Ang Naphthenic acid (NA) ay pinaghalong ilang cyclopentyl at cyclohexylcarboxylic acid na may molecular weight na 120 hanggang 700 o higit pang atomic mass units. Ang pangunahing bahagi ay mga carboxylic acid na may carbon skeleton mula 9 hanggang 20 carbon atoms. Sinasabi ng mga siyentipiko na ang mga naphthenic acid (NA) ay mga cycloaliphatic carboxylic acid na may 10-16 carbon atoms, bagaman ang mga acid na naglalaman ng hanggang 50 carbon atoms ay natagpuan sa mabibigat na langis.
Etymology
Ang termino ay nag-ugat sa medyo archaic na terminong "naphthene" (cycloaliphatic ngunit hindi mabango), na ginagamit upang pag-uri-uriin ang mga hydrocarbon. Ito ay orihinal na ginamit upang ilarawan ang isang kumplikadong pinaghalong mga acid na nakabatay sa petrolyo kapag ang mga analytical na pamamaraan na magagamit sa unang bahagi ng 1900s ay maaari lamang makilala ang ilan nang may katumpakan.mga bahagi ng uri ng naphthenic. Sa ngayon, mas karaniwang ginagamit ang naphthenic acid upang tukuyin ang lahat ng carboxylic acid na nasa petrolyo (maging cyclic, acyclic, o aromatic compound) at mga carboxylic acid na naglalaman ng mga heteroatom gaya ng N at S. Maraming pag-aaral ang nagpakita na karamihan sa mga cycloaliphatic acid ay naglalaman din ng tuwid at branched chain aliphatic acids at aromatic acids. Ang ilang acid ay naglalaman ng > 50% pinagsamang aliphatic at aromatic acid.
Formula
Ang Naphthenic acid ay kinakatawan ng pangkalahatang formula na CnH2n-z O2, kung saan ang n ay ang bilang ng mga carbon atom at ang z ay ang homologous na serye. Ang z-value ay 0 para sa mga saturated acyclic acid at tumataas sa 2 sa monocyclic acid, hanggang 4 sa bicyclic acid, hanggang 6 sa tricyclic acid, at hanggang 8 sa tetracyclic acid.
Ang mga asin ng mga acid na tinatawag na naphthenate ay malawakang ginagamit bilang hydrophobic metal ion sources sa iba't ibang mga aplikasyon. Ang mga aluminyo at sodium s alt ng naphthenic acid at palmitic acid ay pinagsama noong World War II upang makagawa ng napalm. At matagumpay na na-synthesize ang napalm. Ang salitang "napalm" ay nagmula sa mga salitang "naphthenic acid" at palmitic acid".
Koneksyon ng langis
Ang kalikasan, pinagmulan, pagkuha at komersyal na paggamit ng naphthenic acid ay pinag-aralan nang matagal. Ito ay kilala na krudo mula sa mga patlang sa Romania, Russia, Venezuela, ang North Sea, China at West Africanaglalaman ng malaking halaga ng acidic compound kumpara sa karamihan ng langis na krudo ng US. Ang nilalaman ng carboxylic acid ng ilang produktong petrolyo ng California ay partikular na mataas (hanggang 4%), kung saan ang pinakakaraniwang mga klase ng carboxylic acid ay iniulat na mga cycloaliphatic at aromatic acid.
Komposisyon
Ang komposisyon ay nag-iiba depende sa komposisyon ng krudo at sa mga kondisyon sa panahon ng pagproseso at oksihenasyon. Ang mga fraction na mayaman sa mga naphthenic acid ay maaaring magdulot ng pagkasira ng kaagnasan sa mga kagamitan sa refinery, kaya napag-aralan nang mabuti ang acid corrosion (NAC). Ang mataas na acid na krudo ay madalas na tinutukoy bilang mataas na kabuuang bilang ng acid (TAN) na krudo o mataas na acidity na krudo (HAC). Ang mga naphthenic acid ay isang pangunahing contaminant sa tubig mula sa pagkuha ng langis mula sa Athabasca oil sands (AOS). Ang mga acid ay may parehong talamak at talamak na toxicity sa isda at iba pang mga organismo.
Kapaligiran
Sa kanyang madalas na binabanggit na papel na inilathala sa Toxicological Sciences, sinabi ni Rogers na ang mga pinaghalong naphthenic acid ay ang pinakamahalagang pollutant sa kapaligiran mula sa produksyon ng oil sands. Nalaman nila na sa ilalim ng pinakamasamang sitwasyon, ang matinding toxicity ay hindi malamang para sa mga ligaw na mammal na nakalantad sa mga acid sa tubig, ngunit ang paulit-ulit na pagkakalantad ay maaaring magkaroon ng masamang epekto sa kalusugan.
Sa kanyang artikulo noong 2002binanggit ng higit sa 100 beses, iniulat ni Rogers et al ang isang solvent-based na pamamaraan sa laboratoryo na idinisenyo upang mahusay na kumuha ng mga acid mula sa malalaking volume ng tubig ng Athabasca Oil Sands Tailings Pond (TPW). Ang mga naphthenic acid ay naroroon sa AOS Tailings Water (TPW) sa tinantyang konsentrasyon na 81 mg/L, masyadong mababa ang antas para sa TPW upang ituring na isang mabubuhay na mapagkukunan para sa komersyal na pagbawi.
Delete
Naphthenic acid ay inalis mula sa petroleum substance hindi lamang para mabawasan ang corrosion, kundi para mabawi din ang mga produktong kapaki-pakinabang sa komersyo. Ang pinakamalaking kasalukuyan at makasaysayang paggamit ng acid na ito ay sa paggawa ng mga metal naphthenate. Ang mga acid ay kinukuha mula sa petroleum distillates sa pamamagitan ng alkaline extraction, muling nabuo sa isang proseso ng acid neutralization, at pagkatapos ay distilled upang alisin ang mga impurities. Ang mga acid na ibinebenta sa komersyo ay inuri ayon sa bilang ng acid, antas ng karumihan, at kulay. Ginagamit upang makagawa ng mga metal naphthenate at iba pang derivatives gaya ng mga ester at amide.
Naphthenate
Ang Naphthenates ay mga acid s alt na kahalintulad ng mga katumbas na acetates, mas mahusay na tinukoy ngunit hindi gaanong kapaki-pakinabang. Ang mga naphthenate, tulad ng mga naphthenic acid sa petrolyo, ay lubos na natutunaw sa organikong media tulad ng mga pintura. Ginagamit ang mga ito sa industriya, kabilang ang paggawa ng mga kapaki-pakinabang na bagay: mga sintetikong detergent, lubricant, corrosion inhibitors, fuel at lubricating oil additives, preservativespara sa kahoy, insecticides, fungicides, acaricides, wetting agents, napalm thickeners at oil desiccants na ginagamit sa pagpipinta at wood surface treatment.
Oil sand
Isang pag-aaral ang nagsasaad na ang mga naphthenic acid ay ang pinakaaktibong pollutant sa kapaligiran sa lahat ng mga substance na nagmula sa pagkuha ng langis mula sa oil sands. Gayunpaman, sa ilalim ng mga kondisyon ng pagtagas at kontaminasyon, ang matinding toxicity ay hindi malamang na mangyari sa mga ligaw na mammal na nakalantad sa mga acid sa tailings pond na tubig, ngunit ang paulit-ulit na pagkakalantad ay maaaring magkaroon ng masamang epekto sa kalusugan ng hayop. Ang mga acid ay naroroon sa oil sand at tailings na tubig sa tinatayang konsentrasyon na 81 mg/L.
Gamit ang mga protocol ng Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) para sa toxicity testing, ang mga mananaliksik sa US ay nangatuwiran na, batay sa kanilang mga pag-aaral, ang mga na-purified na NA, kapag kinuha nang pasalita, ay hindi acutely genotoxic sa mga mammal. Gayunpaman, ang pinsalang dulot ng NDT mula sa panandaliang pagkakalantad sa panahon ng talamak o pasulput-sulpot na pagkakalantad ay maaaring maipon sa paulit-ulit na pagkakalantad.
Cyclopentane
Ang Cyclopentane ay isang nasusunog na alicyclic hydrocarbon na may chemical formula na C5H10 at CAS number 287-92-3, na binubuo ng isang singsing na may limang carbon atoms, bawat isa ay nakagapos sa dalawang hydrogen atoms sa itaas at ibaba ng eroplano. Madalas itong ipinakita sa anyowalang kulay na likido na may amoy na katulad ng gasolina. Ang punto ng pagkatunaw nito ay -94°C at ang punto ng kumukulo nito ay 49°C. Ang cyclopentane ay kabilang sa klase ng cycloalkanes at mga alkane na may isa o higit pang mga singsing ng carbon atoms. Ito ay nabuo sa pamamagitan ng pag-crack ng cyclohexane sa pagkakaroon ng alumina sa mataas na temperatura at presyon.
Ang paggawa ng mga naphthenic acid, kabilang ang cyclopentane, ay nawala ang dating katangian ng masa nitong mga nakaraang taon.
Ito ay unang inihanda noong 1893 ng German chemist na si Johannes Wieslikus. Kamakailan, madalas itong tinutukoy bilang mga naphthenic acid.
Tungkulin sa produksyon
Cyclopentane ay ginagamit sa paggawa ng mga sintetikong resin at rubber adhesive, at bilang isang blowing agent sa paggawa ng polyurethane insulating foam, na makikita sa maraming gamit sa bahay gaya ng mga refrigerator at freezer, na pinapalitan ang mga alternatibong nakakapinsala sa kapaligiran gaya ng CFC -11 at HCFC- 141b.
Multiple cyclopentane alkylation (MAC) lubricants ay may mababang volatility at ginagamit sa ilang espesyal na application.
Ang Estados Unidos ay gumagawa ng higit sa kalahating milyong kilo ng kemikal na ito bawat taon. Sa Russia, ang mga naphthenic acid (kabilang ang cyclopentane) ay ginawa bilang natural na produkto ng pagpoproseso ng langis.
Cycloalkanes ay maaaring gawin gamit ang isang prosesong kilala bilang catalytic reforming. Halimbawa, ang 2-methylbutane ay maaaring ma-convert sa cyclopentane gamit ang isang platinum catalyst. Ito ay ginagamit lalo na samga kotse, dahil mas mabilis masusunog ang mga branched alkanes.
Mga katangiang pisikal at kemikal
Nakakagulat, ang kanilang mga cyclohexanes ay nagsimulang kumulo ng 10 °C na mas mataas kaysa sa hexahydrobenzene o hexanaphthene, ngunit ang bugtong na ito ay nalutas noong 1895 ni Markovnikov, N. M. Kishner at Nikolai Zelinsky nang muling gamitin ang hexahydrobenzene at hexanaphthene bilang methylcyclopentane - resulta ng hindi inaasahang backlash.
Bagama't hindi reaktibo, ang cyclohexane ay sumasailalim sa catalytic oxidation upang bumuo ng cyclohexanone at cyclohexanol. Ang pinaghalong cyclohexanone-cyclohexanol, na tinatawag na "KA oil", ay ang hilaw na materyal para sa adipic acid at caprolactam, mga precursor ng nylon.
Application
Ginagamit ito bilang solvent sa ilang brand ng correction fluid. Minsan ginagamit ang cyclohexane bilang non-polar organic solvent, bagama't mas karaniwang ginagamit ang n-hexane para sa layuning ito. Madalas din itong ginagamit bilang recrystallization solvent, dahil maraming organic compound ang nagpapakita ng mahusay na solubility sa mainit na cyclohexane at mahinang solubility sa mababang temperatura.
Cyclohexane ay ginagamit din para i-calibrate ang differential scanning calorimetry (DSC) na mga instrumento dahil sa maginhawang crystal-to-crystal transition sa -87.1 °C.
Cyclohexane vapors ay ginagamit sa vacuum carburizing furnaces sa paggawa ng heat treatment equipment.
Deformation
Ang singsing na may 6 na vertices ay hindi tumutugma sa hugis ng perpektong hexagon. Ang planar hexagon conformation ay may makabuluhang angular strain dahil ang mga bono nito ay hindi 109.5 degrees. Magiging makabuluhan din ang torsional deformation dahil malalampasan ang lahat ng bond.
Samakatuwid, upang mabawasan ang torsional deformation, ang cyclohexane ay gumagamit ng three-dimensional na istraktura na kilala bilang "conformational chair". Mayroon ding dalawang iba pang intermediate conformers - "kalahating upuan", na kung saan ay ang pinaka-hindi matatag conformer, at "twist bangka", na kung saan ay mas matatag. Ang mga sira-sirang pangalan na ito ay unang iminungkahi noong unang bahagi ng 1890 ni Hermann Sachs, ngunit malawak na tinanggap nang maglaon.
Ang kalahati ng mga hydrogen atom ay nasa eroplano ng singsing (equatorially), at ang kalahati ay patayo sa eroplano (axially). Ang conformation na ito ay nagbibigay ng pinaka-matatag na istraktura ng cyclohexane. May isa pang conformation ng cyclohexane na kilala bilang "boat conformation", ngunit ito ay magko-convert sa isang bahagyang mas matatag na "stool" formation.
Ang Cyclohexane ay may pinakamababang anggulo at torsional strain ng lahat ng cycloalkane, na nagreresulta sa cyclohexane na itinuturing na 0 sa kabuuang ring strain. Totoo rin ito para sa mga sodium s alt ng naphthenic acid.
Phases
Ang Cyclohexane ay may dalawang crystalline phase. Mataas na temperatura phase I, stable sa pagitan ng +186 °C at temperaturaAng punto ng pagkatunaw ng +280 °C, ay isang plastik na kristal, na nangangahulugan na ang mga molekula ay nagpapanatili ng ilang antas ng kalayaan sa paggalaw. Ang mababang-temperatura (sa ibaba 186°C) phase II ay mas maayos. Ang iba pang dalawang mababang temperatura (metastable) na mga phase III at IV ay nakuha sa pamamagitan ng paglalapat ng mga katamtamang presyon sa itaas ng 30 MPa, at ang phase IV ay lilitaw nang eksklusibo sa deuterated cyclohexane (tandaan na ang paglalapat ng presyon ay nagpapataas ng lahat ng temperatura ng paglipat).
