Asid naphthenic (NA) ialah campuran beberapa asid siklopentil dan sikloheksilkarboksilik dengan berat molekul 120 hingga 700 atau lebih unit jisim atom. Pecahan utama ialah asid karboksilik dengan rangka karbon daripada 9 hingga 20 atom karbon. Para saintis mendakwa bahawa asid naphthenic (NA) ialah asid karboksilik sikloalifatik dengan 10-16 atom karbon, walaupun asid yang mengandungi sehingga 50 atom karbon telah ditemui dalam minyak berat.
Etimologi
Istilah ini berakar umbi dalam istilah yang agak kuno "naphthene" (sikloalifatik tetapi bukan aromatik), yang digunakan untuk mengelaskan hidrokarbon. Ia pada asalnya digunakan untuk menggambarkan campuran kompleks asid berasaskan petroleum apabila kaedah analisis yang tersedia pada awal 1900-an hanya dapat mengenal pasti beberapa dengan ketepatan.komponen jenis naphthenic. Hari ini, asid naphthenic digunakan secara lebih umum untuk merujuk kepada semua asid karboksilik yang terdapat dalam petroleum (sama ada sebatian kitaran, asiklik atau aromatik) dan asid karboksilik yang mengandungi heteroatom seperti N dan S. Banyak kajian telah menunjukkan bahawa kebanyakan asid sikloalifatik juga mengandungi lurus dan asid alifatik rantai bercabang dan asid aromatik. Sesetengah asid mengandungi > 50% gabungan asid alifatik dan aromatik.
Formula
Asid naphthenic diwakili oleh formula am CnH2n-z O2, dengan n ialah bilangan atom karbon dan z ialah siri homolog. Nilai z ialah 0 untuk asid asiklik tepu dan meningkat kepada 2 dalam asid monosiklik, kepada 4 dalam asid basikal, kepada 6 dalam asid trisiklik dan kepada 8 dalam asid tetrasiklik.
Garam asid yang dipanggil naphthenate digunakan secara meluas sebagai sumber ion logam hidrofobik dalam pelbagai aplikasi. Garam aluminium dan natrium asid naphthenic dan asid palmitik telah digabungkan semasa Perang Dunia II untuk membuat napalm. Dan napalm berjaya disintesis. Perkataan "napalm" berasal daripada perkataan "asid naphthenic" dan asid palmitik".
Sambungan minyak
Sifat, asal usul, pengekstrakan dan penggunaan komersial asid naphthenic telah dikaji sejak sekian lama. Adalah diketahui bahawa minyak mentah dari ladang di Romania, Rusia, Venezuela, Laut Utara, China dan Afrika Baratmengandungi sejumlah besar sebatian berasid berbanding kebanyakan minyak mentah AS. Kandungan asid karboksilik sesetengah produk petroleum California adalah sangat tinggi (sehingga 4%), di mana kelas asid karboksilik yang paling biasa dilaporkan ialah asid sikloalifatik dan aromatik.
Komposisi
Komposisi berbeza-beza bergantung pada komposisi minyak mentah dan keadaan semasa pemprosesan dan pengoksidaan. Pecahan yang kaya dengan asid naphthenic boleh menyebabkan kerosakan kakisan pada peralatan penapisan, jadi fenomena kakisan asid (NAC) telah dikaji dengan baik. Minyak mentah asid tinggi sering dirujuk sebagai minyak mentah bilangan asid tinggi (TAN) atau minyak mentah keasidan tinggi (HAC). Asid naphthenic adalah bahan cemar utama dalam air daripada pengekstrakan minyak daripada pasir minyak Athabasca (AOS). Asid mempunyai ketoksikan akut dan kronik kepada ikan dan organisma lain.
Persekitaran
Dalam kertas kerjanya yang sering dipetik yang diterbitkan dalam Toxicological Sciences, Rogers menyatakan bahawa campuran asid naphthenic adalah pencemar alam sekitar yang paling ketara daripada pengeluaran pasir minyak. Mereka mendapati bahawa dalam keadaan terburuk, ketoksikan akut tidak mungkin untuk mamalia liar yang terdedah kepada asid di dalam air, tetapi pendedahan berulang mungkin mempunyai kesan kesihatan yang buruk.
