ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік материалдары

«Органикалық заттардың химиясы және физикасы»

мамандығы үшін

Семей

1 ӘЗІРЛЕНГЕН

2 ТАЛҚЫЛАНДЫ

2.1 Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университетінің химия кафедрасының отырысында
« » 2012 ж., № хаттама
Кафедра меңгерушісі, доцент Яшкарова М.Ғ.

МАЗМҰНЫ:
1 . Дәрістер.......................... ................................................................................ 4

2. Зертханалық жұмыстар...................................................................................33

3. СӨЖ..................................................................................................................47

1. 
   Дәрістер (қысқаша конспект).
   

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Мұнайдың ғылыми жіктелуі

2. Мұнайдың технологиялық жіктелуі

3. Мұнайдың түзілуі

4. Мұнай және мұнай өнімдерінің физика-химиялық қасиеттері

1) ең алғаш ұсынған тығыздық бойынша жіктеу. Мұнайдың үш түрі болады: а) жеңіл, (бензин фракциясы көп);

б) ауырлау,

в) ауыр, (шайыр заттар көп)

2) Химиялық жіктеу. Мұны ұсынған Горное Бюро США. Бұл жүктеу негізінде тығыздық пен көмірсутектік құрама арасында тәуелділік жатыр. Мұнайдың екі фракциясы зерттеледі. Олардың тығыздығы анықталып, мұнай үш кластың біреуіне жатқызылады.

3) Химиялық құрамы бойынша жіктеу. Бұл жіктеу негізінде мұнай құрамында қандай көмірсутек класы көп болатыны алынған. Бұл жіктеу бойынша алты класс болады:

1. парафиндік;

2. парафиндік-нафтендік;

3. нафтендік;

4. парафиндік-нафтендік-ароматтық;

5. нафтендік-ароматтық;

6. ароматтық.

Мұнайдың технологиялық жіктелуі
1967 жылы Совет Одағында енгізілген. Бұл жіктеу бойынша мұнайды бөледі:

1) кластарға, мұнайдағы, бензиндегі, реактивті және дизельді жанармайдағы күкірт мөлшері бойынша;

2) типтерге, 350°С-ге дейінгі фракцияның шығымы;

3) топтарға, базалық майлар мөлшері бойынша;

4) топшаларға, базалық майлардың тұтқырлық мөлшері бойынша.
Мұнайдың түзілуі
а) Мұнайдың бейорганикалық түзілуінің үш түрлі гипотезасы:

1) Соколовтың космостық гипотезасы (1992 ж)

2) Менделеевтың карбидтік гипотезасы (1978ж)

3) Кудрявцевтың магмалық гипотезасы

Ең алғаш мұнайдың органикалық түзілуі жайлы ұсынған Ломоносов болған. Органикалық теория бойынша мұнайдың түзілуінің көзі бұл төмен өсімдіктік және жануарлардың, организмдердің органикалық қалдықтары. Бұлар суда өмір сүрсе планктон, судың түбінде өмір сүрсе бентос деп аталады. Бастапқы түзілген субсрат бактериялар әсерінен бактериялық биомассаға айналады. Сондай-ақ, полимерлену мен поликонденсация жүреді. Нәтижесінде хераген түзіледі. Хераген жер жынысына сорбцияланып, органо-минералды комплекс түзеді. Тереңдікке – қысым мен температураға байланысты мынадай сатылар болады:

а) 1,5-2 км тереңдік, декарбоксильдеу, дегидротация, шеткі функционалдық топтардың түзілуі жүреді.

б) 2-3 км тереңдік, 80-170°С температура керогеннің деструкциясы жүреді. Битумоидтар түзіледі.

в) МБФ аяқталған соң 4-6 км 250°С кероген өзгеріске ұшырайды:

1) кокстік сатысы;

2)көмірсутектік газдар көп түзіледі, яғни бұл саты газ түзілуінің басты фазасы ГБФ.

г) 6 км-ден артық тереңдікте,мұнда газ өнімдерін жоғалтып, көмірге айналады. Бұл саты антрацит сатысы деп аталады.
Мұнай және мұнай өнімдерінің физика-химиялық қасиеттері
а)Салыстырмалы тығыздық деп зат тығыздықтарының стандартты зат тығыздықтарына қатынасы.

