенными экологическими свойствами к производству и применению в автомобильной технике.

Бензин «Евро 6» стал лауреатом в номинации «Продукция производственно-технического назначения», а также стал одним из 100 лучших товаров России, получив диплом «Золотая сотня».

Рязанская НПК постоянно совершенствует свою деятельность с учетом требований российских и международных стандартов. На сегодня завод аккредитован по пяти международным стандартам.

Департамент информации и рекламы
ПАО «НК «Роснефть»
03 ноября 2020 г.

углеводородов | Определение, типы и факты

Алканы, углеводороды, в которых все связи одинарные, имеют молекулярные формулы, которые удовлетворяют общему выражению C _n H _{2 n + 2} (где n — целое число ). Углерод s p ³ гибридизирован (три пары электронов участвуют в связывании, образуя тетраэдрический комплекс), и каждая связь C — C и C — H является сигма-связью ( см. химическая связь. ).В порядке увеличения числа атомов углерода метан (CH ₄ ), этан (C ₂ H ₆ ) и пропан (C ₃ H ₈ ) являются первыми тремя членами ряда.

Метан, этан и пропан — единственные алканы, однозначно определяемые их молекулярной формулой. Для C ₄ H ₁₀ два разных алкана удовлетворяют правилам химической связи (а именно, что углерод имеет четыре связи, а водород — одну в нейтральных молекулах).Одно соединение, называемое n -бутан, где префикс n — обозначает нормальный, имеет четыре атома углерода, связанные в непрерывную цепь. Другой, называемый изобутаном, имеет разветвленную цепь.

Различные соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу, называются изомерами. Говорят, что изомеры, которые различаются порядком соединения атомов, имеют различное строение и называются структурными изомерами. (Более старое название — структурные изомеры.) Соединения n -бутан и изобутан являются конституциональными изомерами и единственно возможными для формулы C ₄ H ₁₀ . Поскольку изомеры представляют собой разные соединения, они могут иметь разные физические и химические свойства. Например, n -бутан имеет более высокую температуру кипения (-0,5 ° C [31,1 ° F]), чем изобутан (-11,7 ° C [10,9 ° F]).

Нет простой арифметической зависимости между числом атомов углерода в формуле и числом изомеров.Теория графов была использована для расчета количества структурно изомерных алканов, возможных для значений n в C _n H _{2 n + 2} от 1 до 400. Количество структурных изомеров резко увеличивается по мере увеличения количество атомов углерода увеличивается. Вероятно, не существует верхнего предела возможного количества атомов углерода в углеводородах. Алкан CH ₃ (CH ₂ ) ₃₈₈ CH ₃ , в котором 390 атомов углерода связаны в непрерывную цепь, был синтезирован в качестве примера так называемого сверхдлинного алкана.Несколько тысяч атомов углерода объединены в молекулы углеводородных полимеров, таких как полиэтилен, полипропилен и полистирол.

Количество возможных изомеров алканов

молекулярная формула	количество конституционных изомеров
В 3 В 8	1
К 4 В 10	2
К 5 В 12	3
К 6 В 14	5
К 7 В 16	9
К 8 В 18	18
К 9 В 20	35 год
В 10 В 22	75
К 15 В 32	4 347
К 20 В 42	366 319
К 30 В 62	4,111,846,763

Необходимость дать каждому соединению уникальное имя требует большего разнообразия терминов, чем доступно с описательными префиксами, такими как n — и iso-.Присвоение названий органическим соединениям упрощается за счет использования формальных систем номенклатуры. Номенклатура в органической химии бывает двух типов: общая и систематическая. Общие имена возникают по-разному, но имеют общую черту, заключающуюся в отсутствии необходимой связи между именем и структурой. Имя, соответствующее определенной структуре, нужно просто запомнить, как и выучить имя человека. С другой стороны, систематические имена привязаны непосредственно к молекулярной структуре в соответствии с общепринятым набором правил.Наиболее широко используемые стандарты для номенклатуры органических веществ возникли на основе предложений, сделанных группой химиков, собранных для этой цели в Женеве в 1892 году, и регулярно пересматриваются Международным союзом чистой и прикладной химии (IUPAC). Правила IUPAC регулируют все классы органических соединений, но в конечном итоге основаны на названиях алканов. Соединения из других семейств рассматриваются как производные алканов путем присоединения функциональных групп к углеродному скелету или иным образом его модификации.

Правила IUPAC присваивают неразветвленным алканам названия в соответствии с числом их атомов углерода. Метан, этан и пропан сохраняются для CH ₄ , CH ₃ CH ₃ и CH ₃ CH ₂ CH ₃ соответственно. Префикс n — не используется для неразветвленных алканов в систематической номенклатуре ИЮПАК; следовательно, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃ определяется как бутан, а не n -бутан.Начиная с пятиуглеродных цепей, названия неразветвленных алканов состоят из латинского или греческого корня, соответствующего количеству атомов углерода в цепи, за которым следует суффикс -ан. Группа соединений, таких как неразветвленные алканы, которые отличаются друг от друга последовательным введением групп CH ₂ , составляют гомологичный ряд.

Названия неразветвленных алканов по ИЮПАК

формула алкана	название	формула алкана	название
CH 4	метан	Канал 3 (Канал 2 ) 6 Канал 3	октан
Канал 3 Канал 3	этан	Канал 3 (Канал 2 ) 7 Канал 3	нонан
Канал 3 Канал 2 Канал 3	пропан	Канал 3 (Канал 2 ) 8 Канал 3	декан
Канал 3 Канал 2 Канал 2 Канал 3	бутан	Канал 3 (Канал 2 ) 13 Канал 3	пентадекан
Канал 3 (Канал 2 ) 3 Канал 3	пентан	Канал 3 (Канал 2 ) 18 Канал 3	икозан
Канал 3 (Канал 2 ) 4 Канал 3	гексан	Канал 3 (Канал 2 ) 28 Канал 3	триаконтан
Канал 3 (Канал 2 ) 5 Канал 3	гептан	Канал 3 (Канал 2 ) 98 Канал 3	гектан

Алканы с разветвленными цепями названы на основе названия самой длинной цепи атомов углерода в молекуле, называемой родительской.Показанный алкан имеет семь атомов углерода в самой длинной цепи и поэтому назван производным гептана, неразветвленного алкана, содержащего семь атомов углерода. Положение заместителя CH ₃ (метил) в семиуглеродной цепи определяется числом (3-), называемым локантом, полученным путем последовательной нумерации атомов углерода в родительской цепи, начиная с конца, ближайшего к ответвлению. Поэтому соединение называется 3-метилгептаном.

