Материал: 2129

быть так же ненасыщенные радикалы (алкенильные, алкинильные). В молекулах «бензоидных» углеводородов различают две части: бензольное ядро и боковую цепь.

X X X

X

X

X

Рис. 9. Двузамещённые бензолы

X X X

X

X

X X X

X

Рис. 10. Трёхзамещённые бензолы

Названия углеводородов ряда бензола составляют из названий радикалов боковых цепей с добавлением окончания бензол. Для многих употребляют и другие названия (рис. 11).

Общее название ароматических углеводородов - арены. Общее название ароматических радикалов - арилы.

Физические свойства. Бензол и его ближайшие гомологи - бесцветные жидкости с характерным запахом. высшие гомологи – твёрдые вещества. Температура плавление и кипения зависят от состава и изомерии боковых цепей, от расположения боковых цепей в цикле. Плотность аренов меньше единицы. Они мало растворимы в воде, но во всех соотношениях смешиваются с органическими растворителями. Жидкие арены сами являются хорошими растворителями органических веществ. Они легко воспламеняются и горят ярким, сильно коптящим пламенем. Пары и жидкости

16

токсичны, некоторые вещества канцерогены, поэтому при работе с ними требуется осторожность.

CH3 C2H5

Рис. 11. «Бензоидные» углеводороды

Химические свойства. При явной ненасыщенности состава бензол проявляет насыщенный характер: склонность к реакциям замещения и устойчивость к действию окислителей. Реакции присоединения затруднены, для их проведения необходимы особые условия.

Библиографический список

1.Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. – М.: Высшая школа, 1999. – 768с.

2.Артёменко А. И. Органическая химия: Учеб. пособие для студ. не хим. специальности вузов / А.И. Артёменко. – М.: Высш. шк., 2003. – 605 с.

3.Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учеб. для вузов /

Л.С. Васильева – М.: Наука-Пресс, 2003. – 421 с.

4.Гуреев А.А. и др. Химмотология: учебник для ВУЗов / А.А. Гуреев, И.Г. Фукс,

В.Л. Лашхи. – М.: Химия, 1986. – 367 с.

5.Кириченко Н.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учеб. пособие для сред. проф. образования / Н.Б. Кириченко. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 208 с.

ПРОИЗВОДСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Россия одно из немногих крупных индустриальных государств использующее в своём экономическом развитии собственные топливноэнергетические ресурсы. И главным источником для производства топлив, смазочных материалов, тормозных и амортизационных жидкостей является нефть. Кроме того, из нефти получают обивочные материалы, пластиче-

17

ские массы, резиновые изделия и т.д., т.е. почти все неметаллические материалы, применяемые в автомобиле.

Нефть используется и в других отраслях промышленности для тех же целей что и в автомобилестроении, и, кроме того, для получения растворителей, асфальта, синтетических моющих средств, кокса и многого другого.

Нефть относится к невозобновляемым видам сырья, запасы её ограничены. Старые месторождения нефти истощаются, но, несмотря на использование современных технологий, в земле остаётся половина запасов, т.к. извлекать нефть полностью пока не удаётся.

Новые месторождения открывают, как правило, в труднодоступных, малообжитых районах, либо на морском шельфе. В связи с этим запасы на добычу нефти велики.

Поэтому развитие производства и потребления автомобильных топли- во-смазочных материалов идёт по трём основным направлениям:

1) Увеличение ресурсов жидких нефтяных топлив:

а) углубление переработки нефти; (повышение выхода топлива); б) оптимизация качества топлив.

2) Снижение расхода топлива в двигателях:

а) дизелизация автомобилей; (Дизель на 25…30 % расходует меньше бензинового двигателя);

б) конструктивное усовершенствование двигателей; в) снижение фактического расхода в условиях эксплуатации.

3) Применение альтернативных топлив: а) сжиженные и сжатые газы;

б) из углей, сланцев и др. горючих ископаемых; в) кислородосодержащие топлива (спирты, эфиры и др.).

Нефть

Сырая нефть представляет собой маслянистую жидкость от светлокоричневого до чёрного цвета, иногда буро-зелёного, в зависимости от месторождения. У разных нефтей различен не только цвет, но и запах, вязкость. Плотность нефти изменяется в пределах 700…900 кг/м3.

До 99 % в нефтях содержатся углеводороды разнообразного строения: парафиновые, циклопарафиновые (нафтеновые), ароматические. Низшие газообразные парафины сопутствуют нефти (попутный нефтяной газ), частично растворены в ней. В жидких углеводородах растворены также высшие твёрдые углеводороды.

Нефти, содержащие большое количество парафиновых углеводородов, называют парафиновыми (грозненская, среднеазиатская, пенсильванская). Нефти богатые циклопарафинами называют нафтеновыми (бакинская). Есть нефти богатые ароматическими углеводородами (уральская, украин-

18

ская, румынская). Нефти, дающие при переработке значительное количество гудрона, называют асфальтовыми.

