Naftenik asitler (NA), molekül ağırlığı 120 ila 700 veya daha fazla atomik kütle birimi olan birkaç siklopentil ve sikloheksilkarboksilik asit karışımıdır. Ana fraksiyon, 9 ila 20 karbon atomlu bir karbon iskeletine sahip karboksilik asitlerdir. Bilim adamları, ağır yağlarda 50'ye kadar karbon atomu içeren asitler bulunmasına rağmen, naftenik asitlerin (NA) 10-16 karbon atomlu sikloalifatik karboksilik asitler olduğunu iddia ediyor.
Etimoloji
Terimin kökleri, hidrokarbonları sınıflandırmak için kullanılan biraz arkaik "naften" (sikloalifatik ama aromatik olmayan) terimine dayanır. 1900'lerin başlarında mevcut olan analitik yöntemler yalnızca birkaçını kesin olarak tanımlayabildiğinde, başlangıçta petrol bazlı asitlerin karmaşık bir karışımını tanımlamak için kullanıldı.naftenik tip bileşenler. Bugün, naftenik asit daha genel olarak petrolde bulunan tüm karboksilik asitleri (siklik, asiklik veya aromatik bileşikler) ve N ve S gibi heteroatomlar içeren karboksilik asitleri belirtmek için kullanılmaktadır. Çok sayıda çalışma, çoğu sikloalifatik asidin aynı zamanda düz ve dallı zincirli alifatik asitler ve aromatik asitler. Bazı asitler > %50 kombine alifatik ve aromatik asit içerir.
Formül
Naftenik asitler, CnH2n-z O2 genel formülü ile temsil edilir; burada n, karbon atomlarının sayısıdır ve z, homolog seridir. z değeri doymuş asiklik asitler için 0'dır ve monosiklik asitlerde 2'ye, bisiklik asitlerde 4'e, trisiklik asitlerde 6'ya ve tetrasiklik asitlerde 8'e yükselir.
Naftenat adı verilen asit tuzları, çeşitli uygulamalarda hidrofobik metal iyon kaynakları olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Naftenik asit ve palmitik asidin alüminyum ve sodyum tuzları, napalm yapmak için İkinci Dünya Savaşı sırasında birleştirildi. Ve napalm başarıyla sentezlendi. "Napalm" kelimesi "naftenik asit" ve palmitik asit kelimelerinden gelir.
Yağ bağlantısı
Naftenik asidin doğası, kökeni, ekstraksiyonu ve ticari kullanımı bir süredir araştırılmaktadır. Romanya, Rusya, Venezuela, Kuzey Denizi, Çin ve Batı Afrika'daki sahalardan ham petrolün çıktığı biliniyor.çoğu ABD ham petrolüne kıyasla çok miktarda asidik bileşik içerir. Bazı Kaliforniya petrol ürünlerinin karboksilik asit içeriği özellikle yüksektir (%4'e kadar), burada en yaygın karboksilik asit sınıflarının sikloalifatik ve aromatik asitler olduğu bildirilir.
Kompozisyon
Bileşim, ham petrolün bileşimine ve işleme ve oksidasyon sırasındaki koşullara bağlı olarak değişir. Naftenik asitler açısından zengin fraksiyonlar rafineri ekipmanında korozyon hasarına neden olabilir, bu nedenle asit korozyonu (NAC) olgusu iyi çalışılmıştır. Yüksek asitli ham petrole genellikle yüksek toplam asit sayılı (TAN) ham petrol veya yüksek asitli ham petrol (HAC) denir. Naftenik asitler, Athabasca petrol kumlarından (AOS) petrolün çıkarılmasından kaynaklanan suda önemli bir kirleticidir. Asitlerin balıklar ve diğer organizmalar için hem akut hem de kronik toksisitesi vardır.
Çevresel
Toxicological Sciences'da yayınlanan ve sık sık atıf yapılan makalesinde Rogers, naftenik asit karışımlarının, petrol kumu üretiminden kaynaklanan en önemli çevresel kirleticiler olduğunu belirtti. En kötü durumda, suda asitlere maruz kalan vahşi memeliler için akut toksisitenin olası olmadığını, ancak tekrar tekrar maruz kalmanın sağlık üzerinde olumsuz etkileri olabileceğini buldular.