Когда есть два или более одинаковых заместителя, реплицирующие префиксы (ди-, три-, тетра- и т. Д.) используются вместе с отдельным локантом для каждого заместителя. Различные заместители, такие как этильная (CH ₂ CH ₃ ) и метильная (―CH ₃ ) группы, указаны в алфавитном порядке. При расположении по алфавиту повторяющиеся префиксы игнорируются. В алканах нумерация начинается с конца, ближайшего к заместителю, который появляется первым в цепи, так что углерод, к которому он присоединен, имеет как можно более низкий номер.

Метил и этил являются примерами алкильных групп.Алкильная группа получается из алкана путем удаления одного из его атомов водорода, тем самым оставляя потенциальную точку присоединения. Метил — единственная алкильная группа, производная от метана, а этил — единственная группа из этана. Имеются две C ₃ H ₇ и четыре C ₄ H ₉ алкильные группы. Правила ИЮПАК для наименования алканов и алкильных групп охватывают даже очень сложные структуры и регулярно обновляются. Они недвусмысленны в том смысле, что, хотя одно соединение может иметь более одного правильного названия IUPAC, нет никакой возможности, чтобы два разных соединения имели одно и то же имя.

Что такое углеводороды? — Экологические системы побережья Мексиканского залива

Что такое углеводороды?

Углеводород — это органическое соединение, состоящее только из атомов водорода и углерода. Это гибриды группы 14, что означает, что они содержат водород, а также атомы группы углерода 14; углерод, кремний, германий, олово и свинец. Углерод имеет 4 электрона, что означает, что он должен образовать ровно 4 связи, чтобы быть стабильным. Другой тип углеводородов — это ароматические углеводороды, которые включают алканы, циклоалканы и соединения на основе алкинов.Углеводороды могут образовывать более сложные соединения, такие как циклогексан, связываясь сами с собой. Это известно как цепочка.

Обычные углеводороды:

• Метан (CH ₄ )
• Этан (C ₂ H ₆ )
• Пропан (C ₃ H ₈ )
• Бутан (C ₄ H ₁₀ )
• Пентан (C ₅ H ₁₂ )
• Гексан (C ₆ H ₁₄ )

Где находятся углеводороды?

Почти все углеводороды естественным образом встречаются в сырой нефти, например, в нефти и природном газе.Поскольку сырая нефть состоит из разложившихся органических веществ, она богата атомами водорода и углерода. Они также присутствуют в различных деревьях и растениях и образуют натуральный пигмент каротин, который содержится в моркови и зеленых листьях. Большая часть натурального сырого каучука, 98%, состоит из углеводородного полимера; он образуется, когда образуется цепочечная молекула, состоящая из множества звеньев, связанных вместе.

Для чего используются углеводороды?

Углеводороды — это наиболее широко используемое органическое соединение на планете и главный компонент ЛОС.Их считают движущей силой современной цивилизации, потому что они составляют ископаемое топливо. Эти виды топлива используются для сжигания, особенно в системах отопления и моторного топлива. Углеводороды, такие как пропан и бутан, используются в фонарях, зажигалках, грилях и в качестве топлива для устройств внутреннего сгорания. Пентан, еще один распространенный углеводород. При насыщении пентан становится жидкостью при комнатной температуре; эта жидкость используется как органический растворитель, транспортное топливо и моющее средство. Жидкие углеводороды оцениваются по свойствам горения относительно октанового числа; т.е. бензин для внутреннего сгорания в двигателях легковых, грузовых автомобилей и газонокосилок.Чуть более крупные молекулы углеводородов, известные как керосин, реактивное топливо, дизельное топливо и масло для отопления. Чем больше углеводородов, тем гуще соединение. Крупные углеводороды часто используются в качестве моторных масел и консистентных смазок. Что-нибудь толще, чем это, и они образуют воск или смолистое вещество, которое обычно используется в строительстве дорог и кровлях.

Большинство вышеперечисленных углеводородов являются результатом термического крекинга и фракционной перегонки сырой нефти. Но еще один очень распространенный источник — промышленная переработка этанола для производства этилена.Полученный этилен используется для промышленного синтеза других углеводородов.

Почему углеводороды вызывают беспокойство?

Сами по себе углеводороды не представляют опасности. Однако под воздействием солнечного света и / или оксидов азота они вступают в химическую реакцию. Хорошо известно, что выбросы и загрязнение, создаваемые людьми в этот индустриальный век, опасны, и углеводороды составляют большую часть этих вредных соединений. Углеводороды являются основным компонентом сырой нефти, природного газа и большинства пестицидов.Все эти вещества способствуют парниковому эффекту и разрушению озонового слоя. Они также снижают фотосинтетическую способность растений, увеличивают заболеваемость раком у людей и животных и повышают риск респираторных заболеваний. Самый известный и документально опасный из углеводородов — это разливы нефти. Разливы нефти уничтожают морские растения, ежегодно убивают и подвергают опасности сотни тысяч, если не миллионы, животных.

Как мы обрабатываем ленты Hydroca ?

Поскольку углеводороды являются одними из наиболее распространенных соединений, используемых в промышленных процессах и при сжигании топлива, существует несколько способов их уничтожения или уменьшения.

Установка для сжигания паров GCES на предприятии по переработке природного газа.

Первый — с помощью биофильтрации. Биофильтрация — это процесс использования естественного биологического окисления для разрушения и удаления летучих органических соединений, запахов и углеводородов. Проще говоря, биофильтрация — это разложение органических и неорганических веществ микроорганизмами. Воздух проходит через так называемый уплотненный слой среды, в результате чего загрязняющие вещества переходят в тонкую биопленку на поверхности уплотненной среды.Микроорганизмы размещаются в микропленке и разлагают загрязнители. Наиболее распространенные применения биофильтрации, биоскрубберов и биоокислителей включают в себя обработку сточных вод, улавливание ЛОС в поверхностных стоках и микробиотическое окисление загрязнителей воздуха.

Другой способ обработки углеводородов — установка сжигания пара или факел. Паровая камера сгорания (VCU), или факел, представляет собой систему снижения выбросов, используемую для уничтожения летучих жидких углеводородов, опасных загрязнителей воздуха (HAP) и летучих органических соединений (VOC).Эти системы часто используются вместо открытых факелов из-за недавних изменений в правилах, касающихся излучения паров и видимых выбросов. VCU считаются более безопасным и экономичным вариантом, чем открытые факелы. Компания Gulf Coast Environmental Systems является инновационным разработчиком экологических систем факельного сжигания газа с низким расходом, звуковых систем и многого другого. Компания Gulf Coast Environmental Systems может предоставить вам экономичное решение для сжигания газа под ключ, которое более чем удовлетворит любые требования.

