Какие два конечных продукта сгорания парафина их формулы и названия
Многие считают, что парафины и воски являются близкородственными вещества, так как те и другие используются при изготовление свечей. Действительно, и парафины и воски, относятся к органическим соединениям. Однако, с химической точки зрения, в остальном, это разные по природе и строению вещества. Давайте разберемся, почему.
Что такое парафины?
Парафины (от лат. parum – мало и affinis – родственный) — это смесь предельных углеводородов (алканов) преимущественно нормального строения, состава от С18Н38 (октадекан) до С35Н72 (пентатриоконтан).
Прежде чем двигаться дальше, давайте вспомним гомологический ряд и физические свойства алканов, входящих в состав парафинов. Из учебников химии нам известно, что первые 4 алкана – газы, следующие 11 – жидкости, а далее – твердые вещества.
Гомологический ряд первых 20 алканов:
Отсюда делаем вывод, что все парафины являются при нормальных условиях твердыми веществами. Хотя в зависимости от соотношения концентраций тяжелых и лёгких углеводородов парафин может быть и вязкой жидкостью.
Температура плавления парафинов — от 45°С до 65°С, а температура кипения — выше 350°C.
Это вещества белого цвета, с молекулярной массой 300—450, в расплавленном состоянии обладающие относительной вязкостью.
Парафины инертны к большинству химических реагентов. Они окисляются азотной кислотой, кислородом воздуха (при 140 °C и выше) и некоторыми другими окислителями с образованием различных жирных кислот, аналогичных жирным кислотам, содержащимся в жирах растительного и животного происхождения.
Парафин пожароопасен! При нагревании выше 90°С начинается достаточно активное выделение легких фракций и продуктов термического разложения. Выделяющиеся вещества, нагретые выше 120-150°С, при контакте с воздухом самовоспламеняются.
Именно поэтому, потушенную парафиновую свечу можно зажечь от дыма, если внести в него пламя спички или зажигалки. Дым от свечи содержит пары парафина, которые легко воспламеняются, и уже по ним огонь доходит до фитиля свечи.
Кстати впервые парафин был открыт Карлом фон Райхенбахом – химиком, геологом, естествоиспытателем, философом, бароном и промышленником. При жизни, он состоял в Прусской академии наук. Помимо парафина, он открыл креозот, а также других химические продукты на основе дёгтя, имевшие большую экономическую значимость. В последние годы жизни фон Райхенбах исследовал гипотетическую витальную энергию, названную им одической силой.
Карл Фон Райхенбах
Получают парафины главным образом из нефти, но они могут быть получены и из других продуктов. Например, из озокерита, называемого так же горным воском.
Озокерит
Области применения парафинов:
– для изготовления свечей.
– в качестве смазки для трущихся деталей.
– для производства вазелина.
– в косметологии для производства густых кремов.
– в качестве защитного, гидрофобизирующего вещества.
– в качестве пищевой добавки E905.
– для парафинотерапии в медицине и косметологии.
Теперь поговорим о восках.
Воска — это сложные эфиры высших жирных кислот и высших моноатомных или двухатомных спиртов.
Формулы воска в общем виде можно представить следующим образом:
Природные воска — пчелиный воск и спермацет — нашли широкое применение в медицине, парфюмерной промышленности.
Спермацет, получаемый из головного мозга кашалотов, является сложным эфиром цетилового спирта (первичный спирт, соответствующий пальмитиновой кислоте) и пальмитиновой кислоты:
Пчелиный воск состоит в основном из мирицилпальмиата:
Следует помнить, что природные воска — это комплексы, содержащие кроме эфиров свободные жирные кислоты и спирты, вещества, обусловливающие цвет и запах, минеральные соединения. Воска выполняют в организме преимущественно защитную функцию, которая сводится к образованию защитных покрытий. Они входят в состав жира, покрывающего кожу, шерсть, перья. У растений около 80% от всех липидов, образующих пленку на поверхности листьев, составляют воска.
