2.Химический состав нефти.Основные классы углеводородов.

По химическому составу нефть представляет собой смесь различных углеводородов, сернистых, кислородных и азотистых соединений. В состав нефти входят углеводороды трех классов: парафиновые, нафтеновые и ароматические. В нефтепродуктах могут содержаться, иногда в значительных количествах, непредельные углеводороды, образующиеся в процессе переработки нефти и нефтепродуктов.

Парафиновые углеводороды являются гомологами простейшего углеводорода метана (СН₄). При последовательном замещении атомов водорода метана на радикал (СН₃ называемый метильной группой, получается гомологический ряд парафиновых углеводородов. Общая формула парафиновых углеводородовC_nH_n+2 - Начиная с метана (СН4), эти углеводороды газообразные, начиная с пентана (С₅Н₁₂) — жидкие, а с гексадекана <С₁₆Р₃₄) — твердые.

Твердые и газообразные углеводороды растворены в жидких. При повышении температуры испаряются газообразные углеводороды, а при понижении температуры выпадают твердые парафины.

Нафтеновые углеводороды имеют циклическое строение. Общая эмпирическая формула их С_пН_2п. В молекулы нафтеновых углеводородов входят замкнутые кольца атомов углерода. Циклическое строение этих углеводородов обусловливает их высокую химическую прочность.

Ароматические углеводороды имеют общую формулу С_nH_n-6. Наиболее важным ароматическим углеводородом является бензол (С₆Н₆). Ароматические углеводороды легко вступают в реакции замещения, образуя фенол, нитробензол и др.

Непредельные углеводороды образуются в результате переработки нефти. Между атомами углерода существуют двойные или тройные непрочные связи, легко разрушаемые под действием температуры. В связи с малой стабильностью непредельных углеводородов из них образуются оксиды, кислоты, смолисто-асфальтовые вещества.

Кислородные соединения в нефти, как правило, состоят из органических кислот и смолисто-асфальтовых веществ. Органические кислоты чаще всего представлены нафтеновыми кислотами, которые хорошо растворяются в нефти и сильно корродируют цветные металлы (например, свинец, цинк).

Смолисто-асфальтовые вещества подразделяются на нейтральные смолы, асфальтены, карбены, карбоиды и асфальтогеновые кислоты. Нейтральные смолы представляют собой высокомолекулярные компоненты нефти с нейтральными свойствами. В различных нефтях может содержаться от 1,5 до 40 % смол.

Асфалътены — это твердые хрупкие вещества обычно черного цвета, не плавящиеся при нагревании и нерастворимые в бензине.

Карбены представляют собой продукты уплотнения асфальтенов. Это твердые вещества с плотностью больше единицы. Они нерастворимы в бензоле.

Карбоиды образуются в результате уплотнения и полимеризации углеводородов при термическом разложении нефти. Они состоят в основном из углерода и небольшого количества водорода, практически нерастворимы в органических и минеральных растворителях.

Асфальтогеновые (полинафтеновые) кислоты — это полутвердые или твердые вещества, малорастворимые в бензине.

3.Основные понятия о металлах.Черные и цветные металлы и их сплавы.

Металлы и неметаллы различаются по химическим и физическим свойствам. Первым свойственна более высокая тепло- и электропроводность, металлический блеск и ковкость. Окислы многих металлов обладают основными свойствами, в то время как окислы большинства неметаллов (металлоидов) обладают кислотными свойствами. При диссоциации солей и оснований в растворах и расплавах металлы образуют положительные ионы (катионы), а металлоиды - отрицательные ионы (анионы). Поэтому при пропускании постоянного электрического тока металлы могут быть выделены из растворов или расплавов на отрицательном электроде

Большинство металлов имеет серый «металлический цвет», изменяющийся в оттенках от серо-стального до серебристо белого. Резкое отличие имеют медь, сплавы меди и золото. Находясь на воздухе, металлы окисляются, их поверхность темнеет, придавая каждому из них присущий ему характерный цвет; однако эта окраска не является цветом металла. Естественный цвет и блеск наружной поверхности в течение длительного времени сохраняют лишь металлы, не окисляемые на воздухе: серебро, золото, платина, титан, а также металлы, образующие на своей поверхности защитный окислительный слой, например алюминий. В зависимости от удельного веса металлы разделяют на легкие с удельным весом до 5 (магний 1,74, алюминий 2,7, титан 4,5) и тяжелые с удельным весом больше 5 (железо 7,87, свинец 11,3, вольфрам 19,3 и др.). 

Все металлы и сплавы, имеющие удельный вес менее 4, называют легкими, а имеющие удельный вес более 4, - тяжелыми металлами.

В чистом виде металлы используются меньше. Металлы главным образом применяют в виде сплавов с другими металлами или металлоидами. Добавка других элементов в определенных количествах часто резко улучшает свойства металлов. Сплавы сохраняют отличительные свойства металлов. Иногда Довольно сложные по химическому составу сплавы называют по наименованию основного металла сплава, например латунь - желтой медью.

Все металлы, находящие широкое применение в промышленности, можно разделить на две основные группы—черные и цветные.

Основой черных металлов является железо. Чугун и сталь представляют собой сплавы чистого железа с углеродом с добавлением химических элементов (марганца, кремния и пр.) и называются железоуглеродистыми сплавами.

Цветные делят по различным признаком:тяжелые,легкие,тугоплавкие,легкоплавкие,редкие,благородные.К цветным металлам относятся медь, цинк, олово, свинец, никель, алюминий и пр. Их сплавы — бронза, латунь, баббиты, дюралюминий и др. — имеют большое применение в промышленности. Практическое использование металлов в народном хозяйстве разнообразно и зависит от их распространенности в природе, от возможности массовой добычи, от хорошей обрабатываемости и других условий. Так, например, сплавы алюминия являются незаменимыми при изготовлении изделий, легких по весу. Олово обладает большой сопротивляемостью разрушающим действиям кислорода и хорошо предохраняет другие металлы от окисления. Широкое применение меди объясняется ее высокой проводимостью тепла и электрического тока.

Некоторые металлы — вольфрам, ванадий, молибден, кобальт, титан и др. добываются в небольшом количестве, имеют высокую стоимость и поэтому их применение в промышленности ограничено. Такие металлы называются редкими.

Почти все металлы находятся в земной коре в виде химических соединений с другими элементами, главным образом с кислородом и серой.

Природные соединения металлов с другими веществами называются минеральными рудами. Извлечением металлов и их соединений из руд заводским способом занимается металлургическая промышленность.

Свойства сплавов зависят от входящих компонентов и структуры. Расплавленные сплавы представляют собой растворы. В процессе затвердевания сплавов их компоненты могут образовать следующие структуры: механические смеси, химические соединения и твердые растворы. Механические смеси образуются в случаях, когда компоненты сплава не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическое соединение. Химические соединения возможны при наличии определенного весового соотношения между элементами, при этом получаются новые однородные вещества с определенной химической формулой. Твердые растворы представляют собой однородные смеси двух или более металлов, в которых компоненты и после остывания остаются в состоянии взаимного растворения. В зависимости от химического состава, структуры и термической обработки могут быть получены следующие характерные сплавы: высокопрочные, твердые и сверхтвердые, пластичные, жаропрочные, химически устойчивые, с высокой электропроводностью, немагнитные и многие другие.