Поглотители углерода — еще один распространенный способ утилизации углеводородов.В адсорбере угля загрязненный технологический поток протекает через слой активированного угля. Уголь удаляет ЛОС из технологического потока и поглощает их, удерживая на поверхности и в своих порах. Воздух без ЛОС выбрасывается в атмосферу. Углерод является отличным адсорбером органических материалов, таких как низкомолекулярные летучие органические соединения. Когда углеродный слой достигает своей емкости, концентрированные ЛОС десорбируются в поток пара низкого давления и либо рециркулируются, либо отправляются в термический окислитель для разрушения.

Если у вас есть дополнительные вопросы по этой теме, обращайтесь по адресу [email protected]

Дополнительные статьи в серии GCES «Снижение уровня опасных загрязнителей воздуха» включают:

Часть 1: BTEX — это аббревиатура, обозначающая бензол, толуол, этилбензол и ксилолы.

Часть 2: Снижение выбросов хлора

Часть 3: NOx — это группа химических соединений, загрязняющих воздух, оксидов азота.

Часть 4: Свинец также известен (ошибочно) как ртуть, потому что они часто встречаются вместе

Часть 5: Промышленные скрубберы для очистки аммиака

Часть 6: SOx, соединения молекул серы и кислорода, включая монооксид серы, диоксид серы и триоксид серы

Часть 7: Углеводороды — метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан

Часть 8: Метил меркаптан — метилмеркаптан, также известный как метантиол

Часть 9: H ₂ S — Сильнокоррозийный сероводород

Часть 10: Диметилсульфид — метилтиометан

Часть 11: Серная кислота — H ₂ SO ₄

Часть 12: Оксид этилена — EtO

Часть 13: ПФАС как новые источники загрязнения

Определение углеводородов

Что такое углеводород?

Углеводород — это органическое химическое соединение, состоящее исключительно из атомов водорода и углерода.Углеводороды представляют собой соединения природного происхождения и составляют основу сырой нефти, природного газа, угля и других важных источников энергии.

Углеводороды легко воспламеняются и при сжигании выделяют углекислый газ, воду и тепло. Следовательно, углеводороды очень эффективны в качестве источника топлива.

Ключевые выводы

• Углеводороды — это химические соединения, которые используются в качестве основы для подавляющего большинства мирового производства энергии.
• Для добычи углеводородов из недр земли было разработано множество сложных технологий и методов.
• Некоторые из крупнейших мировых компаний являются углеводородными компаниями, в первую очередь нефтегазовыми компаниями.
• Использование углеводородов в качестве источника энергии оказало значительное негативное воздействие на мировой климат, что привело к изменению климата.
• Из-за серьезных экологических издержек, связанных с использованием углеводородов в качестве основного источника энергии, попытки перейти от них к альтернативным источникам энергии, таким как солнечная, ядерная, ветровая и геотермальная энергия, значительно возросли.

Общие сведения об углеводородах

Углеводороды естественным образом встречаются во всем мире, они происходят из окаменелостей растений и животных, которые формировались под воздействием температуры и веса на протяжении тысячелетий. В основном они находятся глубоко под землей, в пористых скальных образованиях (таких как песчаник, известняк и сланец).

Пористые горные породы часто встречаются в больших водоемах, поэтому огромное количество углеводородов находится в ловушке глубоко под океанами.Компании, занимающиеся разведкой нефти и природного газа, используют передовые инженерные методы для выявления этих потенциальных резервуаров и извлечения их ресурсов на поверхность для использования людьми. Примеры таких технологий включают морские нефтяные платформы, направленное бурение и методы увеличения нефтеотдачи (EOR).

Углеводороды очень важны для современной экономики. Во всем мире на углеводороды приходится примерно 85% потребления энергии. Эта цифра может на самом деле значительно занижать роль углеводородов в экономике, поскольку они используются в широком спектре приложений, помимо использования в качестве источника энергии.Например, очищенная нефть использовалась для производства множества производных материалов, которые играют решающую роль в мировой экономике, таких как пластмассы, растворители и смазочные материалы.

Для добычи углеводородов используются разные методы, в зависимости от типа и местоположения месторождения. Например, гидроразрыв пласта, более известный как «гидроразрыв», используется для извлечения природного газа из сланцевой породы с использованием находящейся под давлением жидкости для гидроразрыва пласта для создания трещин, через которые газ может выходить на поверхность.Горная промышленность используется для доступа к нефтеносным пескам, которые представляют собой нетрадиционные месторождения сырой нефти, которые сильно перемешаны с песком и песчаником.

Примеры углеводородных компаний

Поскольку углеводороды являются крупнейшим источником энергии в мире, некоторые из крупнейших компаний в мире являются углеводородными компаниями. К ним, в первую очередь, относятся нефтегазовые компании, которые добывают углеводороды и преобразуют их в источники энергии, которые в мире используются для питания почти всего.

Некоторые из крупнейших углеводородных компаний включают Exxon Mobil, Chevron, Royal Dutch Shell, Saudi Aramco и PetroChina.Успех этих компаний и их способность эффективно и дешево предоставлять источники энергии сильно влияют на мировые финансовые рынки и экономику.

Колебания цен на нефть сильно влияют на стоимость бензина для автомобилей, авиакеросина для авиакомпаний и газа для отопления домов. Эти затраты влияют на то, как потребители тратят свои деньги; решения, которые влияют на всю мировую экономику.

Особые соображения

К сожалению, сейчас понятно, что использование углеводородов в качестве первичного источника энергии связано с серьезными экологическими издержками.Парниковые газы, выделяемые при сжигании углеводородов, способствуют изменению климата. Процесс добычи нефти и газа может нанести ущерб поверхностной окружающей среде и окружающим грунтовым водам места добычи.

Многие экономисты утверждают, что производство углеводородной энергии связано со значительными отрицательными внешними эффектами, которые недостаточно представлены в рыночных ценах на нефть и газ. Фактически, учитывая растущую стоимость явлений, связанных с изменением климата, многие утверждают, что эти внешние эффекты значительно перевешивают любую экономию затрат, связанную с углеводородами.

Альтернативы углеводородам

Чтобы справиться с негативным воздействием углеводородной энергии, растет движение к использованию возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и геотермальная энергия. Наряду с инновациями в аккумуляторных технологиях и инфраструктуре «умных сетей» эти новые энергетические альтернативы могут играть значительно более важную роль в мировом производстве энергии в ближайшие годы и десятилетия.

Солнечный

Солнечная энергия исходит от солнца.Этот процесс преобразует солнечную энергию в тепловую или электрическую, которая используется для электроснабжения домов, нагрева воды для коммерческого и промышленного использования и обеспечения электричеством. Солнечная энергия считается самым богатым и чистым источником энергии в мире.