Dalam artikel 2002 beliaudipetik lebih 100 kali, Rogers et al melaporkan prosedur makmal berasaskan pelarut yang direka untuk mengekstrak asid dengan cekap daripada jumlah besar air Kolam Tailing Pasir Minyak Athabasca (TPW). Asid naphthenic terdapat dalam AOS Tailings Water (TPW) pada anggaran kepekatan 81 mg/L, tahap terlalu rendah untuk TPW untuk dianggap sebagai sumber yang berdaya maju untuk pemulihan komersial.
Padam
Asid naphthenic disingkirkan daripada bahan petroleum bukan sahaja untuk meminimumkan kakisan, tetapi juga untuk memulihkan produk yang berguna secara komersial. Penggunaan semasa dan sejarah terbesar asid ini adalah dalam pengeluaran naftenat logam. Asid diekstrak daripada sulingan petroleum melalui pengekstrakan alkali, dijana semula dalam proses peneutralan asid, dan kemudian disuling untuk menghilangkan kekotoran. Asid yang dijual secara komersial dikelaskan mengikut nombor asid, tahap kekotoran, dan warna. Digunakan untuk menghasilkan naftena logam dan terbitan lain seperti ester dan amida.
Naphthenates
Naphthenate ialah garam asid yang serupa dengan asetat yang sepadan, lebih jelas tetapi kurang berguna. Naphthenate, seperti asid naphthenic dalam petroleum, sangat larut dalam media organik seperti cat. Ia digunakan dalam industri, termasuk pengeluaran perkara yang berguna seperti: detergen sintetik, pelincir, perencat kakisan, bahan api dan bahan tambahan minyak pelincir, pengawetuntuk kayu, racun serangga, racun kulat, acaricides, agen pembasah, pemekat napalm dan bahan pengering minyak yang digunakan dalam pengecatan dan rawatan permukaan kayu.
Pasir minyak
Satu kajian menyatakan bahawa asid naphthenic adalah pencemar alam sekitar yang paling aktif daripada semua bahan yang diperoleh daripada pengekstrakan minyak daripada pasir minyak. Walau bagaimanapun, dalam keadaan kebocoran dan pencemaran, ketoksikan akut tidak mungkin berlaku pada mamalia liar yang terdedah kepada asid dalam air kolam tailing, tetapi pendedahan berulang mungkin mempunyai kesan kesihatan haiwan yang buruk. Asid terdapat dalam pasir minyak dan air tailing pada anggaran kepekatan 81 mg/L.
Menggunakan protokol Organisasi untuk Kerjasama dan Pembangunan Ekonomi (OECD) untuk ujian ketoksikan, penyelidik AS berhujah bahawa, berdasarkan kajian mereka, NA yang telah dimurnikan, apabila diambil secara lisan, tidak genotoksik akut kepada mamalia. Walau bagaimanapun, kerosakan yang disebabkan oleh NDT daripada pendedahan jangka pendek semasa pendedahan akut atau terputus-putus mungkin terkumpul dengan pendedahan berulang.
Cyclopentane
Cyclopentane ialah hidrokarbon alisiklik mudah terbakar dengan formula kimia C5H10 dan nombor CAS 287-92-3, yang terdiri daripada cincin lima atom karbon, setiap satu terikat pada dua atom hidrogen di atas dan di bawah satah. Ia sering dibentangkan dalam bentukcecair tidak berwarna dengan bau yang serupa dengan petrol. Takat leburnya ialah -94°C dan takat didihnya ialah 49°C. Siklopentana tergolong dalam kelas sikloalkana dan merupakan alkana dengan satu atau lebih cincin atom karbon. Ia terbentuk dengan memecahkan sikloheksana dengan kehadiran alumina pada suhu dan tekanan tinggi.
Penghasilan asid naftenat, termasuk siklopentana, telah kehilangan sifat jisimnya yang dahulu dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Ia pertama kali disediakan pada tahun 1893 oleh ahli kimia Jerman Johannes Wieslikus. Baru-baru ini, ia sering dirujuk sebagai asid naphthenic.
Peranan dalam pengeluaran
Cyclopentane digunakan dalam pengeluaran resin sintetik dan pelekat getah, dan sebagai agen tiupan dalam pengeluaran busa penebat poliuretana, yang terdapat dalam banyak peralatan rumah seperti peti sejuk dan peti sejuk, menggantikan alternatif yang memudaratkan alam sekitar seperti CFC -11 dan HCFC- 141b.
Pelincir alkilasi siklopentana (MAC) berbilang mempunyai kemeruapan yang rendah dan digunakan dalam beberapa aplikasi khusus.