б)Молекулалық шама фракцияға кіретін заттардың орташа молекулалық массасын көрсетеді. Яғни фракцияның құрамын сипаттайды. Молекулалық массаны әр түрлі әдістермен анықтайды: криоскопиялық, эбуллиоскопиялық, т.б.

в) Тұтқырлық- сұйықтардың бір бөлігінің басқа бөлігіне қатысты жылжуына кедергі көрсету қасиеті.Үш түрлі тұтқырлық болады:

1) динамикалық;

2) кинематикалық;

3) шартты тұтқырлық;

Майлардың тұтқырлықтық температуралық қасиеттерін келесі көрсеткіштер сипаттайды:

тұтқырлық коэффициенті;

тұтқырлықтың температуралық коэффициенті:

керісінше тұтқырлықтық температуралық коэффициент сирек пайдаланылады

тұтқырлық индексі;

г) Қату, лайлану және кристалдану температуралары

д) Ұшқындану, тұтану және өздігінен тұтану температуралары

е) оптикалық қасиеттері

1) Рефракция және жарықтың сынуы

2) меншікті рефракция

3) молекулалық рефракция- меншікті рефракцияның молекулалық массаға көбейтіндісі

4) дисперсия- бұл n –нің толқын ұзындығына тәуелділігі. 3 түрлі болады:

а)орташа

б) салыстырмалы

в) меншікті

5) рефракция интерцепті немесе рефрактометриялық айырма – бұл сыну көрсеткіші мен жартылай тығыздықтың айырмасы

1. Мұнайдың парафиндік-нафтендік фракциясында қандай класс көмірсутектері бар?

2. Мұнайдың парафиндік фракциясында қандай класс көмірсутектері бар?

3. Химиялық жіктелуі бойынша мұнайдың неше класс тармағы бар?

4. Қандай температурада мұнай өнімінің салыстырмалы тығыздығы анықталады?
Мұнайдың элементтік және топтық құрамы. Оларды анықтау әдістері

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Мұнайдың элементтік құрамы

2. Мұнайдың топтық құрамын анықтау әдістері

Бензиндік фракциясының топтық құрамы

3. Жеңіл газойль фракциясының топтық құрамы

4. Май фракциясының құрылымдық-топтық құрамы
Мұнайдың және мұнай өнімдерінің негізгі элементтері көміртек және сутек.

С – 83-83%

Н – 12-14 %

Бұлардың мөлшері кейбір технологиялық процестерді есептеу үшін қажет. Кейде екуінің қатынасы пайдаланады.

Көміртек пен сутектің элементтік анализин жүргізу үшін мұнайды органикалық массасын қалдықсыз жағу керек. Сонда H₂O, CO₂ түзіледі. Осыларды сіңіріп алып, сутек пен көміртектің мөлшерін есептейді.

Сонымен қоса мұнайдың құрамына гетератом кіреді. Бірақ бұлар көмірсутектік радикалдармен байланысқан кезде осы 1 гетератомға 15-20 радикалға шейін сәйкес келеді.

Мұнайда оттекті, күкіртті қосылыстар мөлшері көп болса, онда мұнайды өңдеу кезінде қосымша құрылғылар қажет. Яғни мұнайды осы қосылыстан тазалау керек.

Күкіртті анықтау. 2 әдіспен анықталады.

1 әдіс. Бұл жеңіл мұнай өнімдері үшін пайдаланады. Лампалық әдіс деп аталады. Арнайы лампада мұнай өнімін жағады. Түзілген CO₂ абсорбердегі сода ерітіндісіне сіңіреді. Ал бұл сода ерітіндісі титрленген ерітініді болу керек. Соданың артық мөлшерін қышқылмен титрлеп, сол арқылы CO₂ мөлшерін анықтайды, ал күкірттің мөлшерін есептейді.

2 әдіс. Бұл орташа және фракцияларды анализдегенде пайдаланады. Конденсатты шаю әдісі деп аталады.

Колориметриялық бомба пайдаланады. Колориметриялық бомбаға 10 мл дистильденген су құяды. Мұнай өніміні енгізіп, оны жағады. Сонан соң бомбадағы суды және бомба қабырғасын шайған сода колбаға ауыстырылады, қышқыл қосады, қайнатып CO₂ –ны ұшырады. Сонан соң BaCl₂ қосады. Нәтижесінде BaSO₄ тұнбаға тұзіледі. Оны сүзеді, кептіреді, құрыштайды. Сосын массасын өлшейді. Сол арқылы күкірт мөлшерін есептейді.

