Acidet naftenik (NA) janë një përzierje e disa acideve ciklopentil dhe cikloheksilkarboksilike me një peshë molekulare prej 120 deri në 700 ose më shumë njësi të masës atomike. Pjesa kryesore janë acidet karboksilike me një skelet karboni nga 9 deri në 20 atome karboni. Shkencëtarët pohojnë se acidet naftenik (NA) janë acide karboksilike cikloalifatike me 10-16 atome karboni, megjithëse acidet që përmbajnë deri në 50 atome karboni janë gjetur në vajrat e rënda.
Etimologji
Termi i ka rrënjët në termin disi arkaik "naften" (cikloalifatik, por joaromatik), i cili përdoret për të klasifikuar hidrokarburet. Fillimisht u përdor për të përshkruar një përzierje komplekse të acideve me bazë nafte kur metodat analitike të disponueshme në fillim të viteve 1900 mund të identifikonin vetëm disa me saktësi.komponentë të tipit naftenik. Sot, acidi naftenik përdoret në përgjithësi për t'iu referuar të gjitha acideve karboksilike të pranishme në naftë (qoftë komponime ciklike, aciklike ose aromatike) dhe acideve karboksilike që përmbajnë heteroatome si N dhe S. Studime të shumta kanë treguar se shumica e acideve cikloalifatike përmbajnë gjithashtu të drejtë dhe acidet alifatike me zinxhir të degëzuar dhe acidet aromatike. Disa acide përmbajnë > 50% acide alifatike dhe aromatike të kombinuara.
Formula
Acidet naftenike përfaqësohen me formulën e përgjithshme CnH2n-z O2, ku n është numri i atomeve të karbonit dhe z është seria homologe. Vlera z është 0 për acidet aciklike të ngopura dhe rritet në 2 në acidet monociklike, në 4 në acidet biciklike, në 6 në acidet triciklike dhe në 8 në acidet tetraciklike.
Kripërat e acideve të quajtura naftenate përdoren gjerësisht si burime jonesh metalike hidrofobike në një sërë aplikimesh. Kripërat e aluminit dhe natriumit të acidit naftenik dhe acidit palmitik u kombinuan gjatë Luftës së Dytë Botërore për të bërë napalm. Dhe napalm u sintetizua me sukses. Fjala "napalm" vjen nga fjalët "acid naftenik" dhe acid palmitik".
Lidhja me vaj
Natyra, origjina, nxjerrja dhe përdorimi tregtar i acidit naftenik janë studiuar për mjaft kohë. Dihet se nafta bruto nga vendburimet në Rumani, Rusi, Venezuelë, Detin e Veriut, Kinë dhe Afrikën Perëndimorepërmban një sasi të madhe të përbërjeve acidike në krahasim me shumicën e naftës së papërpunuar amerikane. Përmbajtja e acidit karboksilik në disa produkte të naftës kaliforniane është veçanërisht e lartë (deri në 4%), ku klasat më të zakonshme të acideve karboksilike raportohen të jenë acidet cikloalifatike dhe aromatike.
Përbërja
Përbërja ndryshon në varësi të përbërjes së naftës bruto dhe kushteve gjatë përpunimit dhe oksidimit. Fraksionet që janë të pasura me acide naftenik mund të shkaktojnë dëme korrozioni në pajisjet e rafinerisë, kështu që fenomeni i korrozionit acid (NAC) është studiuar mirë. Nafta e papërpunuar me aciditet të lartë shpesh quhet vaj bruto me numër të lartë acidi (TAN) ose vaj bruto me aciditet të lartë (HAC). Acidet naftenik janë një ndotës kryesor në ujë nga nxjerrja e naftës nga rërat e naftës Athabasca (AOS). Acidet kanë toksicitet akut dhe kronik për peshqit dhe organizmat e tjerë.
Mjedisor
Në punimin e tij të cituar shpesh të botuar në Toxicological Sciences, Rogers deklaroi se përzierjet e acidit naftenik janë ndotësit më të rëndësishëm mjedisorë nga prodhimi i rërës së naftës. Ata zbuluan se në kushtet më të këqija, toksiciteti akut nuk ka gjasa për gjitarët e egër të ekspozuar ndaj acideve në ujë, por ekspozimi i përsëritur mund të ketë efekte negative shëndetësore.