Кроме углеводородов в состав нефти в малом количестве входят соединения, содержащие кислород (нафтеновые кислоты, фенол), серу (тиофен и его производные), азот (гетероциклические соединения).

Использование нефти в качестве топлива связано с её высокой теплотворной способностью: при сгорании 1 кг нефти выделяется 41700 - 46000 кДж; 1 кг угля - 33300 кДж; 1 кг древесины – 19500 кДж. И хотя Д.И. Менделеев и говорил: «Нефть не топливо – топить можно и ассигнациями», нефть нас прежде всего интересует как источник топлива и смазочных материалов. Топливо - источник энергии двигателей и машин, а смазочные материалы - средство снижения трения и износа механизмов, а, следовательно, снижения потерь и увеличения долговечности и безотказности машин.

Принято различать элементарный, групповой и фракционный составы нефти.

Элементарный состав определяет, какие химические элементы и в каком соотношении содержатся в нефти. Основные элементы это углерод (84…87 %), водород (12…15 %). Остальное сера, азот, кислород и некоторые другие элементы, в том числе и металлы.

Групповой состав определяется группами входящих в нефть углеводородов. Основные: метановые (насыщенные, парафиновые, предельные, алканы) с общей структурной формулой СnН2n+2); нафтеновые (полиметиленовые, цикланы) с общей структурной формулой Сn Н2n и ароматические (бензольные, арены) с общей структурной формулой СnН2n-6.

Углеводороды, содержащие от 1 до 4 атомов углерода, при нормальных условиях являются газами и могут находиться в нефтях и нефтепродуктах в растворённом виде. Жидкие углеводороды, содержащие в молекуле от 5 до 20 атомов углерода, входят в состав топлив. В состав масел входят углеводороды с числом атомов углерода в молекуле от 20 до 70. Углеводороды парафинового ряда нормального строения с 17 и более атомами углерода - твёрдые вещества и находятся в нефтях в растворенном состоянии.

Фракционный состав нефти определяется при её разделении по температурам кипения входящих соединений. Фракцией называют часть жидкости, выкипающей в определённом диапазоне температур. Большое разнообразие углеводородов в нефти приводит к тому, что нефть не имеет постоянной температуры кипения и при нагревании выкипает в широких температурных пределах. Наиболее лёгкие углеводороды начинают испаряться и выкипать при слабом нагревании до 30…400 С. При одной и той же температуре могут выкипать углеводороды, обладающие различным

19

групповым составом, следовательно, в одну и ту же фракцию входят углеводороды разных групп.

Примеси к нефти. Среди примесей наибольшее влияние на качество топливо-смазочных материалов оказывают сернистые и кислородные соединения. Эти соединения оказывают многостороннее влияние на эксплуатационные характеристики двигателей и механизмов и прежде всего на их коррозионный износ.

Сернистые соединения разделяют на активные и неактивные. К активным относят элементарную серу S, сероводород H2S и меркаптаны RSH, к неактивным - сульфиды RSR, дисульфиды RS2R, полисульфиды

RSnR и т.д.

Основную часть кислородных соединений составляют органические кислоты, главным образом нафтеновые, и смолисто-асфальтовые вещества. В состав этих веществ могут входить и сера и азот. Смолисто-асфальтовые вещества делят на смолы, асфальтогеновые кислоты, асфальтены, карбены и карбоиды.

Смолы - высокомолекулярные кислородосодержащие вещества, в состав которых могут входить сера, азот и некоторые металлы.

Асфальтогеновые кислоты (полинафтеновые) - смолистые вещества, входящие в состав высокомолекулярных частей нефти.

Асфальтены - высокомолекулярные твёрдые и мазеобразные вещества. При нагревании свыше 3300 С разлагаются с образованием газа и кокса.

Карбены - продукты уплотнения и полимеризации асфальтенов. Карбоиды - комплекс высокомолекулярных соединений, образующих-

ся при окислении и термическом разложении нефти и нефтепродуктов. Карбены и карбоиды - твёрдые вещества черного цвета, нерастворимые в органических и минеральных растворителях.

Задача создания высококачественных двигателей и машин связана с изучением свойств топливо-смазочных материалов, физико-химических процессов, происходящих в двигателе и механизме. В результате на стыке таких наук, как физика, органическая, физическая и коллоидная химия, теплотехника, экология появилось новое научное направление - химмотоло-

гия.

Основными задачами химмотологии являются:

а) определение оптимальных требований к топливо-смазочным материалам;

б) разработка и внедрение новых сортов; в) классификация;

г) установление научно обоснованных норм расхода; д) разработка методов оценки эксплуатационных свойств, испытаний и

контроля качества;

20