В пятерку ведущих стран-производителей солнечной энергии входят Китай, США, Япония, Германия и Индия.

Солнечная энергия получила широкое распространение в домах и офисных зданиях. Он функционирует с помощью солнечных панелей, которые размещены на этих структурах, которые преобразуют солнечную энергию в электричество и для других целей.Компании по производству солнечных панелей стали обычным явлением и новой частью энергетической отрасли.

Ветер

Энергия ветра использует ветер для производства энергии или электричества. Ветровые турбины созданы для преобразования энергии ветра в механическую энергию, которая затем используется для различных промышленных задач, а также для производства электроэнергии с помощью генератора. Ветровые турбины можно найти как на суше, так и на воде.

Геотермальные источники

Геотермальная энергия использует тепло, которое существует под поверхностью земли.Источники тепла заключены внутри горных пород и жидкостей под поверхностью, а также далеко вниз по направлению к ядру Земли. Геотермальная энергия создается путем выкапывания колодцев на поверхности земли для доступа к пару и горячей воде, которые используются для питания генераторов, вырабатывающих электричество.

Часто задаваемые вопросы об углеводородах

Что такое углеводород и его применение?

Углеводород — это органическое соединение, состоящее из водорода и углерода, содержащееся в сырой нефти, природном газе и угле.Углеводороды легко воспламеняются и являются основным источником энергии в мире. Он использует бензин, реактивное топливо, пропан, керосин и дизельное топливо, и это лишь некоторые из них.

Какие типы углеводородов?

Есть два типа углеводородов: алифатические и ароматические. Три типа алифатических углеводородов — это алканы, алкены и алкины. Ароматические углеводороды включают бензол. В целом, примерами углеводородов являются метан, этан, пропан и бутан.

Что такое углеводородное топливо?

Углеводородное топливо — это топливо, получаемое из углеводорода, включая бензин и реактивное топливо, которые широко используются в современном мире, от двигателей автомобилей до самолетов и газонокосилок.

Как определить углеводород?

Углеводороды идентифицируются путем изучения их молекулярной структуры. Углеводороды состоят только из углерода и водорода во многих различных форматах, но это их отличительная особенность.

Вредны ли углеводороды для человека?

Да, углеводороды опасны для человека. Было доказано, что газы, выделяемые из углеводородов, повреждают органы дыхания и наносят вред окружающей среде из-за изменения климата и парникового эффекта.Разливы нефти наносят ущерб экосистемам. Хотя углеводороды являются естественным явлением, именно их превращение в источники энергии вредно для человека.

Итог

Углеводороды — это природные химические соединения, состоящие из водорода и углерода, содержащиеся в сырой нефти, природном газе и угле. Люди манипулировали ими, чтобы использовать их в качестве источника энергии, например, бензина и реактивного топлива. Использование углеводородов, особенно их сжигание, например, в угле, оказало разрушительное воздействие на окружающую среду.В результате было разработано множество более безопасных и чистых альтернативных источников энергии, таких как солнечная и ветровая.

Hydrocarbon — обзор | Темы ScienceDirect

1 Введение

Углеводороды представляют собой гетерогенную группу встречающихся в природе и проявленных органических химических веществ, которые в основном состоят из молекул углерода и водорода (Forbes, 1958a, 1958b, 1959; Guthrie, 1960; Warren, 2006; Speight, 2007) . В современном обществе их довольно много — в их использование входит топливо, краски, средства для удаления краски и пятен, растворы для химической чистки, ламповое масло, смазочные материалы, резиновый клей и растворители.Кроме того, многие летучие вещества, содержащие углеводороды (например, клей, пропелленты), часто становятся предметом злоупотребления из-за их эйфорического эффекта.

Углеводороды можно классифицировать как алифатические, в которых углеродные фрагменты расположены в линейной или разветвленной цепи, или ароматические, в которых углеродные фрагменты расположены в кольце (Глава 1) (Clayden et al., 2001). Галогенированные углеводороды представляют собой подгруппу ароматических углеводородов, в которых одна из молекул водорода замещена галогенной группой.Наиболее важные галогенированные углеводороды включают четыреххлористый углерод, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, трихлорэтан, хлороформ и метиленхлорид.

Углеводороды могут быть получены из нефти или древесины. Нефтяные дистилляты включают керосин, бензин и нафту, а углеводороды древесного происхождения — скипидар и хвойное масло. Длина цепей, а также степень разветвления определяют фазу углеводорода при комнатной температуре; большинство из них жидкие, но некоторые короткоцепочечные углеводороды (например,g., бутан) представляют собой газ при комнатной температуре, тогда как другие длинноцепочечные углеводороды (например, воски) являются твердыми при комнатной температуре.

Фармацевтический препарат ( лекарство , лекарство ) — любое химическое вещество, предназначенное для использования в медицинской диагностике, лечении или профилактике заболеваний.

С другой стороны, лекарство (химическое вещество, которое входит в подкатегорию фармацевтических препаратов ) является (1) химическим веществом, которое влияет на процессы в разуме или теле, или (2) веществом, используемым в рекреационных целях для его воздействия. на центральную нервную систему, например, наркотическое средство.В этом отношении дизайнерский наркотик — это новый наркотик, вызывающий злоупотребление, похожий по действию на более старый наркотик, и обычно создается путем внесения небольшой химической модификации в старый, в то время как наркотик , изменяющий сознание, — это наркотик, который производит измененное состояние сознания. Это , а не , о которых идет речь в этом тексте.

Лекарства можно классифицировать по-разному, например, по (1) химическим свойствам, (2) способу введения, (3) пораженной биологической системе или (4) терапевтическим эффектам.

Поскольку углеводороды являются простейшими органическими соединениями, содержащими только углерод и водород, они могут быть молекулами с прямой, разветвленной или циклической цепью (глава 1), но, как правило, обладают незначительными фармацевтическими свойствами. Тем не менее есть углеводороды, обладающие фармацевтическими свойствами. Таким образом, для целей этой главы и в контексте этой книги лекарства классифицируются как (1) углеводороды и (2) неуглеводороды, при этом основное внимание в этой главе уделяется углеводородным лекарствам.Определение и интерпретация углеводородов и неуглеводородов, используемые здесь в этой главе, такие же, как определение и интерпретация, приведенные в другом месте в этом тексте (Глава 1).

Органические соединения | Безграничная химия

Введение в углеводороды

Углеводороды — это простейший класс органических соединений, состоящий исключительно из водорода и углерода.

Цели обучения

Определите два основных класса углеводородов

Основные выводы

Ключевые моменты

• Углеводороды можно классифицировать как ароматические или алифатические соединения, в зависимости от наличия бензольного кольца.
• Алифатические соединения можно разделить на алканы, алкены и алкины в зависимости от наличия двойных или тройных связей в химической структуре.
• Ароматические углеводороды или арены содержат бензольное кольцо, изменяющее их свойства.