2002 makalesinde100'den fazla kez atıfta bulunulan Rogers ve diğerleri, büyük hacimli Athabasca Petrol Kumları Atık Göleti (TPW) suyundan asitleri verimli bir şekilde çıkarmak için tasarlanmış solvent bazlı bir laboratuvar prosedürü bildirdi. AOS Atık Suyu (TPW) içinde tahmini 81 mg/L konsantrasyonda naftenik asitler bulunur; bu, TPW'nin ticari geri kazanım için uygun bir kaynak olarak kabul edilmesi için çok düşük bir seviyedir.
Sil
Naftenik asit, yalnızca korozyonu en aza indirmek için değil, aynı zamanda ticari olarak faydalı ürünleri geri kazanmak için petrol maddelerinden çıkarılır. Bu asidin en büyük güncel ve tarihsel kullanımı metal naftenatların üretimindedir. Asitler, petrol distilatlarından alkalin ekstraksiyonu ile ekstrakte edilir, asit nötralizasyon prosesinde rejenere edilir ve daha sonra safsızlıkları gidermek için damıtılır. Ticari olarak satılan asitler, asit numarasına, kirlilik düzeyine ve renge göre sınıflandırılır. Metal naftenatları ve esterler ve amidler gibi diğer türevleri üretmek için kullanılır.
Naftenatlar
Naftenatlar, daha iyi tanımlanmış ancak daha az kullanışlı olan ilgili asetatlara benzer asit tuzlarıdır. Naftenatlar, petroldeki naftenik asitler gibi, boyalar gibi organik ortamlarda yüksek oranda çözünür. Bu tür yararlı şeylerin üretimi de dahil olmak üzere endüstride kullanılırlar: sentetik deterjanlar, yağlayıcılar, korozyon önleyiciler, yakıt ve yağlama yağı katkı maddeleri, koruyucularboyama ve ahşap yüzey işlemlerinde kullanılan ahşap, böcek öldürücüler, mantar öldürücüler, akarisitler, ıslatıcı maddeler, napalm koyulaştırıcılar ve yağ kurutucular için.
Petrol kumları
Bir araştırma, naftenik asitlerin, petrolün petrol kumlarından çıkarılmasından elde edilen tüm maddelerin en aktif çevre kirleticisi olduğunu belirtiyor. Bununla birlikte, sızıntı ve kontaminasyon koşulları altında, atık havuz suyunda asitlere maruz kalan vahşi memelilerde akut toksisitenin meydana gelmesi olası değildir, ancak tekrarlanan maruz kalmanın hayvan sağlığı üzerinde olumsuz etkileri olabilir. Asitler, petrol kumlarında ve atık sularda tahmini 81 mg/L konsantrasyonda bulunur.
Toksisite testi için Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütü (OECD) protokollerini kullanan ABD'li araştırmacılar, çalışmalarına dayanarak, saflaştırılmış NA'ların ağızdan alındığında memeliler için akut genotoksik olmadığını savundu. Ancak, akut veya aralıklı maruziyet sırasında kısa süreli maruziyetten kaynaklanan NDT'nin neden olduğu hasar, tekrarlanan maruziyetlerde birikebilir.
Siklopentan
Siklopentan, kimyasal formülü C5H10 ve CAS numarası 287-92-3 olan, her biri düzlemin üstünde ve altında iki hidrojen atomuna bağlı beş karbon atomlu bir halkadan oluşan yanıcı bir alisiklik hidrokarbondur. Genellikle formda sunulur.benzine benzer bir kokuya sahip renksiz sıvı. Erime noktası -94°C, kaynama noktası 49°C'dir. Siklopentan, sikloalkanlar sınıfına aittir ve bir veya daha fazla karbon atomu halkasına sahip alkanlardır. Sikloheksanın alümina varlığında yüksek sıcaklık ve basınçta parçalanmasıyla oluşur.
Siklopentan da dahil olmak üzere naftenik asitlerin üretimi, son yıllarda eski kütle karakterini kaybetti.
İlk olarak 1893 yılında Alman kimyager Johannes Wieslikus tarafından hazırlandı. Son zamanlarda, genellikle naftenik asitler olarak anılır.
Üretimdeki rolü
Siklopentan, sentetik reçineler ve kauçuk yapıştırıcıların üretiminde ve buzdolabı ve dondurucu gibi birçok ev aletinde bulunan poliüretan yalıtım köpüğü üretiminde şişirici ajan olarak kullanılır ve örneğin buzdolabı ve dondurucu gibi çevreye zararlı alternatiflerin yerini alır. CFC'ler -11 ve HCFC- 141b.
Çoklu siklopentan alkilasyon (MAC) yağlayıcılar düşük uçuculuğa sahiptir ve bazı özel uygulamalarda kullanılır.