Në artikullin e tij të vitit 2002i cituar mbi 100 herë, Rogers et al raportuan një procedurë laboratorike të bazuar në tretës, e krijuar për të nxjerrë në mënyrë efikase acidet nga vëllime të mëdha të ujit të Athabasca Oil Sands Tailings Pond (TPW). Acidet naftenik janë të pranishëm në AOS Tailings Water (TPW) në një përqendrim të vlerësuar prej 81 mg/L, një nivel shumë i ulët për TPW për t'u konsideruar si një burim i qëndrueshëm për rikuperimin komercial.
Fshi
Acidi naftenik hiqet nga substancat e naftës jo vetëm për të minimizuar korrozionin, por edhe për të rikuperuar produkte të dobishme komerciale. Përdorimi më i madh aktual dhe historik i këtij acidi është në prodhimin e naftenateve të metaleve. Acidet nxirren nga distilimet e naftës me nxjerrje alkaline, rigjenerohen në një proces neutralizimi acid, dhe më pas distilohen për të hequr papastërtitë. Acidet e shitura komerciale klasifikohen sipas numrit të acidit, nivelit të papastërtisë dhe ngjyrës. Përdoret për të prodhuar naftenate metalike dhe derivate të tjerë si esteret dhe amidet.
Naftenate
Naftenatet janë kripëra acide analoge me acetatet përkatëse, të përcaktuara më mirë, por më pak të dobishme. Naftenatet, si acidet naftenik në naftë, janë shumë të tretshëm në mjedise organike si bojërat. Ato përdoren në industri, duke përfshirë prodhimin e gjërave të tilla të dobishme: detergjentë sintetikë, lubrifikantë, frenues korrozioni, lëndë djegëse dhe aditivë të vajit lubrifikues, konservues.për drurin, insekticidet, fungicidet, akaricidet, agjentët lagështues, trashësuesit e napalmës dhe tharëset e vajit të përdorur në lyerjen dhe trajtimin e sipërfaqes së drurit.
Rërë vaji
Një studim thotë se acidet naftenik janë ndotësi më aktiv mjedisor nga të gjitha substancat që rrjedhin nga nxjerrja e naftës nga rërat e naftës. Megjithatë, në kushtet e rrjedhjes dhe kontaminimit, toksiciteti akut nuk ka gjasa të ndodhë te gjitarët e egër të ekspozuar ndaj acideve në ujin e pellgjeve të mbeturinave, por ekspozimi i përsëritur mund të ketë efekte të pafavorshme për shëndetin e kafshëve. Acidet janë të pranishme në rërën e naftës dhe ujin e mbeturinave në një përqendrim të vlerësuar prej 81 mg/L.
Duke përdorur protokollet e Organizatës për Bashkëpunim dhe Zhvillim Ekonomik (OECD) për testimin e toksicitetit, studiuesit amerikanë argumentuan se, bazuar në studimet e tyre, NA-të e pastruara, kur merren nga goja, nuk ishin gjenotoksike akute për gjitarët. Megjithatë, dëmi i shkaktuar nga NDT nga ekspozimi afatshkurtër gjatë ekspozimit akut ose me ndërprerje mund të grumbullohet me ekspozim të përsëritur.
Ciklopentan
Ciklopentani është një hidrokarbur aliciklik i ndezshëm me formulën kimike C5H10 dhe numër CAS 287-92-3, i përbërë nga një unazë prej pesë atomesh karboni, secila e lidhur me dy atome hidrogjeni sipër dhe poshtë rrafshit. Shpesh paraqitet në formëlëng pa ngjyrë me erë të ngjashme me benzinën. Pika e tij e shkrirjes është -94°C dhe pika e vlimit është 49°C. Ciklopentani i përket klasës së cikloalkaneve dhe janë alkane me një ose më shumë unaza atomesh karboni. Formohet nga plasaritja e cikloheksanit në prani të aluminit në temperaturë dhe presion të lartë.
Prodhimi i acideve naftenik, duke përfshirë ciklopentanin, ka humbur karakterin e tij masiv të mëparshëm në vitet e fundit.
U përgatit për herë të parë në 1893 nga kimisti gjerman Johannes Wieslikus. Kohët e fundit, shpesh quhet acid naftenik.
Roli në prodhim
Ciklopentani përdoret në prodhimin e rrëshirave sintetike dhe ngjitësve të gomës dhe si agjent fryrës në prodhimin e shkumës izoluese poliuretani, e cila gjendet në shumë pajisje shtëpiake si frigoriferë dhe ngrirës, duke zëvendësuar alternativat e dëmshme për mjedisin si p.sh. CFCs -11 dhe HCFC- 141b.
Lubrifikantët e alkilimit me ciklopentan të shumëfishtë (MAC) kanë paqëndrueshmëri të ulët dhe përdoren në disa aplikacione të specializuara.