1 әдіс. Мұнай өнімін CO₂ ағымында қатты тотықтырғышпен, мысалы CuO тотықтырады. Сондағы түзілген азот оксидтерін металдық мыспен тотықсыздандарып, азот алады.

CO₂ –ны сіңіргеннен кейін, азоттың көлемін өлшейді. Сол арқылы азот мөлшерін табады. CO₂ –ны сілтімен сіңіреді.

2 әдіс. Универсалды әдіс.

Мұнай өнімін концентрациялы күкірт қышқылымен тотықтырады. Нәтижесінде (NH₄)₂SO₄ түзіледі. Оны сілтімен өңдеп, қыздырады. Сонда аммиак ұшып шығады, сосын титрленген қышқыл ертіндісіне сіңіреді. Қышқылдың артық мөлшерін титрлеп, сол арқылы қанша аммиак және азот болғанын есептейді.

Оттекті анықтау.

Көбінесе оттектің мөлшерін 100%-тен қалған барлық элементтердің мөлшерін шегеру арқылы алады. Әрине, бұл нәтиже дәл болмайды. Себебі, әрбір анықтау қателігі оттектің мөлшеріне әсер етеді. Оттекті анықтаудың тура әдістері де бар. Бірақ олардың да дәлдігі төмен. Сондықтан жасаудың қажеті жоқ.

1. Химиялық әдістер

2. физико-химиялық әдістер

3. аралас әдіс

4. физикалық әдістер
Химиялық әдістер. Химиялық реакцияға негізделген. Анықталатын көмірсутектердің химиялық реагентпен әрекеттесуіне негізделген. Реакция нәтижесінде көлем өзгереді немесе түзілген өнім мөлшерін өлшейді. Мысалы, нитрлеу, сульфирлеу реакциялары пайдаланады.

Физико-химиялық әдістер – экстракция және адсорбция.

Аралас әдістер. Бұл ең дәл әдістер және кеңінен пайдаланады. Олар 2 әдісті бірге пайдалануға негізделген.

Физикалық әдіс. Оптикалық қасиеттерге негізделген. Жеңіл фракциялар үшін топтық құрам анықталады. Ал ауыр фракция үшін топтық құрамын анықтау қиын.

Бензиндік фракциясының топтық құрамы
Бензин 200 ⁰С шейін айдалады. Изомерлер саны көп. Мөлшерлері де алуан түрлі. Алкандардың мөлшері – 1-30% - дейін, изоалкандар 18-40%, циклоалкандар 21-75%, арендер 6-46% дейін жетеді.

Әр мұнайдың бензиндік фракциясының топтық құрамы әр түрлі болады.

Бензин құрамында арендер мөлшерін анықтау үшін бензинді 4 фракцияға бөледі:

1. Бензолдық

2. Толуолдық

3. Ксилолдық

4. Қалдықтық

Әрбір фракицядағы арендер мөлшерін аналиндік нүктелер әдісімен анықтап, бензиндегі арендердің жалпы мөлшерін табады.

Май фракциясының құрылымдық-топтық құрамы

Молекулалық массасы артқан сайын май фракциясында изомерлер саны көбейеді. Ал әрбір изомердің мөлшері аз болады, сондықтан жеке түрінде қалыпты алкандарды және кейбір изоаминдерді және арендерді идентификациялап анықтауға болады.

Фракцияның молекулалық массасы артқан сайын алкандар мен циклоалкандардың қосынды мөлшері кемиді.

Ал алкандардың циклоалкандарға қатынасы қатынасы көп өзгереді.

Гудрондар май фракциясын айдағаннан кейінгі қалдық фракция. Құрамында алкандар, арендер, шайырлар, асфальтендер болады.

Алкандар мен циклоалкандар қосынды мөлшері май фракциясынан төмен болады.

Шайырлар мұнай құрамындағы заттар, олар төмен қайнайтын алкандарда ериді. Орташа алғанда мұнайдағ шайырлар мөлшері 5-20%. Алайда кейбір мұнайда шайыр болмайды, ал кейбір мұнайда 30% немесе одан да жоғары болады. Ең көп кездесейтін гетероатом – оттек.