Ключевые термины

• ароматический : Имеющий замкнутое кольцо чередующихся одинарных и двойных связей с делокализованными электронами.
• насыщенный углеводород : Соединения, которые полностью состоят из одинарных связей, так что каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами
• ненасыщенные углеводороды : молекула, в которой некоторые атомы углерода связаны менее чем с четырьмя соседними атомами.Обычно молекула содержит двойные или тройные связи.

Углеводороды — это простейший класс органических соединений, состоящий исключительно из водорода и углерода. Этот класс можно разделить на две группы: алифатические углеводороды и ароматические углеводороды.

Углеводороды алифатические

Алифатические углеводороды можно классифицировать по структуре и связи углеродного скелета на одну из трех групп: алканы, алкены и алкины.

• Алканы, или насыщенные углеводороды, представляют собой соединения, которые полностью состоят из одинарных связей, так что каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами (либо с другим углеродом в структуре скелета, либо с атомом водорода).Их можно описать формулой C _n H _{2n + 2} . Одним из простых примеров является метан, где n = 1 и, следовательно, имеет химическую формулу CH ₄ . Циклоалканы — это структуры, состоящие из одинарных связей, в которых атомы углерода соединены в кольцо.
• Алкены и алкины известны как ненасыщенные углеводороды, потому что некоторые из атомов углерода связаны менее чем с четырьмя соседними атомами. Алкены содержат по крайней мере одну двойную связь, а алкины содержат по крайней мере одну тройную связь.

Ароматические углеводороды

Ароматические углеводороды или арены, содержащие бензольное кольцо, первоначально были названы в честь их приятного запаха. Бензольное кольцо — это кольцо из шести атомов углерода с чередующимися двойными и одинарными связями. В результате бензол имеет шесть атомов водорода, а формула молекулы бензола C ₆ H ₆ . Бензольное кольцо имеет резонанс, что означает, что электронная плотность в кольце делокализована, так что каждая связь больше похожа на 1.5 связей, чем одинарные или двойные. Эти соединения обладают особыми свойствами из-за делокализованной электронной плотности в бензоле, включая дополнительную стабилизацию.

Молекула бензола : Молекулы бензола и его производные являются основой ароматических структур.

Многие органические соединения относятся к нескольким категориям. Например, химическая структура может быть как ароматической, так и содержать алкин. Поэтому наименование органических соединений может быть довольно сложной задачей.

Изучение углеводородов особенно важно в области химической и нефтяной инженерии, поскольку в сырой нефти можно найти самые разные углеводороды. Этот материал можно перерабатывать для производства смесей для ряда применений. Например, углеводороды в нефти сжигаются при сгорании для выработки энергии для автомобилей, домов и предприятий.

Углеводородов

Углеводородов

Органические молекулы:

Органическая химия — это изучение свойств соединений углерода.Все углеродные соединения, за исключением нескольких неорганических углеродных соединений, являются органическими. Неорганические углеродные соединения включают оксиды углерода, бикарбонаты и карбонаты ионов металлов, цианиды металлов и некоторые другие.

Углеводороды

Простейшие органические соединения состоят только из атомов углерода и водорода. Только соединения углерода и водорода называются углеводородов .

Алканы

Простейший углеводород — метан, CH ₄ .Это простейший член ряда углеводородов. Каждый последующий член ряда имеет на один атом углерода больше, чем предыдущий. Этот ряд соединений называется алканов ( C _n H _{2n + 2} ) . Более легкие — это газы, которые используются в качестве топлива. Средние (от 7 до 12 атомов углерода) — это жидкости, используемые в бензине (бензине). Более высокие — это воскообразные твердые вещества. Свечной воск — это смесь алканов. Алканы насыщены, что означает, что они содержат максимальное количество атомов водорода на углерод и не содержат двойных или тройных связей.

Органические соединения называются , органическая номенклатура . Существует множество правил для наименования органических соединений, систематизированных Международным союзом теоретической и прикладной химии

.

Правила ИЮПАК по номенклатуре алканов

1. Найдите и назовите самую длинную непрерывную углеродную цепь.
2. Определите и назовите группы, присоединенные к этой цепочке.
3.Пронумеруйте цепь последовательно, начиная с конца, ближайшего к группе заместителя.
4. Обозначьте расположение каждой группы заместителей соответствующим номером и названием.
5. Соберите название, перечислив группы в алфавитном порядке.
Приставки ди, три, тетра и т. Д., Используемые для обозначения нескольких однотипных групп, не учитываются при алфавитном порядке.

Количество атомов углерода	Префикс	Структура
1	Meth ane	Канал 4
2	Eth ane	Канал 3 Канал 3
3	Опора ane	Канал 3 Канал 2 Канал 3
4	Но анэ	Канал 3 (Канал 2 ) 2 Канал 3
5	Пент анэ	Канал 3 (Канал 2 ) 3 Канал 3
6	шестигранник ane	Канал 3 (Канал 2 ) 4 Канал 3
7	Hept ane	Канал 3 (Канал 2 ) 5 Канал 3
8	окт анэ	Канал 3 (Канал 2 ) 6 Канал 3
9	Non ane	Канал 3 (Канал 2 ) 7 Канал 3
10	дек анэ	Канал 3 (Канал 2 ) 8 Канал 3
11	Undec ane	Канал 3 (Канал 2 ) 9 Канал 3
12	Dodec ane	Канал 3 (Канал 2 ) 10 Канал 3

Изомерия

Все алканы с 4 или более атомами углерода в них обнаруживают структурную изомерию .Это означает, что для каждой молекулярной формулы можно нарисовать две или несколько различных структурных формул.

Например, C ₄ H ₁₀ может быть любой из этих двух разных молекул:

Они называются соответственно бутан и 2-метилпропан .

Обозначение структурных изомеров алканов

Номенклатура становится более сложной, если алканы разветвляются.В таком случае есть несколько правил, которым вы должны следовать, чтобы дать алкану правильное название.

1. Найдите самую длинную углеродную цепочку в молекуле. Количество атомов углерода в самой длинной цепочке становится родительским именем (см. Таблицу выше)
2. После нахождения родительской цепи вы нумеруете родительскую цепь, начиная с конца, ближайшего к первому заместителю (заместитель — это любой фрагмент, который выступает за основную цепь).
3. Далее определите названия всех заместителей . Заместители названы так, как если бы часть была отдельной молекулой, за исключением того, что используется суффикс ил, а не ане. Таким образом, двухуглеродный заместитель будет этильным заместителем (а не этановым заместителем).
4. Поместите заместители в алфавитном порядке (например, этил перед метилом) перед именем родителя.
5. Затем определите положения всех заместителей в названии, поставив перед ним номер атома углерода, в котором заместитель присоединяется к родительской цепи.Например, 2-метилгептан указывает на то, что метильный заместитель присоединен к атому углерода номер 2.

