Углеводородные соединения

В состав нефти входит более 450 углеводородных соединений. Нефть в природных условиях состоит из смеси парафинов (алканов), циклопарафинов (нафтеновых) и ароматических углеводородов, хотя соотношения этих углеводородов бывают разные. Например, нефть Мангышлака богата предельными углеводородами, в районе Баку - циклопарафинами (Марковников), с острова Борнео – ароматическими углеводородами. В начале 1880 годов Менделеев извлек из бензина Бакинской нефти пентан и тем самым доказал, что и в Бакинской нефти содержатся предельные углеводороды. В нефти также имеется некоторое количество твердых и газообразных растворенных углеводородов.

Гетеросоединения

Наряду с углеводородами в нефтях присутствуют химические соединения других классов. Обычно все эти классы объединяют в одну группу гетеросоединений (греч. «гетерос» - другой).

В нефтях обнаружено более 180 сложных гетеросоединений, в которых к углеводородным ядрам присоеденены такие элементы, как сера, азот и кислород. Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых соединений – меркаптанов. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С металлами они образуют солеобразные соединения – меркаптиды. В нефтях меркаптаны представляют собой соединения, в которых к углеводородным радикалам присоединена группа SH. Например, СН₃ – S – H – метилмеркаптан.

Главную массу неуглеводородных соединений в нефтях составляют асфальтово-смолистые компоненты. Это темно-окрашенные вещества, содержащие помимо углерода и водорода кислород, азот и серу. Они представлены смолами и асфальтенами. Смолистые вещества содержат около 93 % кислорода в нефтях. Кислород в нефтях встречается в связанном состоянии, а также в составе нафтеновых кислот (около 6 %) - С_nH_2n-1(COOH), фенолов (не более 1 %) – С₆Н₅ОН, жирных кислот и их производных - С_nH_2nO₂. Содержание азота в нефтях не превышает 1 %. Основная его масса содержится в смолах. Содержание смол в нефтях может достигать 60 % от массы нефти, асфальтенов – 16 %.

Асфальтены представляют собой черное твердое вещество. По составу они сходны со смолами, но характеризуются иными соотношениями элементов. Они отличаются большим содержанием железа, ванадия, никеля и др. Если смолы растворяются в жидких углеводородах всех групп, то асфальтены нерастворимы в предельных углеводородах, частично растворимы в нафтеновых и лучше растворяются в ароматических углеводородах. В «белых» нефтях смолы содержатся в малых количествах, а асфальтены вообще отсутствуют.

Производные нефтей

В 1888 г. предложено называть все горючие ископаемые каустоболитами. Они подразделяются на две группы: угли и битумы. К битумам (лат. «битумен» - смола) отнесли нефть и горючие газы, а также твердые вещества, родственные нефтям. При классификации производных нефтей выделяют две ветви (рисунок). Одна из них объединяет последовательные продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием – минералы асфальтового ряда. Ко второй ветви относятся продукты изменения нефтей с парафиновым основанием – минералы парафинового ряда.

Продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием подразделяют на три группы: группу асфальтов, группу асфальтитов и группу керитов. К первой группе относятся мальты и асфальты. Мальты – это черные, очень густые смолистые нефти. Они богаты серой и кислородом. Асфальты представляют собой буро-черные или черные вязкие, слегка эластичные или твердые аморфные вещества. Асфальтиты отличаются от асфальтов большей твердостью, хрупкостью и большей обогащенностью смолисто-асфальтовыми компонентами. Мальты, асфальты и асфальтиты полностью растворяются в органических растворителях. В отличие от них кериты (нефтяные угли) не плавятся и не растворяются в органических растворителях.

Основными продуктами изменения нефтей с парафиновым основанием являются озокериты. Это – воскообразные вещества с плотностью меньше единицы. Они хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и сероуглероде. Они легко воспламеняются и горят ярким коптящим пламенем. Озокерит – это смесь алканов от С₂₀ до С₃₀. Вторичные компоненты представлены маслами, смолами и асфальтенами.

Производные нефти

минералы асфальтового ряда минералы парафинового ряда

(продукты изменения нефти (продукты изменения нефтей

с нафтеновым основанием)с парафиновым основанием)

озокериты

асфальты асфальтиты кериты (воскообразные вещества с

и мальты (нефтяные плотностью<1, от С₂₀ до С₃₀)

угли)

вторичные компоненты

(масла, смолы, асфальтены)

Схема, характеризующая производные нефтей