Асфальтендер – мұнай құрамындағы зат. Бұлар мұнайдың ең жоғары молекулалық қосылыстары. Мұнайдан бөлінген асфальтендер қатты және қара қою түсті заттар балқығанда ыдырайды.

Асфальтендердің мұнайдағы мөлшері 20% болады, кейбір мұнайда тіпті болмайды. Асфальтендер құрамында сутек мөлшері аз болады, алайда шайырға қарағанда гетероатомдар көп болады.

1. Қандай фракциялар ашық түсті дистилляттар деп аталады?

2. Қандай фракциялар гудрон деп аталады?

3. Мұнайдың керосин фракциясының көміртегі атомдарының саны келесі аралықта болады?

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Ректификация түрлері

2. Экстракция және адсорбция

3. Диффузиялық әдістер
Мұнай компоненттерін бөлудің физикалық және химиялық әдістері болады. Химиялық әдістер бөлінетін компоненттердің әртүрлі реакциялық қабілетіне негізделген. Ал физикалық әдістер екі фазадағы концентрация айырмасына негізделген.

Физикалық әдістердің 3 түрі болады:

Қарапайым әдістер – жүйеге энергия беру арқылы, фазалардағы концентрация ай ырмасын тудырады.

Күрделі әдістер - фазадағы конц. айырмасын арттыру үшін қосымша заттра пайдаланады.

Физикалық әдістерге хромотография варианттары да жатады.

Айдау және ретификация бұл молекулалық массасына және қайнау температурасына байланысты бөлу әдістері. Айдау арқылы мұнайды жеке-жеке фракцияларға бөледі. 2 түрлі айдау болады:

қарапайым айдау – сұйықты қыздырады, сонда сұйық буланады, оның буы тоңазытқыш арқылы өтіп, қысым атмосфералық болады.

молекулалық айдау – терең вакуумда жүргізіледі.

Кемшіліктері:

Еріткіштерді таңдау қиын

Еріткіштердің талғамдығы сондай жоғары емес

Еріткішті буландыруға қосымша энергия қажет

Технологиялық процестің құрылғысы күрделі

Кемшілігі:

Жанасудың теориялық сатылардың санын көбейту қиын. Себебі экстракция колонналар экстракторда 10 ғана саты болады.

Адсорбция.

Мұнай фракциясын қосылыстар топтарына бөлу үшін 2 түрлі сорбент пайдаланады.

Полюстті сорбенттер – силикогель, активтельген Al₂O₃

Полюссіз сорбенттер – активтелген көмір

Силикогельге гетератомды комп. және арендер талғамды сорбцияланады. Қосылыстардың полюстену қабілеті артқан сайын, полюссіз сорбенттерге сорбциялануы артады.

Кристалдану. Балқу температурасы жоғары компоненттрі бөліп алу үшін пайдаланады. Бұл әдіс өнеркәсіпте депарафиндеу үшін пайдаланады.

Экстрактивті кристалдану. Еріткіштер қолданып жүргізіледі. Еріткіш келесі қызмет атқарады:

төмен балқитын компоненттерді экстракциялайды

Төмен температурда сұйық фазада болуын қамтамасыз етеді

Фильтраттың тұтқырлығын төмендетеді

Еріткіш ретінде кетондар мен арендер қоспасы, пропилен мен ацетон қоспасы пайдаланады.

Аддуктивті кристалдану. Қоспаға арнайы зат қосады. Ол қоспа компоненттермен қатты компоненттер түзеді.
Диффузиялық әдістер:

А) термо диффузия. Бөлуді теромдиффузиялық колоннада жүргізеді. Кемшіліктер:

1. Өте ұзақ жүргізіледі (100 сағат)

2. Бөліну толық болмайды.

3. Экономикалық тиімділігі төмен.

Сондықтан бұл әдіс басқа бөлу әдісі болмағанда ғана пайдаланады.

Б) мембрана арқылы диффузия. Мұның өзінде 2 әдіс бар.

1. Кері осмос – еріткіштің ерітіндіден еріткішке мембрана арқылы өтуі

2. Ультрафильтрлеу – бұл әдісте жоғары молекулалық қосылыс төмен мол. қос. бөлуге болады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

2. Химиялық әдістер бөлінетін компоненттердің қандай реакциялық қабілетіне негізделген?

3. Физикалық әдістер екі фазадағы қандай көрсеткіштің айырмасына негізделген?
Негізгі мұнай өнімдерінің түрлері.