Применение правил

Теперь попробуйте применить эти правила, чтобы назвать следующую молекулу (это не так сложно, как может показаться).

Сделайте это шаг за шагом, как описано выше.

1) Найдите самую длинную углеродную цепь в молекуле. Во-первых, начните с поиска родительской цепи в молекуле, то есть максимально длинной цепи соединяющих углеродов.Обратите внимание, что родительская цепочка не обязательно является цепочкой, которая просто следует слева направо. Например, если вы посчитаете количество атомов углерода в этой молекуле слева направо, вы получите 7 атомов углерода. Однако это не родительская цепочка! Если вы начнете слева, а затем посчитаете, где разветвляется молекула, вы обнаружите, что на этом пути есть 8 атомов углерода. Это самая длинная цепь (не обманывайте себя профессорами, которые прячут атомы углерода в ответвлениях), и, следовательно, родительской цепью является октан (см. Таблицу выше).

2) Пронумеруйте родительскую цепочку. Второй шаг — пронумеровать атомы углерода в родительской цепи, начиная с конца, ближайшего к первому заместителю. Важно пронумеровать молекулу с правильного конца (другими словами, в этом примере вы нумеруете алкан справа налево или слева направо). Следуя этому правилу, на этой молекуле вы нумеруете справа налево, так как 2-углеродный заместитель ближе к этому концу.

Правильная нумерация	Неверная нумерация

3.Назовите все заместители. Затем вы указываете названия заместителей. В этом случае единственным заместителем является 2-углеродная группа при 4-м атоме углерода. Это этильная группа.

4. Расположите заместители в алфавитном порядке. Следующий шаг — расположить заместители в алфавитном порядке (т.е. этил перед метилом), но, поскольку есть только один заместитель, в этом нет необходимости.

5. Найдите заместитель в родительской замене, присвоив ему номер .Таким образом, правильная номенклатура этого алкана — 4-этилоктан. Обратите внимание, что для отделения числа от заместителя используется тире.

Циклоалканы снова содержат только углерод-водородные связи и одинарные углерод-углеродные связи, но на этот раз атомы углерода объединены в кольцо. Самый мелкий циклоалкан — это циклопропан.

Если вы посчитаете атомы углерода и водорода, вы увидите, что они больше не соответствуют общей формуле C _n H _{2n + 2} .Соединив атомы углерода в кольцо, вы должны были потерять два атома водорода.

Вам он вряд ли когда-нибудь понадобится, но общая формула циклоалкана: C _n H _2n .

Не думайте, что это все плоские молекулы. Все циклоалканы, начиная с циклопентана и выше, существуют в виде «сморщенных колец».

Циклогексан, например, имеет кольцевую структуру, которая выглядит следующим образом:

Эта форма циклогексана известна как «стул» — из-за своей формы, которая отдаленно напоминает стул.

Правила ИЮПАК по номенклатуре циклоалканов

1. Для монозамещенного циклоалкана кольцо дает корневое имя, а замещающая группа называется обычным образом. Номер места указывать не нужно.
2. Если алкильный заместитель является большим и / или сложным, кольцо может быть названо группой заместителя в алкане.
3. Если в кольце присутствуют два разных заместителя, они перечислены в алфавитном порядке, и первый указанный заместитель назначен углероду №1.Затем нумерация атомов углерода в кольце продолжается в направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки), которое дает второму заместителю более низкий возможный номер местоположения.
4. Если в кольце присутствует несколько заместителей, они перечислены в алфавитном порядке. Номера местоположений присваиваются заместителям, так что один из них находится на атоме углерода №1, а другие местоположения имеют минимально возможные номера, считая либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки.
5.Имя собрано, перечисляя группы в алфавитном порядке и присваивая каждой группе (если их две или более) номер местоположения. Приставки ди, три, тетра и т. Д., Используемые для обозначения нескольких однотипных групп, не учитываются при алфавитном расположении.

Алкен

Другая серия соединений называется алкенов . Они имеют общую формулу: C _n H _2n .У алкенов меньше атомов водорода, чем у алканов. Оставшиеся дополнительные валентности образуют двойных связей между парой атомов углерода. Двойные связи более реакционноспособны, чем одинарные, что делает алкены химически более реактивными.

Правила ИЮПАК по номенклатуре алкенов и циклоалкенов

1. Суффикс ene (окончание) указывает на алкен или циклоалкен.
2. Самая длинная цепь, выбранная для корневого имени, должна включать обоих атомов углерода двойной связи .
3. Корневая цепь должна быть пронумерована от конца, ближайшего к атому углерода с двойной связью . Если двойная связь находится в центре цепи, правило ближайшего заместителя используется для определения конца, с которого начинается нумерация.
4. Меньшее из двух чисел, обозначающих атомы углерода двойной связи, используется в качестве локатора двойной связи. Если присутствует более одной двойной связи, соединение называется диеном, триеном или эквивалентным префиксом, указывающим количество двойных связей, и каждой двойной связи присваивается номер локатора.
5. В циклоалкенах атомам углерода с двойной связью назначены положения кольца №1 и №2. Какой из двух является №1, может быть определено правилом ближайшего заместителя.
6. Группы заместителей, содержащие двойные связи:
H ₂ C = CH– Винильная группа
H ₂ C = CH – CH ₂ — Аллильная группа

Алкины

Третья серия — это алкинов .Они имеют следующую формулу: C _n H _2n-2 .

Алкины имеют два атома углерода, соединенных тройной связью. Это очень реактивно, что делает эти соединения нестабильными.