Кстати, большинство растений производят вещество, называемое эпикутикулярным воском (это вещество можно заметить в виде белого налета на свежих огурцах и сливах). Эпикутикулярный воск отражает ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, благодаря чему становится возможным распознавание «зелёных» участков Земли по спутниковым снимкам.
Таким образом, воска можно разделить на две большие группы: животные и растительные воска.
Известно также, что воска являются нормальными метаболитами некоторых микроорганизмов.
Практическое применение восков:
– для производства свечей.
– для изготовления восковых фигур.
– в натуральной косметологии, как загуститель для кремов, мазей и лубрикантов.
– как основной компонент помад, твердых духов
– для защиты мебели, деревянных изделий, паркетных полов, мрамора и др.
– один из компонентов, необходимый для воскографии (в изобразительном искусстве).
– Воски зарегистрированы в качестве пищевых добавок E901—E903 и используются как покрытие для защиты и сохранения продуктов питания (например, фруктов, сыров, конфет), средств гигиены (например, зубных нитей).
– для изготовления лавовых светильников.
Исходя из вышенаписанного, делаем вывод, что парафины, представляют собой в основном – алканы, а воска – сложные эфиры. А это разные классы органических соединений.
Источник
Парафины, класс которых определяется многими параметрами, производятся из нефтепродуктов и имеют особые химические свойства. Парафины используются в различных сферах жизнедеятельности человека, разные их виды могут применяться в промышленности, на пищевом производства, в косметологии, и даже в пищевой промышленности. Парафины также подразделяются по классу токсичности и относятся к умеренно токсичным отходам. Сегодня мы поговорим о парафинах, о том, к какому классу опасности они относятся, а также об особенностях их утилизации и других параметрах. Читайте следующую статью на страницах журнала pro-vosk.ru.
Парафины класс
При производстве базовых масел, в процессе депарафинизации, получается твёрдый парафин. Твёрдый парафин составлен из твёрдых углеводородов, у которых при комнатной температуре имеется кристаллическая структура, и которые представляют собой многокомпонентную смесь насыщенных соединений.
При производстве базовых масел, в процессе депарафинизации получается твёрдый парафин
Парафин применяется в качестве пропиточного средства в производстве свечей, текстильной промышленности, резиновой промышленности, в упаковках, а также используется для других аналогичных целей.
Твердые нефтяные парафины являются горючими веществами с температурой вспышки не ниже 160 °С, температурой самовоспламенения не ниже 300 °С. Твердые парафины относятся к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007, предельно допустимая концентрация паров углеводородов расплавленного парафина в воздухе рабочей зоны составляет 300 мг/м3 в пересчете на углерод.
Твердые парафины пожароопасны. В помещении для хранения и эксплуатации парафинов запрещается обращение с открытым огнем; искусственное освещение должно быть во взрывобезопасном исполнении. Класс опасности твердого парафина – 4, жидкого – 3. Жидкий парафин – это легковоспламеняющаяся жидкость. Соответственно наличие средств пожаротушения выступает обязательным требованием перевозки парафина.
Парафины нефти относятся к классу веществ
Парафин в норме твердый, так как это алкан. Агрегатное состояние зависит от температуры. Парафин может также быть жидким и газообразным (при экстремальных условиях). Основную часть нефти составляют углеводороды, то есть соединения углерода и водорода, которые делятся на три класса: парафины, нафтены и ароматические углеводороды.
Уже в XIX веке возникла необходимость хотя бы какой-то базовой классификации нефти по комплексу ее свойств. Химическая классификация базируется на соотношении парафинно-нафтено-ароматических углеводородов. Для нужд нефтеперегонки имеет большое значение классификация по содержанию серы в нефти, а также ее плотность.