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Мұнайдың өнімдерінің жіктелуі‚ отынның жіктелуі

2. Негізгі отынның құрамы және эксплуатациялық қасиеттері

3. Мұнайдың майларының құрамы және эксплуатациялық қасиеттері
Мұнай өнімдерін келесі топтарға бөледі:

Отындар

Парафиндер және

Ароматты көмірсутектер

Мұнай битумдары

Мұнай коксы

Пластикалық смазкалар

Басқа мұнай өнімдері

Отындардың негізгі және қосымша түрлері болады.

Негізгі түрлері:

Автомобиль және авиациялық двигателіне арналған карбюраторлық отындар және бензиндер

Реактивті отындар – авиациялық керосиндер

Дизельдік отындар

Қосымша түрлері:

Газотурбиндік

Пештік

Қазандықтық

Кабюраторлық отындардың құрамы және эксплуатациялық қасиетері

Карбюрация – сұйық отынның ұсақ-ұсақ тамшыларға бөлінуі, ауамен араласуы және булануы. Бұл процесс карбюратор деген аспапта жүреді.

Автомобильдік отынның негізгі көрсеткіштері:

Деконтациялық тұрақтылық (ДТ).

Детонация – бұл двигательде отынның ерекше режиммен жануы. Отын мен ауаның қоспасы тұтанғаннан кейінгі отын толық жанбайды. Отындардың детонациялық тұрақтылығы октандық санмен сипатталады.

Октандық сан деп детонациялық тұрақтылығы берілген отынның тұрақтылығына тең болатын, изооктан мен гептанның қоспасындағы изооктандық проценттік мөлшерін айтады.

Октандық санды 2 әдіспен анықтайды:

1. Моторлық

2. Зерттеу

Моторлық әдіс двигатель қатты жұмыс істегенде бензиннің ДТ сипаттайды.

Зерртеу әдісі автомобиль қала ішінде жүргендегі бензиннің ДТ-ын сипаттайды.

Фракциялық құрамы.

Келесі температуралар сипаттайды:

А) бензиннің 10% айдалатын температура – отынның тұтану қасиетін сипаттайды.

Б) бензинің 50% айдалатын температура – қызу жылдамдығын сипаттайды

В) бензиннің 90% айдалатын және қайнап бітетін температуралары – отынның жану толықтығын сипаттайды.

Химиялық тұрақтылығы.

Негізгі сапалық көрсеткіштері:

А) тығыздығы 770-800 болу керек

Б) жану жылуы

В) фракциялық құрамы

Г) тұрақтылығы

Д) кристалдану температурасы

Е) арендер мөлшері

Ж) күкірт мөлшері

З) активті күкіртті қосылыстардың мөлшері

И) шайырлар мөлшері

К) қанықпаған көмірсутектер мөлшері

Түтінбейтін жалын биіктігі 20-25 мм артық болу керек

люминометриялық сан

Термиялық тұрақтылығы жақсы болу үшін реактивті отындар алкендер, шайырлар, меркаттандардан толық тазалау керек. Себебі бұлар 150-250⁰ С- та ыдырап, тұнба түзеді, бұл жағымсыз.

Дизельдік отын 3 топқа бөлінеді:

Тез жүретін дизильдерге арналған отын

Автотрактор, тепловоз, кемельдік дизильдер үшін

Орта айналымдық дизильдер үшін отындар – аралас дизильдік отын

Дизельдік отынның эксплуататциялық көрсеткіші:

Жалындануы. Дизельдік двигательде поршеньмен сыққаннан кейін қыздырылған және сығылған ауаға отын порциясы енгізіледі. Біраз уақыттан кейін отын өздігінен жалынданып, жана бастайды. Осы уақытты өздігінен жалынданудың кешігу периоды деп атайды. Бұл период әртүрлі отын үшін өзгеше болады. Кейбіреуі бірден жалындайды, ал кейбіреуі біраз уақыттан кейін жана бастайды. Жалындану қасиетін цетандық сан (ЦС) сипаттайды. Сонымен, цетандық сан деп өздігінен жалындануы берілген отынға эквивалентті болатын цетан (C₁₆H₃₄) мен эквивалентті болатын альфаметилнафтанмен қоспасындағы цетандық көлемдік мөлшері. Цетандық санды арттыру үшін арнайы қосымшалар қосады (пероксидтер, нитротуындылар).