Правила ИЮПАК по номенклатуре алкинов

1. Суффикс ин (окончание) указывает на алкин или циклоалкин.
2. Самая длинная цепь, выбранная для корневого имени, должна включать обоих атомов углерода тройной связи .
3. Корневая цепь должна быть пронумерована от конца, ближайшего к атому углерода с тройной связью . Если тройная связь находится в центре цепи, правило ближайшего заместителя используется для определения конца, с которого начинается нумерация.
4. Меньшее из двух чисел, обозначающих атомы углерода тройной связи, используется в качестве локатора тройной связи.
5. Если присутствует несколько множественных связей, каждой должен быть присвоен номер локатора. Двойные связи предшествуют тройным связям в названии ИЮПАК, но цепь нумеруется от конца, ближайшего к кратной связи, независимо от ее природы.
6. Поскольку тройная связь линейна, она может быть размещена только в кольцах с числом атомов углерода более десяти. В простых циклоалкинах атомам углерода с тройной связью назначены кольцевые положения №1 и №2. Какой из двух является №1, может быть определено правилом ближайшего заместителя.
7. Группы заместителей, содержащие тройные связи:
HC≡C– Этинильная группа
HC≡CH – CH ₂ — Пропаргильная группа

Проблем:

1. Изобразите структурную формулу 2-бром-4,4-дихлор-5,5-диметилгептана

2. Изобразите структурную формулу для 4-бром-1-этилциклопентена

3. Изобразите структурную формулу 7-метил-6-октен-1,3-диина

Углеводородов

16.1 Углеводороды

Цели обучения

1. Укажите алканы, алкены, алкины и ароматические соединения.
2. Перечислить некоторые свойства углеводородов.

Простейшие органические соединения состоят всего из двух элементов: углерода и водорода. Эти соединения называются углеводородами. Органическое соединение, состоящее из углерода и водорода. Сами углеводороды делятся на два типа: алифатические углеводороды и ароматические углеводороды.Алифатические углеводороды Углеводород на основе цепочек атомов C. представляют собой углеводороды на основе цепочек атомов C. Есть три типа алифатических углеводородов. Алканы — алифатический углеводород с одинарными ковалентными связями. представляют собой алифатические углеводороды только с одинарными ковалентными связями. Алкены — алифатический углеводород, содержащий двойную связь C – C. представляют собой углеводороды, содержащие по крайней мере одну двойную связь C – C, и алкины — алифатический углеводород, содержащий тройную связь C – C. углеводороды, содержащие тройную связь C – C.Иногда мы находим алифатический углеводород с кольцом из атомов углерода; эти углеводороды называют циклоалканов (или циклоалкенов или циклоалкинов ).

Ароматические углеводороды Углеводород, содержащий бензольное кольцо. имеют специальное шестиуглеродное кольцо, называемое бензольным кольцом . Электроны в бензольном кольце обладают особыми энергетическими свойствами, которые придают бензолу физические и химические свойства, заметно отличающиеся от алканов. Первоначально термин ароматический использовался для описания этого класса соединений, потому что они были особенно ароматными.Однако в современной химии термин ароматический означает наличие шестичленного кольца, которое придает молекуле различные уникальные свойства.

У простейших алканов атомы C связаны в прямую цепь; они называются нормальными алканами. Они названы в соответствии с количеством атомов углерода в цепи. Самый мелкий алкан — метан:

Чтобы образовать четыре ковалентные связи, атом C соединяется с четырьмя атомами H, образуя молекулярную формулу метана CH ₄ .Однако диаграмма для метана вводит в заблуждение; четыре ковалентные связи, образующиеся атомом C, ориентированы в трех измерениях по направлению к углам тетраэдра. Лучшее представление молекулы метана показано на рисунке 16.1 «Трехмерное представление метана».

Следующий по величине алкан имеет два атома углерода, ковалентно связанные друг с другом. Чтобы каждый атом C образовал четыре ковалентные связи, каждый атом C должен быть связан с тремя атомами H. Полученная молекула, формула которой C ₂ H ₆ , представляет собой этан:

Пропан имеет основу из трех атомов C, окруженных атомами H.Вы должны убедиться, что молекулярная формула пропана — C ₃ H ₈ :

Диаграммы, представляющие алканы, называются структурными формулами. Диаграмма, которая показывает, как атомы в молекуле связаны. потому что они показывают структуру молекулы. По мере того, как молекулы становятся больше, структурные формулы становятся все более и более сложными. Один из способов обойти это — использовать сжатую структурную формулу — список атомов, связанных с каждым атомом углерода в цепи., в котором перечислены формулы каждого атома углерода в основной цепи молекулы. Например, конденсированная структурная формула для этана: CH ₃ CH ₃ , а для пропана — CH ₃ CH ₂ CH ₃ . Таблица 16.1 «Первые 10 алканов» дает молекулярные формулы, сжатые структурные формулы и названия первых 10 алканов.

Таблица 16.1 Первые 10 алканов

Молекулярная формула	Концентрированная структурная формула	Имя
Канал 4	Канал 4	метан
C 2 H 6	Канал 3 Канал 3	этан
C 3 H 8	Канал 3 Канал 2 Канал 3	пропан
C 4 H 10	Канал 3 Канал 2 Канал 2 Канал 3	бутан
C 5 H 12	Канал 3 Канал 2 Канал 2 Канал 2 Канал 3	пентан
C 6 H 14	Канал 3 (Канал 2 ) 4 Канал 3	гексан
C 7 H 16	Канал 3 (Канал 2 ) 5 Канал 3	гептан
C 8 H 18	Канал 3 (Канал 2 ) 6 Канал 3	октановое число
C 9 H 20	Канал 3 (Канал 2 ) 7 Канал 3	нонан
C 10 H 22	Канал 3 (Канал 2 ) 8 Канал 3	декан

Поскольку алканы имеют максимально возможное количество атомов H в соответствии с правилами ковалентных связей, алканы также называют насыщенными углеводородами — углеродным соединением с максимально возможным числом атомов H в своей формуле..

Алкены имеют двойную связь C – C. Поскольку они имеют меньше максимально возможного количества атомов H, они называются ненасыщенными углеводородами. Углеродное соединение с меньшим, чем максимально возможное количество атомов H в его формуле. Наименьший алкен — этен — имеет два атома углерода и также известен как его общее название этилен:

Следующий по величине алкен — пропен — имеет три атома углерода с двойной связью между двумя атомами углерода. Он также известен как пропилен:

Что вы заметили в названиях алканов и алкенов? Названия алкенов такие же, как и соответствующие им алканы, за исключением того, что окончание — ene , а не — ane .Как мы увидим, использование стержня для обозначения количества атомов C в молекуле и окончания для обозначения типа органического соединения является обычным явлением в органической химии.

С появлением следующего алкена, бутена, мы начинаем видеть главную проблему с органическими молекулами: выбор. С четырьмя атомами C двойная связь C – C может проходить между первым и вторым атомами C или между вторым и третьим атомами C:

(Двойная связь между третьим и четвертым атомами углерода такая же, как между первым и вторым атомами углерода, только перевернутая.) Правила наименования в органической химии требуют, чтобы эти два вещества имели разные названия. Первая молекула называется 1-бутен , а вторая молекула — 2-бутен . Число в начале названия указывает на происхождение двойной связи. Наименьшее возможное число используется для нумерации функции в молекуле; следовательно, называть вторую молекулу 3-бутеном было бы неправильно. Числа — общие части названий органических химических веществ, потому что они указывают, какой атом углерода в цепи содержит отличительную особенность.

