Орайласдиендердіңполимерденуі. Каучуктар.

Дивинилжәнеизопренбасқақанықпағанқосылыстарменполимерленугежәнеполимерлестіругеқатысыпкаучуктартүзеді.

Каучуктар – иілгішжоғарымолекулалыматериалдар (эластомерлер), вулканизациялау (күкіртпенқыздырып) тәсіліарқылыоларданрезеңкеалынады.

Табиғикаучуктар – өзініңхимиялыққұрамыжағынанжоғарымолекулалықанықпағанкөмірсутек (С₅Н₈)_n, мұндағы n мәні 1000-3000 аралығында. Олқайталаныпотыратын 1, 4-цис-изопрентізбегінентұрадыжәнестереореттіқұрылыстаболады:

Синтездік каучукты (С.В.Лебедев) дивинилді полимерлер арқылы алады. Катализатор – металл күйінде натрий катысында жүратін полимерлену процесі 1,2 және 1,4-қосылу арқылы жүреді:

Алкиндер (ацетиленді көмірсутектер)

Алкиндер (ацетиленді көмірсутектер) –молекулаларында бәр үш байланыс болатын қанықпаған алифатты көмірсутектер. Алкиндендің жалпы формуласы С_пН_2п.₂. Олардың қарапайым өкілдері:

Қалыпты жағдайда алкиндер С₂Н₂-С₄Н₆ - газдар, С₅Н₈-С₁₅Н₂₈ - сұйықтар, С₁₆Н_ЗОбастап –қатты заттар. Сәйкес алкендерге қарағанда алкиндердің қайнау және балқу температуралары жоғары.

Алкиндер мұнай фракцияларының пиролизі процесі кезінде түзіледі, сондай-ақ реакцияға түсу қабілетінің жоғары болуына байланысты органикалық және мұнай химиясының бағалы шикізаты бола отырып полимерлену, қосылу, конденсациялану және басқа да көптеген реакцияларға қатысады.

Алкиндер органикалық еріткіштерде жақсы, ал суда нашар ериді.

Химиялық қасиеттері алкендерге ұқсас, олардың қанықпағандығымен сипатталады. Оларға түбекті изомерия, үш байланыстың арасындағы аралық измерия тән:

Алкиндерге алкендер сияқты барлық қосылу реакциялары тән, бірақ оларға реагенттің бірінші молекуласы қосылғаннан кейін реагенттің екінші молекуласымен таға да қосылу реакциясына түсуі мүмкін бір p–байланыс (алкин алкенге айналады) қалады. Алкендер қосылу – сутектену, галогендеу, гидрогалогендеу және басқа да реакцияларға оңай түседі.

Металл күйіндегі катализаторлар (Pt, Ni) қатысында алкиндер алкен (бірінші p–байланыс үзіледі), одан кейін алкан (екінші p–байланыс үзіледі) түзе отырып сутекті қосып алады:

Белсенділігі төмендеу катализатор [Pd/CaCO₃/Pb(CH₃COO)₂қолданғанада сутектеу алкендер түзілу сатысында тоқтайды.

Судың қосылуы сынап (II) тұзы катализаторының қатасында жүзеге асады да, сірке альдегидіне (ацетилен жаңдайында) изомерланатін тұрақсыз қанықпаған спирт түзеді:

Немесе кетонға (басқа алкиндер жағдайында) изомерленетін тұрақсыз қанықпаған спирт түзеді:

Ацетилендікөмірсутектерүшбайланыстыңболусалдарынанбірнешебағыттажүруімүмкінполимерленуреакциясынабейімболады.

CuCl аммиак-сулы ерітіндісі әсерінен димерлеу:

НОСН + НС=СН--->Н₂С=СН-ОСН (винилацетилен)

Ацетиленді белсендірілген көмір үстінде тримерлеу бензол (Зелинский реакциясы) түзілуіне әкеледі:

Ацетилентұйықта, сызықтыдақұрылыстыболатынкөптармақтымолекулалартүзуімүмкін:

... -СН=СН-СН=СН-СН=СН-...

(мұндай полимерлер жартылай өткізгіштік қасиет көрсетеді).

Ацетиленнің сутекті атомдары ацетиленидтер түзе отырып металдармен орын басуы мүмкін. Ацетиленге металл күйіндегі натриймен немесе натрий амидімен әсер еткен натрий ацелилениді түзіледі.

Егер үш байланыс тізбектің соңында болмаса, онда ол қышқылдық қасиет көрсетпейді де (сутектің қозғалғыш атомы болмайды), ацетиленид түзілмейді.