Фракциялық құрамы. Фракциялық құрамы – жану толықтығына, түтін және күйе түзілуіне ісер етеді. Егер жеңіл фракциялар мөлшері көп болса, жану қысымы артады. Ал ауар фракциялар көп болса, түтін түзілу мөлшері артады.

Тұтқырлығы, қату, лайлану температурасы. Дизильдік отынның тұтқырлығы – 1,8-6,0 мл²/сек. Егер лайлану және қату температурасы жоғары болса, онда фильтр бітеліп қалады.

Фильтрленуі. Диз. двигательдерде қағаз фильтрлер пайдаланады. Сондықтан отын үшін фильтрлену коэфициенті деген көрсеткіш бар. Сол фильтрлену коэф. 2 –ден кем болмау керек.

Күкіртті қосылыстар мөлшері. SO₃ тұрақсыз компоненттерді полимерлеп, тұнба түзеді. Сондықтан диз. отында күкірттің мөлшері 0,2-0,5% артпау керек. Сонымен қоса дизильдік отындардың басқа да эксплуататциялық көрсеткіштері бар:

1. Кокстенуі.

2. тұтану температурасы.

3. шайырлы заттар мөлшері.

Пештік отындар. Тұрмыстық пештерде қолданылады, қасиеті бойынша жаздық диз. отынға ұқсас.

Қазандықтық отын (мазут). ЖЭС-ң, кемелердің және өндірістік пештердің қазандықтар үшін пайдаланады. Мұнай айдаудың қалдықтарынан дайындалады. 3 сорты шығарылады: а) М - мазут отындары, б) Ф – флоттық мазут, в) МП – мертен пештеріне арналған мазут

Тұрмыстық сұйытылған газдар. Пропан және бутаннан жасалады.

Мұнай майлары
Мұнай майлары жоғары қайнайтын тұтқырлық фракциялар. Бұларды смазкалар және арнайы майлар деп екіге бөледі.

Смазкалық майларды индустриалдық, трансмиссиялық, компрессорлық, аспаптық, моторлық деп бөледі.

Смазкалық майлардың эксплуататциялық көрсеткіштері:

А) тұтқырлықтық, температуралық қасиеті

Б) төмен температурада қозғалғыштығы

В) тотығуға тұрақтылығы

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Қосымшалардың түрлері

2. Қосымшалардың композициясы

3. Қосымшаларды анықтау

Қосымшалар - бұл смазкалық майлардың эксплуатациялық қасиеттерін жоғарылататын арнайы күрделі қосылыстар. Қосымшаларға мынадай талаптар қойылады:

жоғары эффект беру керек;

эксплатациялық қасиеттерді нашарлатпау керек;

тұнба түспеу керек;

суда ерімеу керек;

Қосымшалар майға мынадай қасиеттер береді:

күл мөлшерін арттырады;

кокстенуін арттырады;

органикалық қышқылдар мөлшерін арттырады;

сілтілігін арттырады;

Ертеде қосымшаларды екіге бөлген:

Жеке қосымшалар қазір болмайды. Сондықтан қазір қосымшаларды негізгі функциясы бойынша жіктейді:

Қосымша композициялары

Композициялар моторлық майлардың әртүрлі қасиеттерін жақсарту үшін пайдаланылады.Бір композицияға төрт не одан да көп қосымшалар кіреді.Егер композицияны дұрыс құрмаса кері құбылыс та байқалады (антагонизм)

Майдағы қосымша мөлшерін анықтау

Майдың күлінің мөлшері және түсі бойынша майда қосымшаның бар, жоғын анықтайды. Егер майда қосымша болмаса, онда күл түзілмейді. Егер қосымша бар болса, онда аз мөлшерде (немесе көп) күл түзіледі.
Мұнай мен мұнай өнімдерін анализдеудің хроматографиялық және спектроскопиялық әдістері

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Бөлу және анализдеудің хроматографиялық әдіс

2. Масс-спектроскопиялық әдіс

3. УК және ИҚ спектроскопия
Бөлу және анализдеудің хроматографиялық әдісі

Хроматографиялық әдістер кеңінен пайдаланылады.

