Նաֆթենիկ թթուները (NA) մի քանի ցիկլոպենտիլային և ցիկլոհեքսիլկարբոքսիլաթթուների խառնուրդ են, որոնց մոլեկուլային զանգվածը 120-ից 700 կամ ավելի ատոմային զանգվածի միավոր է: Հիմնական մասնաբաժինը կարբոքսիլաթթուներն են՝ ածխածնի կմախքով 9-ից 20 ածխածնի ատոմ: Գիտնականները պնդում են, որ նաֆթենիկ թթուները (NA) 10-16 ածխածնի ատոմներով ցիկլոալիֆատիկ կարբոքսիլաթթուներ են, չնայած մինչև 50 ածխածնի ատոմ պարունակող թթուներ հայտնաբերվել են ծանր յուղերում։
Ստուգաբանություն
Այս տերմինն իր արմատներն ունի «նաֆթեն» որոշ հնացած տերմինից (ցիկլոալիֆատիկ, բայց ոչ արոմատիկ), որն օգտագործվում է ածխաջրածինները դասակարգելու համար։ Այն ի սկզբանե օգտագործվել է նավթի վրա հիմնված թթուների բարդ խառնուրդը նկարագրելու համար, երբ 1900-ականների սկզբին հասանելի վերլուծական մեթոդները կարող էին ճշգրիտ որոշել միայն մի քանիսը:նաֆթենիկ տիպի բաղադրիչներ. Այսօր նաֆթենիկ թթուն ավելի ընդհանուր առմամբ օգտագործվում է նավթում առկա բոլոր կարբոքսիլաթթուներին (լինի ցիկլային, ացիկլիկ կամ անուշաբույր միացություններ) և հետերոատոմներ պարունակող կարբոքսիլաթթուներին, ինչպիսիք են N և S: Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ ցիկլոալիֆատիկ թթուների մեծ մասը պարունակում է նաև ուղիղ և ճյուղավորված շղթայի ալիֆատիկ թթուներ և արոմատիկ թթուներ: Որոշ թթուներ պարունակում են > 50% համակցված ալիֆատիկ և արոմատիկ թթուներ։
Բանաձև
Նաֆթենական թթուները ներկայացված են CnH2n-z O2 ընդհանուր բանաձևով, որտեղ n-ը ածխածնի ատոմների թիվն է, իսկ z-ը հոմոլոգ շարքն է: Հագեցած ացիկլիկ թթուների համար z արժեքը 0 է և մոնոցիկլիկ թթուներում հասնում է 2-ի, երկցիկլիկ թթուների դեպքում՝ 4-ի, տրիցիկլիկ թթուների դեպքում՝ 6-ի և տետրացիկլային թթուների դեպքում՝ 8-ի::
Թթուների աղերը, որոնք կոչվում են նաֆթենատներ, լայնորեն օգտագործվում են որպես մետաղի հիդրոֆոբ իոնների աղբյուրներ տարբեր կիրառություններում: Նաֆթենիկ թթվի և պալմիթաթթվի ալյումինի և նատրիումի աղերը միավորվել են Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ՝ նապալմ ստանալու համար։ Իսկ նապալմը հաջողությամբ սինթեզվեց։ «Նապալմ» բառը առաջացել է «նաֆթենիկ թթու» և պալմիտիկ թթու բառերից։
Յուղային միացում
Նաֆթենիկ թթվի բնույթը, ծագումը, արդյունահանումը և առևտրային օգտագործումը բավականին երկար ժամանակ ուսումնասիրվել են: Հայտնի է, որ հում նավթը Ռումինիայի, Ռուսաստանի, Վենեսուելայի, Հյուսիսային ծովի, Չինաստանի և Արևմտյան Աֆրիկայի հանքավայրերիցպարունակում է մեծ քանակությամբ թթվային միացություններ՝ համեմատած ԱՄՆ հում նավթի մեծ մասի հետ: Կալիֆորնիայի որոշ նավթամթերքներում կարբոքսիլաթթվի պարունակությունը հատկապես բարձր է (մինչև 4%), որտեղ կարբոքսիլաթթուների ամենատարածված դասերը համարվում են ցիկլոալիֆատիկ և արոմատիկ թթուներ::
Կոմպոզիցիա