Соединения 1-бутен и 2-бутен имеют разные физические и химические свойства, даже несмотря на то, что они имеют одинаковую молекулярную формулу — C ₄ H ₈ . Различные молекулы с одинаковой молекулярной формулой называются изомерами. Молекула с той же молекулярной формулой, что и другая молекула, но с другой структурой. Изомеры распространены в органической химии и вносят свой вклад в ее сложность.

Пример 1

На основании названий молекул бутена предложите название для этой молекулы.

Решение

С пятью атомами C мы будем использовать стержень pent -, а с двойной связью C – C это алкен, поэтому эта молекула является пентеном. При нумерации атомов C мы используем число 2 , потому что это нижняя возможная метка. Итак, эта молекула называется 2-пентеном.

Проверьте себя

На основании названий молекул бутена предложите название для этой молекулы.

Ответ

3-гексен

Алкины с тройной связью C – C названы аналогично алкенам, за исключением того, что их названия заканчиваются на — yne . Самый мелкий алкин — этин, также известный как ацетилен:

Пропин имеет структуру

С бутином нам нужно начать нумерацию позиции тройной связи, как мы это делали с алкенами:

Ароматические соединения содержат бензольное звено.Сам бензол состоит из шести атомов C в кольце с чередующимися одинарными и двойными связями C – C:

Чередующиеся одинарные и двойные связи C – C придают бензольному кольцу особую стабильность, и оно не реагирует как алкен, как можно было бы предположить. Бензол имеет молекулярную формулу C ₆ H ₆ ; в более крупных ароматических соединениях другой атом заменяет один или несколько атомов H.

Какими бы фундаментальными ни были углеводороды для органической химии, их свойства и химические реакции довольно банальны.Большинство углеводородов неполярны из-за близкой электроотрицательности атомов C и H. По существу, они очень мало растворяются в H ₂ O и других полярных растворителях. Небольшие углеводороды, такие как метан и этан, являются газами при комнатной температуре, тогда как более крупные углеводороды, такие как гексан и октан, являются жидкостями. Даже более крупные углеводороды являются твердыми веществами при комнатной температуре и имеют мягкую воскообразную консистенцию.

Углеводороды довольно инертны, но они участвуют в некоторых классических химических реакциях.Одной из распространенных реакций является замещение атомом галогена путем объединения углеводорода с элементарным галогеном. Иногда для ускорения реакции используют свет, например, между метаном и хлором:

Ch5 + Cl2 → легкий Ch4Cl + HCl

Галогены также могут реагировать с алкенами и алкинами, но реакция другая. В этих случаях галоген реагирует с двойной или тройной связью C – C и внедряется на каждый атом C, участвующий в кратных связях. Эта реакция называется реакцией присоединения. Реакция молекулы галогена через двойную или тройную связь C – C.. Один из примеров —

Условия реакции обычно мягкие; во многих случаях галоген самопроизвольно реагирует с алкеном или алкином.

Водород также может быть добавлен через кратную связь; эта реакция называется реакцией гидрирования. Реакция водорода через двойную или тройную связь C – C, обычно в присутствии катализатора. Однако в этом случае условия реакции могут быть не мягкими; может потребоваться высокое давление газа H ₂ .Платиновый или палладиевый катализатор обычно используется для ускорения реакции:

Ч3 = Ч3 + ч3 → металлический катализатор Ч4Ч4

Наиболее распространенной реакцией углеводородов является горение, которое представляет собой комбинацию углеводорода с O ₂ с образованием CO ₂ и H ₂ O. Сжигание углеводородов сопровождается выделением энергии и первичный источник производства энергии в нашем обществе (Рисунок 16.2 «Горение»). Например, реакция горения бензина, которую можно представить как C ₈ H ₁₈ , выглядит следующим образом:

2C ₈ H ₁₈ + 25O ₂ → 16CO ₂ + 18H ₂ O + ~ 5060 кДж

Основные выводы

• Простейшие органические соединения — это углеводороды, состоящие из углерода и водорода.
• Углеводороды могут быть алифатическими или ароматическими; алифатические углеводороды делятся на алканы, алкены и алкины.
• Сжигание углеводородов — основной источник энергии для нашего общества.

Упражнения

1. Определите углеводород . Какие два основных типа углеводородов?

2. Какие три различных типа алифатических углеводородов? Как они определены?

3. Укажите, является ли каждая молекула алифатическим или ароматическим углеводородом; если алифатический, идентифицируйте молекулу как алкан, алкен или алкин.

4. Укажите, является ли каждая молекула алифатическим или ароматическим углеводородом; если алифатический, идентифицируйте молекулу как алкан, алкен или алкин.

5. Укажите, является ли каждая молекула алифатическим или ароматическим углеводородом; если алифатический, идентифицируйте молекулу как алкан, алкен или алкин.

6. Укажите, является ли каждая молекула алифатическим или ароматическим углеводородом; если алифатический, идентифицируйте молекулу как алкан, алкен или алкин.

7. Назовите и нарисуйте структурные формулы для четырех самых маленьких алканов.

8. Назовите и нарисуйте структурные формулы для четырех наименьших алкенов.

9. Что означает термин ароматический относительно органической молекулы?

10. Что означает термин нормальный , когда он используется для алканов?

11. Объясните, почему название 1-пропен неверно.Какое собственное название этой молекулы?

12. Объясните, почему название 3-бутен неверно. Какое собственное название этой молекулы?

13. Назовите и нарисуйте структурную формулу каждого изомера пентена.

14. Назовите и нарисуйте структурную формулу каждого изомера гексина.

15. Напишите химическое уравнение реакции метана и брома.

16. Напишите химическое уравнение реакции этана и хлора.

17. Изобразите структуру продукта реакции брома с пропеном.

18. Изобразите структуру продукта реакции хлора с 2-бутеном.

19. Изобразите структуру продукта реакции водорода с 1-бутеном.

20. Изобразите структуру продукта реакции водорода с 2-пентеном.

21. Напишите вычисленное химическое уравнение горения гептана.

22. Напишите вычисленное химическое уравнение горения нонана.

ответов

1. органическое соединение, состоящее только из углерода и водорода; углеводороды алифатические и ароматические углеводороды

3. 1. алифатический; алкан
   2. ароматический
   3. алифатический; алкен
5. 1. алифатический; алкан
   2. алифатический; алкен
   3. ароматический

9. Ароматический означает, что в молекуле есть бензольное кольцо.

11. 1 не требуется. Название соединения — просто пропен .

15. CH ₄ + Br ₂ → CH ₃ Br + HBr

21. C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ → 7CO ₂ + 8H ₂ O

.