а) газдық-сұйықтық хроматография (ГСХ), ең жиі қолданылады. ГСХ-да келесі өзгешеліктер пайдаланылады:

1) компоненттер ұшқыштығының айырмасы;

2) компоненттер молекуласының геометриялық құрылысындағы ерекшелік;

3) стационар фазамен әрекеттесу интенсивтілігі.

Стационар фаза – сұйық мұнай компоненттерін әртүрлі ерітеді. Стационар фаза әртүрлі талғамдық көрсете алады:

А) кез келген екі компонентті бөлуге;

Б) екі гомологтық қатарды бөлуге;

В) бір гомологтық қатардағы екі компонентті бөлуге.

ГСХ-да идентификация және сандық анализ жүреді. Идентификациялауды келесі әдістер арқылы жүргізеді:

бөгелу параметрі бойынша;

аналитикалық-реакциялық ГХ әдісімен;

хромато-масс-спектрометрия;

хроматографиямен бөліп, басқа спектральді немесе басқа әдіспен идентификациялайды.

арнайы детекторлар көмегімен.

б) Капиллярлық хроматография.

Әдіс ұшқыштығы жуық қосылыстарды изомерлерді бөлу үшін пайдаланылады. Кемшіліктері:

стационар фаза сұйық, сондықтан ұшқыш және тұрақсыз. Жоғары температурада микроқосылыстарды, жоғары қосылыстарды анықтау қиын.

Газдар сұйықта нашар ериді. Төмен қайнайтын қосылыстардың бөгелу уақыты аз болады. Анализ қиындайды.

в) Газдық-адсорбциялық хроматография (ГАХ)

Стационар фаза – қатты сорбент. ГАХ-тың ең негізгі кемшілігі сорбент бетінің әр тектілігі, бірақ кейінгі кезде беттері біртекті өндірістік сорбенттер шығарылады.

г) Сұйық-адсорбциялық хроматография (САХ)

Көмірсутектерді алкандық-циклоалкандық және арендік фракцияларға бөлу үшін қолданылады.

д) Сұйықтық-сұйықтық хроматография (ССХ)

Бензин фраксациясына алкандар циклоалкандар қоспасынан алкандарды бөлу үшін пайдаланылады.

е) Қағаздық хроматография (ҚХ)

Бұл әдіс шайырлар мен асфальтендерді анықтау үшін пайдаланылады. Тасымалдағыш қағаз, стационар фаза-су, қозғалмалы фаза – органикалық еріткіш.

ж) Жұқа қабатты хроматогрфия (ЖҚХ)

з) Гельдік хроматография (ГХ)

и) Препаративтік хроматография (ПХ)

Масс-спектроскопиялық әдіс

Вакуумда электрондық соққы әсерінен органикалық зат молекулалары ионданады. Бұл кезде молекула құрылысы өзгереді. Иондану өте тез жүреді. Сосын молекулалық ион ыдырап, тұрақты қосылыс түзеді. Егер молекулада қосарланған байланыстар жүйесі болса, онда энергия біркелкі таралып үлгеріп, диссоциациялану дәрежесі төмен болады. Мұндай жүйе болмаса, энергия таралып үлгермейді. Ең әлсіз байланыс үзіледі. Масс-спектрлер – бұл иондардың интенсивтілігінің таралу қисықтары.

Спектроскопия

а) УК спектроскопия. Органикалық заттар УК жарықты сіңіре алады. Электрондық спектрлерде сіңіру жолағы пайда болады. Ол толқын ұзындығын және интенсивтілігін сипаттайды.

б) ИК спектроскопия. ИК аймақта барлық органикалық заттар жарық сіңіреді. Нәтижесінде тербелмелі спектр түзіледі. Әрбір құрылымдық топ өзіне тән сіңіру жолақтарын береді.

1. Сұйықтық-сұйықтық хроматографияның (ССХ) пайдалану аймағы?

2. Физико-химиялық әдістер қандай қасиеттерге негізделген?