Shtetet e Bashkuara prodhojnë më shumë se gjysmë milioni kilogramë të këtij kimikati në vit. Në Rusi, acidet naftenike (përfshirë ciklopentanin) prodhohen si produkt natyral i përpunimit të naftës.
Cikloalkanet mund të bëhen duke përdorur një proces të njohur si reformim katalitik. Për shembull, 2-metilbutani mund të shndërrohet në ciklopentan duke përdorur një katalizator platini. Kjo përdoret veçanërisht nëmakinat, pasi alkanet e degëzuara do të digjen shumë më shpejt.
Karakteristikat fizike dhe kimike
Çuditërisht, cikloheksanet e tyre fillojnë të vlojnë 10 °C më shumë se heksahidrobenzeni ose heksanafteni, por kjo gjëegjëzë u zgjidh në 1895 nga Markovnikov, N. M. Kishner dhe Nikolai Zelinsky kur ripërdorën heksahidrobenzenin dhe heksanaftenin si metilciklopentan - rezultat i një reagimi të papritur.
Megjithëse jo reaktiv, cikloheksani i nënshtrohet oksidimit katalitik për të formuar cikloheksanonin dhe cikloheksanolin. Një përzierje e cikloheksanon-ciklohexanol, e quajtur "vaj KA", është lënda e parë për acidin adipik dhe kaprolaktamin, prekursorë të najlonit.
Aplikacion
Përdoret si tretës në disa marka të lëngjeve korrigjuese. Cikloheksani nganjëherë përdoret si një tretës organik jopolar, megjithëse n-heksani përdoret më shpesh për këtë qëllim. Gjithashtu përdoret shpesh si një tretës rikristalizimi, pasi shumë përbërës organikë shfaqin tretshmëri të mirë në cikloheksan të nxehtë dhe tretshmëri të dobët në temperatura të ulëta.
Cikloheksani përdoret gjithashtu për të kalibruar instrumentet e kalorimetrisë së skanimit diferencial (DSC) për shkak të tranzicionit të përshtatshëm nga kristal në kristal në -87,1 °C.
Avujt e cikloheksanit përdoren në furrat e karburizimit me vakum në prodhimin e pajisjeve të trajtimit të nxehtësisë.
Deformim
Një unazë me 6 kulme nuk përputhet me formën e një gjashtëkëndëshi të përsosur. Konformacioni planar gjashtëkëndor ka tendosje të konsiderueshme këndore sepse lidhjet e tij nuk janë 109,5 gradë. Deformimi rrotullues do të jetë gjithashtu i rëndësishëm pasi të gjitha lidhjet do të eklipsohen.
Prandaj, për të reduktuar deformimin përdredhës, cikloheksani miraton një strukturë tredimensionale të njohur si "karrige konformuese". Ekzistojnë gjithashtu dy konformues të tjerë të ndërmjetëm - "gjysmë karrige", që është konformeri më i paqëndrueshëm dhe "varkë rrotulluese", e cila është më e qëndrueshme. Këta emra të çuditshëm u propozuan për herë të parë që në vitin 1890 nga Hermann Sachs, por u pranuan gjerësisht shumë më vonë.
Gjysma e atomeve të hidrogjenit janë në rrafshin e unazës (ekuatorial), dhe gjysma tjetër janë pingul me rrafshin (aksialisht). Ky konformacion siguron strukturën më të qëndrueshme të cikloheksanit. Ekziston një tjetër konformacion i cikloheksanit i njohur si "konformimi i varkës", por ai do të shndërrohet në një formacion "stool" pak më të qëndrueshëm.
Cikloheksani ka këndin më të ulët dhe tendosjen përdredhëse nga të gjithë cikloalkanet, duke rezultuar që cikloheksani të konsiderohet 0 në tendosjen totale të unazës. E njëjta gjë është e vërtetë për kripërat e natriumit të acideve naftenike.
Fazat
Cikloheksani ka dy faza kristalore. Faza I e temperaturës së lartë, e qëndrueshme midis +186 °C dhe temperaturëspika e shkrirjes +280 °C, është një kristal plastik, që do të thotë se molekulat ruajnë një farë mase lirie të lëvizjes. Faza II e temperaturës së ulët (nën 186°C) është më e renditur. Dy fazat e tjera III dhe IV të temperaturës së ulët (metastabile) u morën duke aplikuar presione të moderuara mbi 30 MPa, dhe faza IV shfaqet ekskluzivisht në cikloheksan të deuteruar (vini re se aplikimi i presionit rrit të gjitha temperaturat e tranzicionit).