Ацетилен ауада көп күйе бөліп, ал оттекте көз қарықтыратын ақ жалын шығарып жанады және көп ммөлшерде жылу шығарады.

Ацетилен мен оттек қоспасы жанғанда температура 3150°С -ға дейін жетеді, сондықтан да ацетиленді металдарды кесу және пісіруде қолданады. Бұдан басқа да ацетилен әртүрлі заттардың органикалық синтезінде, мысалы, сірке қышқылын, 1, 1, 2, 2-тетрахлорэтан және т.б. синтездеуде қолданылады. Синтездік каучук, поливинилхлорид және басқа да полимерлер алуда басты шикізат ретінде пайдананылады.

Ароматты көмірсутектер (арендер)

Ароматты қосылыстар (грек тілінде aroma–хош иісті), молекулаларының құрамында ерекше байланысқан циклді атомдар тобы – бензол ядросы бар карбоциклді қосылыстар; мұндай жүйенің р-электрондары тұрақты, тұйық, электрондық қауыз түзеді. Ароматты көмірсутектердің ең қарапайым өкілі – бензол (I). Ароматты көмірсутектердің халықаралық атауы – арендер. Арендерге сонымен қатар нафталин (II), антрацен (III), фенантрен (IV) және құрамында конденсирленген бензол сақиналары болатын қосылыстар және олардың әртүрлі туындылары жатады.

Алкандар мен нафтендерге қарағанда мұнай құрамында арендер аз болады және олар әртүрлі гомологтық қатар түрінде берілген. Ароматты көмірсутектердің жалпы формуласы С_nН_2n-6.

Ароматты көмірсутектердің өкілдері –бензол және оның гомологтарының құрылысы тұйық түзбекті. Бензолдың кейбір туындыларының жағымды иісі болады. Сондықтан да бұл қосылыстардың атауы ароматты көмірсутектер.

Бензолдың құрылысы. Бензол С₆Н₆ молекуласында алты көміртек атомы бар ароматты көмірсутектердің негізгі өкілі болып табылады.

Бензол молекуласының құрылымдық формуласы көміртек атомдарының арсында кезектескен қос және бір байланыстарынан тұрады:

Ароматты көмірсутектердің өзіне тән иісі бар, сұйық немесе қатты заттар. Ароматты көмірсутектер судан жеңіл және онда ерімейді, бірақ органикалық еріткіштерде – спиртте, эфирде, ацетонда жақсы ериді. Бензол және оның гомологтары көптеген органикалық заттардың еріткіштері болып табылады. Арендер өздерінің молекулаларында көміртектің көп мөлшері болатындықтан олар жалын шығарып жанады.

Ароматты көмірсутектердің рационалды атауын әдетте бензол атауына қарап, бензол молкуласындағы сутек атомының орнын басатын бір немесе бірнеше радикалдардың атауын қосып оқиды. Мұнымен қатар бензол гомологын сутек атомы бензол – С₆Н₅ қалдығымен алмасқан фенил деп аталатын май қатарындағы көмірсутек туындылары ретінде қарастырады. Сонда С₆Н₅-СН₃ көмірсутегі фенилметан деп аталады.

Эмпирикалық атаулары: метилбензол – толуол; диметилбензол – ксилол және т.с. атайды.

Ароматты көмірсутектер қатарына екі немесе одан да көп орынбасарлардың бір-бірімен орналасуы бойынша байланысты болатын изомерия құбылысымен көп кездесуге болады. Бензол сақинасында екі бірдей орынбасары болатын арендерді орто- (1,2-изомер), мета- (1, 3-изомер) және пара- (1,4-изомер) жұрнақтарын қосу арқылы атайды.

Қарастырылған изомериядан басқа ароматты көмірсутектер тобында измерияның басқа түрлері де болуы мүмкін. Бір этил радикалы бар этилбензол С₆Н₅-С₂Н₅, екі метил радикалы бар диметилбензолға – С₆Н₄-(СН₃)₂ изомер, екі қосылыстың да жалпы формуласы С₈Н₁₀.

Атауларының алдындағы қысқартылған бір әріп о – орто, м – мета және n – пара изомерлерді білдіреді.