Amerika Birleşik Devletleri yılda bu kimyasaldan yarım milyon kilogramdan fazla üretiyor. Rusya'da naftenik asitler (siklopentan dahil) petrol işlemenin doğal bir ürünü olarak üretilir.
Sikloalkanlar, katalitik reform olarak bilinen bir işlem kullanılarak yapılabilir. Örneğin, 2-metilbütan, bir platin katalizör kullanılarak siklopentana dönüştürülebilir. Bu özellikle kullanılırarabalar, dallanmış alkanlar çok daha hızlı yanacağından.
Fiziksel ve kimyasal özellikler
Şaşırtıcı bir şekilde, sikloheksanları heksahidrobenzen veya heksanaftenden 10 °C daha yüksek kaynamaya başlar, ancak bu bilmece 1895'te Markovnikov, N. M. Kishner ve Nikolai Zelinsky, heksahidrobenzen ve heksanafteni metilsiklopentan olarak yeniden kullandıklarında - beklenmedik bir tepkinin sonucu.
Oldukça reaktif olmamasına rağmen, sikloheksan, sikloheksanon ve sikloheksanol oluşturmak için katalitik oksidasyona uğrar. "KA yağı" olarak adlandırılan bir sikloheksanon-sikloheksanol karışımı, naylonun öncüleri olan adipik asit ve kaprolaktamın hammaddesidir.
Uygulama
Bazı düzeltici sıvı markalarında çözücü olarak kullanılır. Sikloheksan bazen polar olmayan bir organik çözücü olarak kullanılır, ancak bu amaç için n-heksan daha yaygın olarak kullanılır. Birçok organik bileşik, sıcak sikloheksanda iyi çözünürlük ve düşük sıcaklıklarda zayıf çözünürlük gösterdiğinden, sıklıkla yeniden kristalleştirme çözücüsü olarak kullanılır.
Sikloheksan, -87.1 °C'de uygun kristalden kristale geçiş nedeniyle diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) cihazlarını kalibre etmek için de kullanılır.
Sikloheksan buharları, ısıl işlem ekipmanlarının imalatında vakumlu karbonlama fırınlarında kullanılmaktadır.
Deformasyon
6 köşeli bir halka, mükemmel bir altıgenin şekline uymaz. Düzlemsel altıgen yapısı, bağları 109,5 derece olmadığı için önemli bir açısal gerilime sahiptir. Tüm bağlar gölgede kalacağı için burulma deformasyonu da önemli olacaktır.
Bu nedenle, burulma deformasyonunu az altmak için sikloheksan, "konformasyonel sandalye" olarak bilinen üç boyutlu bir yapıyı benimser. Ayrıca iki ara konformer daha vardır - en kararsız konformer olan "yarım sandalye" ve daha kararlı olan "büküm tekne". Bu eksantrik isimler ilk olarak 1890 gibi erken bir tarihte Hermann Sachs tarafından önerildi, ancak çok daha sonra geniş çapta kabul gördü.
Hidrojen atomlarının yarısı halka düzleminde (ekvatoral olarak) ve diğer yarısı düzleme diktir (eksenel olarak). Bu konformasyon en kararlı sikloheksan yapısını sağlar. "Tekne yapısı" olarak bilinen başka bir sikloheksan yapısı vardır, ancak bu biraz daha kararlı bir "dışkı" oluşumuna dönüşecektir.
Sikloheksan, tüm sikloalkanlar arasında en düşük açıya ve burulma gerilimine sahiptir, bu da sikloheksanın toplam halka geriliminde 0 olarak kabul edilmesiyle sonuçlanır. Aynısı naftenik asitlerin sodyum tuzları için de geçerlidir.
Aşamalar
Sikloheksanın iki kristal fazı vardır. Yüksek sıcaklık faz I, +186 °C ve sıcaklık arasında kararlıerime noktası +280 °C, plastik bir kristaldir, bu da moleküllerin bir dereceye kadar hareket serbestliğini koruduğu anlamına gelir. Düşük sıcaklık (186°C'nin altında) faz II daha düzenlidir. Diğer iki düşük sıcaklıklı (metastabil) faz III ve IV, 30 MPa'nın üzerinde orta dereceli basınçlar uygulanarak elde edildi ve faz IV, yalnızca döteryumlu sikloheksanda ortaya çıkıyor (basınç uygulamasının tüm geçiş sıcaklıklarını artırdığına dikkat edin).