Amerika Syarikat menghasilkan lebih daripada setengah juta kilogram bahan kimia ini setiap tahun. Di Rusia, asid naphthenic (termasuk siklopentana) dihasilkan sebagai produk semula jadi pemprosesan minyak.
Cycloalkana boleh dibuat menggunakan proses yang dikenali sebagai reformasi pemangkin. Sebagai contoh, 2-metilbutana boleh ditukar kepada siklopentana menggunakan mangkin platinum. Ini digunakan terutamanya dalamkereta, kerana alkana bercabang akan terbakar lebih cepat.
Ciri fizikal dan kimia
Anehnya, sikloheksana mereka mula mendidih 10 °C lebih tinggi daripada heksahydrobenzene atau hexanaphthene, tetapi teka-teki ini telah diselesaikan pada tahun 1895 oleh Markovnikov, N. M. Kishner dan Nikolai Zelinsky apabila mereka menggunakan semula hexahydrobenzene dan hexanaphthene sebagai metilsiklopentana - hasil tindak balas yang tidak dijangka.
Walaupun agak tidak reaktif, sikloheksana mengalami pengoksidaan pemangkin untuk membentuk sikloheksanone dan sikloheksanol. Campuran sikloheksanone-sikloheksanol, dipanggil "minyak KA", ialah bahan mentah untuk asid adipik dan kaprolaktam, prekursor nilon.
Permohonan
Ia digunakan sebagai pelarut dalam beberapa jenama cecair pembetulan. Sikloheksana kadangkala digunakan sebagai pelarut organik bukan kutub, walaupun n-heksana lebih biasa digunakan untuk tujuan ini. Ia juga sering digunakan sebagai pelarut penghabluran semula, kerana banyak sebatian organik menunjukkan keterlarutan yang baik dalam sikloheksana panas dan keterlarutan yang lemah pada suhu rendah.
Cyclohexane juga digunakan untuk menentukur instrumen kalorimetri pengimbasan pembezaan (DSC) disebabkan peralihan kristal-ke-hablur yang mudah pada -87.1 °C.
Wap sikloheksana digunakan dalam relau pengkarburan vakum dalam pembuatan peralatan rawatan haba.
Deformasi
Gelang dengan 6 bucu tidak sepadan dengan bentuk heksagon yang sempurna. Konformasi heksagon satah mempunyai terikan sudut yang ketara kerana ikatannya bukan 109.5 darjah. Ubah bentuk kilasan juga akan menjadi ketara kerana semua ikatan akan gerhana.
Oleh itu, untuk mengurangkan ubah bentuk kilasan, sikloheksana menggunakan struktur tiga dimensi yang dikenali sebagai "kerusi konformasi". Terdapat juga dua konformer perantaraan lain - "separuh kerusi", yang merupakan konformer yang paling tidak stabil, dan "bot twist", yang lebih stabil. Nama-nama sipi ini mula-mula dicadangkan seawal tahun 1890 oleh Hermann Sachs, tetapi diterima secara meluas kemudian.
Separuh daripada atom hidrogen berada dalam satah gelang (secara khatulistiwa), dan separuh lagi berserenjang dengan satah (secara paksi). Konformasi ini menyediakan struktur sikloheksana yang paling stabil. Terdapat satu lagi bentuk sikloheksana yang dikenali sebagai "konformasi bot", tetapi ia akan bertukar kepada pembentukan "najis" yang lebih stabil sedikit.
Cyclohexane mempunyai sudut terendah dan terikan kilasan daripada semua sikloalkana, menyebabkan sikloheksana dianggap 0 dalam jumlah terikan gelang. Perkara yang sama berlaku untuk garam natrium asid naftenat.
Fasa
Cyclohexane mempunyai dua fasa kristal. Fasa suhu tinggi I, stabil antara +186 °C dan suhutakat lebur +280 °C, adalah kristal plastik, yang bermaksud bahawa molekul mengekalkan beberapa darjah kebebasan pergerakan. Suhu rendah (di bawah 186°C) fasa II lebih teratur. Dua lagi fasa suhu rendah (metastabil) III dan IV diperoleh dengan menggunakan tekanan sederhana melebihi 30 MPa, dan fasa IV muncul secara eksklusif dalam sikloheksana yang telah dinyahuteri (perhatikan bahawa penggunaan tekanan meningkatkan semua suhu peralihan).