ПОЛИМЕРЛЕРДІ АЛУ ӘДІСТЕРІ
Полимерлерді алудың негізгі екі тәсілі бар: полимерлену және поликонденсациялну. Бұл әдістер қанықпаған немесе циклді қосылыстардың, немесе реакцияға қабілетті функционалды топтары бар заттардың полимерлерге айналуына негізделген.
Полимерлену
Полимерлену - бір типті молекулалардың жанама өнімдер түзбей-ақ қосылу процесі. Бұл реакциялар әрекеттесетін заттардың элементарлық құрамының өзгеруінсіз жүреді. Полимерлену реакциясын жалпы түрде былай көрсетеді:

nМ ® (М)_n,

\ / \

C=C ; -Сº C- ; -C º N ; С=O ; -N=C=O ;

/ \ /
\ / \ /

C — C C — C

/ \ / \ / | | \

O C —O

Полимерленуге қатысқан мономерлер түріне байланысты гомополимерлену (егер бір түрлі мономер) және сополимерлену (егер екі және одан да көп әр түрлі мономерлер қатысса) болып екіге бөлінеді. Полимерлену арқылы карбо- және гетеротізбекті полимерлерді: мысалы, карботізбектілері (С=С, СºС, С=С-С=С) көміртек-көміртекті қос байланыстары бар құрылыстардың полимерленуі арқылы, ал гетеротізбектілері көміртек-элемент қос байланыстары бар (=С=О =С=N: -CºN) қосылыстардың полимерленуі арқылы және гетероциклдердің полимерленуі арқылы алынады, мысалы:

Полимерлену реакциясын тізбекті және сатылы деп ажыратады. Тізбекті бұл тізбекті реакция механизміне сәйкес жүретін, ал сатылы - бұл біртіндеп молекулалық тізбектің өсуі арқылы, бірнеше сатыдан тұратын процесс. Әр сатыда өнімдер тұрақты:

CH₂=CHR +ĊH₂=CHR ® CH₃-CHR-CH =CHR + CH₂=CHR ®

димер

®CH₃-CHR -CH₂-CHR -CH=CНR

тример
Реакция механизмі бір мономерден екіншіге Н атомының миграциялануы арқылы жүреді. Тізбекті полимерлену процесі келесі схемаға сәйкес өтеді:

1.Активті орталық түзілуі (иницирлеу): М®М^*

2. Тізбектің өсуі: М^*+М®ММ^*₁

ММ^*₁+М®ММ^*₂

ММ^*₂+М®ММ^*₃

________________

ММ^*_n-2+М®ММ^*_n-1

3. Тізбектің үзілуі: ММ^*_n-1®М_n,

мұндағы М-мономер; М^*-активті орталық; ММ^*₁, ММ^*₂,... ММ^*_n-1-өсіп бара жатқан тізбек; М_n-полимердің молекуласы.

Активті орталық сипатына байланысты: 1) егер активті орталығы еркін радикалдар болса радикалды , 2) егер активті орталығы ион болса ионды полимерлену болып ажыратылады. Ионды полимерлену анионды және катионды деп ажыратылады. Бұлардан басқа анионды – координациялық полимерлену деген ерекше түрін де ажыратады.

Радикалды полимерлену
Радикалды полимерлену – еркін радикалдар қатысында мономер молекулаларының тізбекті қосылу процесі. Еркін радикал дегеніміз - жалқы электроны бар бөлшек. Еркін радикалдар химиялық байланыстардың гомолитикалық үзілуі кезінде түзіледі. Радикалды механизм бойынша С=С қос байланысы бар мономeрлер полимерленеді. Мысалы, этилен, винилхлорид, винилиденхлорид, тетрафторэтилен, акрилонитрил, метакрилонитрил, метакрилат, метилметакрилат, стирол, бутадиен, хлорпрен және т.б. Басқа қос байланысы бар қосылыстар радикалды полимерлену механизмімен полимерленбейді. Радикалды полимерлену мономердің құрылысына және процестің жүргізілу шартына байланысты болуы мүмкін. Мысалы, этилен радикалды полимерленсе, пропиленде ондай мүмкіндік шектеулі.

Негізгі сатылары

1) Иницирлеу – еркін радикалдардың түзілу және мономермен әрекеттесу процесі. Радикалды реакция механизмі Семенов Н.Н., Майо Ф.Р., Флори Р. және б. еңбектерінде қарастырылған. Еркін радикалдың өмір сүру уақыты 10^-3 сек. және одан аз. Еркін радикалдарды жұптаспаған электрон санына сәйкес моно-, ди-, полирадикал деп ажыратады. Химиялық байланыстардың гетеролитикалық үзілуімен аралас процестерде пайда болатын ион-радикалдарда болады. Еркін радикалдардың түзілу жолына байланысты, төменгі полимерлену түрлерін ажыратады:

жүктеу/скачать 3.18 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: