ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы МНОГОЛИКОЕ ВЕЩЕСТВО из "Путешествие в мир органической химии" которую обнаружили когда-то в природных источниках, а теперь все в больших масштабах добывают с помощью бурения, называют сырой нефтью. Описать сырую нефть в нескольких словах невозможно, потому что она изменчива, как хамелеон. [c.67] В зависимости от происхождения цвет нефти меняется от светло-коричневого до черного, в ярком свете на поверхности любой нефти видны зеленоватые блики. Сорта нефти отличаются и по запаху. Запах некоторых нефтей очень приятен, другие пахнут чесноком. У различных нефтей различная вязкость. Нефти Суматры или Пенсильвании негустые, маловязкие. Литр такой нефти весит не более 700 г. Нефть из Баку или западноамериканских месторождений гораздо более вязкая и тяжелая. Литр ее весит около 900 г, а иногда и больше. [c.67] Все это указывает на то, что нефть неоднородна по своему химическому составу, т. е. не является индивидуальным веществом, как, например, вода или бензол. В ней содержится множество различных соединений, дающих в совокупности нефть. В зависимости от изменения состава меняются и ее свойства. [c.67] Некоторые сорта нефти состоят в основном из насыщенных углеводородов — парафинов с прямыми и разветвленными цепями. Представители ряда парафинов до бутана С4Ню газообразны и сопровождают нефть в виде природных газов. Следующие члены ряда парафинов, содержащие в прямых цепях до 16 углеродных атомов, жидкие и входят в состав нефти. Чем выше точка кипения парафинового углеводорода, тем длиннее его цепь, тем больше у него изомеров с разветвленной цепью. Нефти, основным компонентом которых являются парафиновые углеводороды, называют парафиновыми. [c.67] Некоторые насыщенные углеводороды способны также образовывать замкнутые цепи атомов углерода. Назовем для примера циклогексан СбН12. Нефти, содержащие такие углеводороды, называются нафтеновыми. Иногда, правда довольно редко, в нефти содержатся бензол и его производные. [c.67] Такие смеси, как нефть, отдельные компоненты которых обладают различными точками кипения, сравнительно легко разделить путем перегонки на составные части. В практике органической химии перегонку используют очень часто, поэтому стоит поговорить о ней подробнее. [c.67] Мы знаем, что почти все вещества могут существовать в трех агрегатных состояниях. Рассмотрим, например, воду. При температурах ниже 0° вода превращается в твердый лед. В интервале от О до 100° — это обычная жидкая вода, выше 100° она переходит в газообразное состояние. При переходе от льда к жидкости, а затем к пару никаких химических превращений не происходит. При изменении агрегатных состояний мы имеем дело только с физическими процессами. [c.67] Вода состоит из молекул. Каждая из этих бесчисленных молекул обладает определенным запасом кинетической энергии, и, следовательно, молекулы находятся в постоянном движении. Если к этой системе подвести тепло извне — нагреть ее — и тем самым увеличить запас кинетической энергии, то движение молекул станет более быстрым. В противоположном случае, т. е. при охлаждении системы, энергия уменьшается и движение молекул замедляется. [c.68] Кроме энергии движения, приводящей к беспорядочному распределению молекул в газообразном состоянии, на частицы действуют еще силы притяжения. Если силы притяжения по сравнению с кинетическими силами очень велики, как это наблюдается у твердых веществ, молекулы занимают определенное место, и это приводит к созданию прочной малоподвижной системы. Правда, и в этом случае сохраняется некоторое движение частиц, но колебания их незначительны. Менее прочно связаны молекулы на поверхности вещества, так как связывающие их силы действуют только с одной стороны. [c.68] И наконец, следует иметь в виду, что общее количество энергии при данной температуре постоянно, но энергия, приходящаяся на каждую молекулу, распределяется статистически, т. е. существуют частицы, энергия которых больше или мвкьше средней. [c.68] Статистическое распределение энергии можно сравнить, скажем, с такой картиной. Город в определенное время, предположим в 8 часов вечера, расходует постоянное количество электроэнергии. Бели разделить всю энергию на число семей, то на долю каждой придется примерно по 120 ватт, и в большинстве случаев это соответствует действительности. Но может случиться, что в то время как Майеры ушли из дому и погасили свет, у Шульцев — гости и все комнаты ярко освещены. В этот вечер Шульцы расходуют больше, а Майеры меньше электроэнергии, чем обычно. [c.69] Бели температура повышается, колебания молекул усиливаются. Наконец, средняя кинетическая энергия достигает такой большой величины, что жесткая связь между молекулами ослабляется и молекулы переходят в менее упорядоченное состояние. Они еще подчиняются силам притяжения, о которых мы говорили, но становятся гораздо подвижнее. [c.69] В этом случае мы говорим о плавлении твердого вещества, переходе его в жидкость. В жидкости молекулярные связи гораздо слабее, и с ее поверхности некоторые молекулы могут отрываться, переходя в газовую фазу. При этом переходе молекулы должны преодолевать давление воздуха. Часть воздушных молекул возвращается в жидкость, однако некоторые из них отрываются с поверхности — жидкость испаряется, и ее объем медленно уменьшается. [c.69] При дальнейшем повышении температуры соответственно увеличивается кинетическая энергия молекул жидкости, наконец, силы притяжения и давление воздуха на поверхность уравновешиваются, и жидкость начинает кипеть — происходит бурный переход в газообразное агрегатное состояние. При этом переходе молекулы приобретают энергию. Увеличение энергии молекул приводит к тому, что они располагаются в беспорядке. Вся энергия, которую система получает извне, тратится на испарение, поэтому дальнейшего повышения температуры при кипении жидкости не происходит. Кипящая вода не становится горячее от того, что мы ее сильнее нагреем, она только быстрее испарится. [c.69] если равномерно нагревать жидкость, ее температура постоянно повышается до тех пор, пока не будет достигнута точка кипения. После этого, несмотря на дальнейшее нагревание жидкости, температура ее остается постоянной, так как вся энергия расходуется на переход из жидкого состояния в газообразное. [c.70] Разумеется, этот процесс можно проследить и в другом направлении. Если охлаждать газообразную воду, т, е. отнимать у нее энергию, то она снова конденсируется в жидкость, а при более сильном охлаждении застынет в твердый лед. [c.70] Мы уже знаем, что давление атмосферного воздуха на поверхность воды препятствует отрыву молекул с этой поверхности, поэтому оно влияет на процесс кипения. Если уменьшить давление атмосферного воздуха, то кипение облегчается и становится возможным при более низких температурах, так как при более низких давлениях молекулам легче преодолеть силы притяжения. Это хорошо известно альпинистам, которым приходится долго возиться, когда после тяжелого подъема они хотят сварить себе пиш у. На Монблане, например, высота которого 4810 м, а давление 420 мм ртутного столба, температура кипения воды всего 84°, следовательно, и яйца приходится варить там гораздо дольше, чем обычно. Если на самолете подняться еще выше, наступит такой момент, когда вода закипит при 65°, т. е. она будет кипеть при температуре ниже температуры свертывания белка. В этом случае сварить яйцо совсем невозможно. [c.70] Если повысит.ь давление на поверхность жидкости, молекулам, отрывающимся с ее поверхности, при переходе из жидкого в газообразное состояние придется преодолевать большее сопротивление. Для кипения потребуется больше энергии — температура его возрастет. Это явление используют в быту. В кастрюлях для быстрой варки пищи делают плотно прилегающую крышку. При нагревании жидкости в такой кастрюле давление пара превышает нормальное, и точка кипения жидкости в ней повышается. Например, при повышении давления на одну атмосферу вода кипит при 120°. Конечно, в такой кастрюле пища варится быстрее, чем в кастрюле, прикрытой обычной крышкой. В ней можно сварить еду и на высокой горе, и в самолете и, если хотите, даже на Луне, где давление атмосферы вообще отсутствует и вода в открытом сосуде должна была бы закипеть при 0°. [c.70] Теперь, зная, как протекает процесс кипения и как можно воздействовать на него, мы легко поймем процессы перегонки и фракционирования нефти. [c.71] Фракционировать означает разделять. При фракционировании нефть разделяется на отдельные компоненты. Конечно, разделить нефть на все компоненты, входящие в нее, невозможно, так как их несколько сотен. Разделяют только группы веществ, резко отличающихся друг от друга по температурам кипения. [c.71] Вернуться к основной статье