Բաղադրությունը տատանվում է՝ կախված հում նավթի բաղադրությունից և վերամշակման և օքսիդացման ժամանակ պայմաններից։ Նաֆթենիկ թթուներով հարուստ ֆրակցիաները կարող են կոռոզիայից վնաս պատճառել նավթավերամշակման սարքավորումներին, ուստի թթվային կոռոզիայի (NAC) ֆենոմենը լավ ուսումնասիրված է: Բարձր թթվային հում նավթը հաճախ կոչվում է բարձր ընդհանուր թթվային քանակի (TAN) հում նավթ կամ բարձր թթվայնության հում նավթ (HAC): Նաֆթենիկ թթուները ջրի հիմնական աղտոտիչն են Ատաբասկա նավթային ավազներից (AOS) նավթի արդյունահանման արդյունքում: Թթուները ինչպես սուր, այնպես էլ քրոնիկ թունավորություն ունեն ձկների և այլ օրգանիզմների համար:
Բնապահպանական
Թունաբանական գիտություններում տպագրված իր հաճախակի մեջբերվող հոդվածում Ռոջերսը հայտարարեց, որ նավթային ավազների արտադրության շրջակա միջավայրի ամենակարևոր աղտոտիչները նաֆթենաթթվի խառնուրդներն են: Նրանք պարզել են, որ ամենավատ դեպքերում սուր թունավորությունը քիչ հավանական է վայրի կաթնասունների համար, ովքեր ենթարկվում են ջրի թթուներին, սակայն կրկնվող ազդեցությունը կարող է ունենալ առողջության վրա բացասական ազդեցություն:
Իր 2002 թվականի հոդվածումԱվելի քան 100 անգամ մեջբերված Ռոջերսը և այլոք զեկուցել են լուծիչների վրա հիմնված լաբորատոր ընթացակարգի մասին, որը նախատեսված է արդյունավետ կերպով թթուներ հանելու Athabasca Oil Sands Tailings Pond (TPW) ջրի մեծ ծավալներից: Նաֆթենական թթուները առկա են AOS Tailings Water-ում (TPW) 81 մգ/լ գնահատված կոնցենտրացիայով, ինչը չափազանց ցածր մակարդակ է TPW-ի համար, որպեսզի համարվի առևտրային վերականգնման համար կենսունակ աղբյուր::
Ջնջել
Նաֆթենիկ թթուն հանվում է նավթային նյութերից ոչ միայն կոռոզիան նվազագույնի հասցնելու, այլև կոմերցիոն օգտակար ապրանքները վերականգնելու համար: Այս թթվի ամենամեծ ներկայիս և պատմական օգտագործումը մետաղական նաֆթենատների արտադրության մեջ է: Թթուները արդյունահանվում են նավթային թորումներից ալկալային արդյունահանման միջոցով, վերականգնվում են թթվային չեզոքացման գործընթացում, այնուհետև թորվում են կեղտերը հեռացնելու համար: Առևտրային շուկայում վաճառվող թթուները դասակարգվում են ըստ թթվի թվի, կեղտոտության մակարդակի և գույնի: Օգտագործվում է մետաղական նաֆթենատների և այլ ածանցյալների, ինչպիսիք են էսթերներն ու ամիդները արտադրելու համար։
Նաֆտենատներ
Նաֆթենատները թթվային աղեր են, որոնք նման են համապատասխան ացետատներին, ավելի լավ սահմանված, բայց ավելի քիչ օգտակար: Նաֆթենատները, ինչպես նավթի նաֆթենական թթուները, շատ լուծելի են օրգանական միջավայրերում, ինչպիսիք են ներկերը: Դրանք օգտագործվում են արդյունաբերության մեջ, ներառյալ այնպիսի օգտակար իրերի արտադրությունը՝ սինթետիկ լվացող միջոցներ, քսանյութեր, կոռոզիայի արգելակիչներ, վառելիքի և քսայուղերի հավելումներ, կոնսերվանտներ։փայտի, միջատասպանների, ֆունգիցիդների, ակարիցիդների, թրջող նյութերի, նապալմի խտացուցիչների և յուղի չորացուցիչների համար, որոնք օգտագործվում են ներկման և փայտի մակերեսի մշակման մեջ։
Յուղային ավազներ
Մեկ ուսումնասիրություն ցույց է տալիս, որ նաֆթենական թթուները շրջակա միջավայրի ամենաակտիվ աղտոտիչն են բոլոր այն նյութերից, որոնք ստացվում են նավթի ավազներից նավթի արդյունահանումից: Այնուամենայնիվ, արտահոսքի և աղտոտման պայմաններում սուր թունավորությունը դժվար թե տեղի ունենա պոչամբարի ջրերում թթուների ազդեցության տակ գտնվող վայրի կաթնասունների մոտ, սակայն կրկնվող ազդեցությունը կարող է ունենալ կենդանիների առողջության վրա բացասական ազդեցություն: Թթուները առկա են նավթային ավազներում և պոչամբարներում 81 մգ/լ գնահատված կոնցենտրացիայով։