Ароматты көмірсутектерді мұнай фракцияларына бөлінуіне байланысты үш топқа бөлуге болады:

1) ароматты көмірсутектері (көбінесе, полициклді) жоғары фракцияларында шоғырланған мұнайлар. Бұл тығыздығы >0,9 болатын ауыр шайырлы мұнайлар;

2) Ароматты көмірсутектері ортаңғы фракцияларында шоғырланған мұнайлар. Осы екі түрге қатысты мұнайлар нафтенді және нафтенді-ароматты мұнайға жатады;

3) Ароматты көмірсутектері жеңіл фракциясында шоғырланған (300⁰С-қа дейін) мұнайлар. Бұл парафинді мұнайлар. Жоғары фракцияларында конденсирленген сақиналы полициклді көмірсутектер гомологтарының аздаған мөлшері болады.

200⁰С-қа дейінгі фракцияларда (бензин фракциялары) тек қана бензол гомологтары болады. Мұнайда бензолдың С₉-бен бірге барлық гоммлогтары табылған. Бүйір тізбегінде 4 немесе одан да көп көміртек атомы болатын бензолдың моно- орын басқан гомологтары аз кедеседі. Ең көп таралғандары толуол, этилбензолғ ксилолдар, одан кейін триметилбензол, әрі қарай кумол, пропилбензол, метилэтилбензол болып кете береді.

200-350⁰С фракцияларда молекулаларының құрамы С₇ болатын алкил және метил тобынан тұратын екі және үш орын басқан алкилбензолдар болады. Бұл фракцияларда бензол гомологтарынан басқа нафталин гомлогтары (моно-, би-, три- және тетраметилнафталиндер) кездеседі.

Ортаңғы фракцияда ароматты көмірсутектердің мөлшері сол мұнайдан алынған бензин фракциясына қарағаанда жоғары және 15-35% аралығында болады. Мұнайдың жоғары фракциясында конденсирленген бензол сақинасыанан тұратын күрделі полициклді ароматты көмірсутектер анықталған.

Олар нафталиннің, дифинилдің, аценафталиннің, антраценнің, фенентреннің, пириннің, бензантраценнің, хризеннің, периленнің гомологтары болып табылады.

Химиялық қасиеттері. Бензол ядросының беріктігі жоғары, мұны ароматты көмірсутектердің орын басу реакциясына бейімділігімен түсіндіруге болады. Орын басу реакциясына бейім алкандарға қарағанда ароматты көмірсутектердің ерекшелігін ядродағы сутек атомының өте қозғалғыштығымен түсіндіруге болады, сондықтан галогендеу, нитрлеу, сульфирлеу және басқа реакциялар алкандарға қарағанда жақсы жүреді.

Темір (III) тұздары – катализаторы қатысында бензол орын басу реакцияына түседі:

С₆Н₆+НВr ®С₆Н₅Вr + НВr

Бензол осылайша хлормен де әрекеттеседі.

Егер бензолға азот және күкірт қышқылдарының қоспасымен әсер етсе нитробензол түзіледі:

С₆Н₆+НNO₃ С₆Н₅ NO₂ + Н₂О

Бензол гомологтары орын басу реакциясына оңай қатысады. Мысалы, метилбензол (толуол) С₆Н₅СН₃ бензолға қарағанда нитрлеу реакциясына оңай түсіп, 2,4,6-тринитротолуол (тротил, тол) түзеді.

Бақылау сұрақтары:

1. Табиғи мұнайдың құрамында алкендер болады ма?

2. Алкендердің негізгі химиялқ қасиеттерін атап көрсетіңіз.

3. Алкадиендер мен алкиндердің химиялық қасиеттері.

4. Мұнайдағы ароматты, гибридті және аралас құрылысты көмірсутектер. Олардың қасиеттері мен бөліп алу әдістері.

Әдебиеттер тізімі:

1. Нұрсұлтанов Ғ.М. Мұнай мен газды өндіріп, өңдеу: Оқулық/ Ғ.М. Нұрсұлтанов, Қ.Н. Абайұлданов.

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

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

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

Дәріс №10.

Тақырыбы:Мұнай фракциялары мен мұнай өнімдерінің химиялық құрамы мен оларды анықтау әдістері

Жоспар:

1. Мұнай фракциялары мен мұнай өнімдерінің топтық көмірсутектік құрамы, жеке құрамы және құрылымдық-топтық құрамдары және оларды анықтау әдістері

2. Бензиндік фракцияның топтық және жекелеген топтық құрамдарын анықтау

3. Керосин – газоильдік фракцияның жекелеген топтық құрамдарын анықтау.

4. Май фракцияларының құрылымдық-топтық құрамдарын анықтау

Глоссарилер:

Бромдық (йодтық) саны - қосымша және мақсатты тәжірибенің арақатынасында орташа молекулалық салмағын (М) біле отырып, қанықпаған көмірсутектердің салмақ проценттін (N) анықтау.