Օգտագործելով Տնտեսական համագործակցության և զարգացման կազմակերպության (ՏՀԶԿ) արձանագրությունները թունավորության փորձարկման համար՝ ամերիկացի հետազոտողները պնդում էին, որ իրենց ուսումնասիրությունների հիման վրա մաքրված ՆԱ-ները, երբ ընդունվում են բանավոր, սուր գենոտոքսիկ չեն կաթնասունների համար: Այնուամենայնիվ, Սուր կամ ընդհատվող ազդեցության ժամանակ կարճաժամկետ ազդեցության հետևանքով NDT-ի պատճառած վնասը կարող է կուտակվել կրկնվող ազդեցության դեպքում:
ցիկլոպենտան
Ցիկլոպենտանը դյուրավառ ալիցիկլիկ ածխաջրածին է՝ C5H10 քիմիական բանաձևով և CAS 287-92-3 համարով, որը բաղկացած է հինգ ածխածնի ատոմներից բաղկացած օղակից, որոնցից յուրաքանչյուրը կապված է հարթության վրա և ներքևում գտնվող երկու ջրածնի ատոմների հետ: Այն հաճախ ներկայացվում է ձևովանգույն հեղուկ բենզինի հոտով: Նրա հալման կետը -94°C է, իսկ եռմանը՝ 49°C։ Ցիկլոպենտանը պատկանում է ցիկլոալկանների դասին և ածխածնի ատոմների մեկ կամ մի քանի օղակներով ալկաններ են։ Այն ձևավորվում է բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման տակ ալյումինի առկայության դեպքում ցիկլոհեքսանի ճեղքման արդյունքում:
Նաֆթենիկ թթուների, այդ թվում՝ ցիկլոպենտանի արտադրությունը վերջին տարիներին կորցրել է իր նախկին զանգվածային բնույթը։
Այն առաջին անգամ պատրաստվել է 1893 թվականին գերմանացի քիմիկոս Յոհաննես Վիեսլիկուսի կողմից։ Վերջերս այն հաճախ կոչվում է նաֆթենական թթուներ:
Դերը արտադրության մեջ
Ցիկլոպենտանն օգտագործվում է սինթետիկ խեժերի և ռետինե սոսինձների արտադրության մեջ և որպես փչող նյութ պոլիուրեթանային մեկուսիչ փրփուրի արտադրության մեջ, որը հանդիպում է բազմաթիվ կենցաղային տեխնիկայում, ինչպիսիք են սառնարանները և սառցարանները, փոխարինելով էկոլոգիապես վնասակար այլընտրանքներին, ինչպիսիք են. CFCs -11 և HCFC- 141b.
Բազմաթիվ ցիկլոպենտան ալկիլացման (MAC) քսանյութերն ունեն ցածր անկայունություն և օգտագործվում են որոշ մասնագիտացված կիրառություններում:
ԱՄՆ-ն տարեկան արտադրում է ավելի քան կես միլիոն կիլոգրամ այս քիմիական նյութ: Ռուսաստանում նաֆթենական թթուները (ներառյալ ցիկլոպենտանը) արտադրվում են որպես նավթի վերամշակման բնական արտադրանք։
Ցիկլոալկանները կարող են պատրաստվել կատալիտիկ բարեփոխման գործընթացի միջոցով: Օրինակ, 2-մեթիլբութանը կարող է վերածվել ցիկլոպենտանի՝ օգտագործելով պլատինե կատալիզատոր: Սա հատկապես օգտագործվում էմեքենաները, քանի որ ճյուղավորված ալկանները շատ ավելի արագ են այրվելու:
Ֆիզիկական և քիմիական բնութագրեր
Զարմանալիորեն, նրանց ցիկլոհեքսանները սկսում են եռալ 10 °C ավելի բարձր, քան հեքսահիդրոբենզոլը կամ հեքսանաֆթենը, բայց այս հանելուկը լուծվել է 1895 թվականին Մարկովնիկովի կողմից, Ն. Մ. Կիշները և Նիկոլայ Զելինսկին, երբ նրանք հեքսահիդրոբենզոլը և հեքսանաֆթենը վերափոխեցին որպես մեթիլցիկլոպենտան՝ անսպասելի հակազդեցության արդյունք:
Չնայած բավականին ոչ ռեակտիվ, ցիկլոհեքսանը ենթարկվում է կատալիտիկ օքսիդացման՝ առաջացնելով ցիկլոհեքսանոն և ցիկլոհեքսանոլ: Ցիկլոհեքսանոն-ցիկլոհեքսանոլի խառնուրդը, որը կոչվում է «KA նավթ», հանդիսանում է նեյլոնի պրեկուրսորների՝ ադիպաթթվի և կապրոլակտամի հումքը։
Դիմում
Այն օգտագործվում է որպես լուծիչ որոշ ապրանքանիշերի ուղղիչ հեղուկի մեջ: Ցիկլոհեքսանը երբեմն օգտագործվում է որպես ոչ բևեռային օրգանական լուծիչ, թեև n-հեքսանն ավելի հաճախ օգտագործվում է այդ նպատակով։ Այն նաև հաճախ օգտագործվում է որպես վերաբյուրեղացման լուծիչ, քանի որ շատ օրգանական միացություններ լավ լուծելի են տաք ցիկլոհեքսանում և թույլ լուծելիություն ցածր ջերմաստիճաններում:
Ցիկլոհեքսանը նաև օգտագործվում է դիֆերենցիալ սկանավորման կալորիմետրիայի (DSC) գործիքների չափորոշման համար՝ շնորհիվ բյուրեղից բյուրեղյա հարմար անցման -87,1 °C-ում:
Ցիկլոհեքսանի գոլորշիները օգտագործվում են վակուումային կարբյուրացնող վառարաններում՝ ջերմամշակման սարքավորումների արտադրության մեջ:
դեֆորմացիա
6 գագաթներով օղակը չի համապատասխանում կատարյալ վեցանկյան ձևին: Հարթ վեցանկյուն կոնֆորմացիան ունի զգալի անկյունային լարվածություն, քանի որ դրա կապերը 109,5 աստիճան չեն: Շրջադարձային դեֆորմացիան նույնպես նշանակալի կլինի, քանի որ բոլոր կապերը կխավարվեն:
Հետևաբար, շրջադարձային դեֆորմացիան նվազեցնելու համար ցիկլոհեքսանն ընդունում է եռաչափ կառուցվածք, որը հայտնի է որպես «կոնֆորմացիոն աթոռ»: Կան նաև երկու այլ միջանկյալ կոնֆորմատորներ՝ «կիսաթոռ», որն ամենաանկայուն կոնֆորմատորն է, և «շրջադարձ նավակ», որն ավելի կայուն է։ Այս էքսցենտրիկ անուններն առաջին անգամ առաջարկվել են դեռևս 1890 թվականին Հերման Սաքսի կողմից, սակայն լայնորեն ընդունվել են շատ ավելի ուշ:
Ջրածնի ատոմների կեսը գտնվում է օղակի հարթությունում (հասարակածային), իսկ մյուս կեսը ուղղահայաց է հարթությանը (առանցքային): Այս կոնֆորմացիան ապահովում է ցիկլոհեքսանի ամենակայուն կառուցվածքը: Գոյություն ունի ցիկլոհեքսանի մեկ այլ կոնֆորմացիա, որը հայտնի է որպես «նավակի կոնֆորմացիա», սակայն այն կվերածվի մի փոքր ավելի կայուն «աթոռակ» ձևավորման։
Ցիկլոհեքսանն ունի ամենացածր անկյունը և ոլորման լարվածությունը բոլոր ցիկլոալկաններից, ինչի արդյունքում ցիկլոհեքսանը համարվում է 0 օղակի ընդհանուր լարվածության մեջ: Նույնը վերաբերում է նաֆթենական թթուների նատրիումային աղերին:
Փուլեր
Ցիկլոհեքսանն ունի երկու բյուրեղային փուլ: Բարձր ջերմաստիճանի փուլ I, կայուն +186 °C և ջերմաստիճանի միջևհալման կետը +280 °C, պլաստիկ բյուրեղ է, ինչը նշանակում է, որ մոլեկուլները պահպանում են շարժման ազատության որոշակի աստիճան: Ցածր ջերմաստիճանի (186°C-ից ցածր) II փուլն ավելի պատվիրված է: Ցածր ջերմաստիճանի (մետակայուն) մյուս երկու փուլերը III և IV ստացվել են 30 ՄՊա-ից բարձր չափավոր ճնշումներ կիրառելով, իսկ IV փուլը հայտնվում է բացառապես դյուտերացված ցիկլոհեքսանում (նկատի ունեցեք, որ ճնշման կիրառումը մեծացնում է անցումային բոլոր ջերմաստիճանները):