Есть классификация по содержанию парафина или так называемых базовых масел:
- метановые: более 50% парафиновых углеводородов;
- нафтеновые: более 50% нафтеновых углеводородов;
- нафтено-метановые: более 25% нафтеновых углеводородов, более 50% парафинов;
- метано-нафтеновые более 25% парафинов, более 50% нафтеновых углеводородов ;
- ароматические: более 50% ароматических углеводородов ;
- ароматическо-метановые: более 25% ароматических углеводородов, более 50% парафинов;
- метаново-ароматические: более 25% парафинов, более 50% ароматических углеводородов.
По плотности, выходу фракций и массовой доле парафина нефть подразделяют на 5 типов: 0 — особо легкая, 1 — легкая, 2 — средняя, 3 — тяжелая, 4 — битуминозная. По степени подготовки к транспортировке и переработке нефти делятся на 3 группы: группа1, группа 2, группа 3.
Класс опасности твердого парафина 4 жидкого 3
В зависимости от содержания сероводорода и легких меркаптанов нефть подразделяют на виды: вид 1, вид 2, вид 3.Условное обозначение нефти состоит из четырех цифр, соответствующих обозначениям класса, тина, группы и вида нефти. При поставке нефти на экспорт к обозначению типа добавляется индекс ”э”.
Парафин класс опасности
По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяют на четыре класса опасности:
- первый класс: вещества чрезвычайно опасные;
- второй класс: вещества высокоопасные;
- третий класс: вещества умеренно опасные;
- четвертый класс: вещества малоопасные.
Парафин состоит из смеси нескольких предельных углеводородов метанового ряда. Углеводороды, относящиеся к парафинам, могут очень сильно отличаться своими свойствами, и химическими, и физическими.
Парафины бывают твердые и жидкие, молекулы почти не имеют ответвлений. Химически инертны, плавятся при температуре до +27 градусов С (жидкие) и +50-70 градусов С (твердые). Точного значения нет, т.к. парафин — это смесь нескольких соединений. Парафины не водорастворимы и не растворяются в этиловом спирте, пожароопасны, горят при температуре более +160°С. Класс опасности твердого парафина – 4, жидкого – 3.
Парафин хлорированный ХП 470 А класс опасности
Парафин хлорированный ХП470А — трудногорючее, пожаро- и взрывобезопасное, малотоксичное вещество, производимое из нефтяного парафина с хлорированием. Относится к 4 классу опасности, не оказывает вредного воздействия на организм человека.
Производится в виде белой или желтоватой маслянистой жидкости. Хлорпарафин не растворяется в глицерине, гликолях, низших спиртах и воде, но хорошо растворим в смазочных и минеральных маслах, различных растворителях, спиртах, эфирах, совместим с каучуками и алкидными смолами.
Класс токсичности продуктов горения жидких парафинов
Токсичность продуктов горения – это свойство летучих химических веществ (токсичных газов и материалов) выделять токсичные вещества при термическом разложении и горении материалов (в виде тления или пламени) и оказывать поражающее действие на организм человека или животного. Токсичные газы – это газообразные и парообразные компоненты продуктов горения, от которых в наибольшей мере зависит токсический (летальный) эффект.
Токсичность продуктов горения является одним из основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов и определяется по стандартной методике в режиме пламенного горения или тления материалов. Средства, сделанные на основе парафинов, обычно не горят сами по себе. Их задача – усиливать горение других материалов. Качественные средства не выделяют опасные пары, они не взрываются, ими нельзя отравиться или сжечь слизистую глаз.
В соответствии с Приказом МПР РФ от 18 июля 2014 г. № 445 «Об утверждении Федерального классификационного каталога отходов», отходы отработанных моторных, трансмиссионных, гидравлических, трансформаторных (не содержащих полихлорированные дифенилы и терфенилы), индустриальных масел, шлама нефтеотделительных установок и всплывающей пленки из нефтеуловителей, отработанные автомобильные фильтры относятся к отходам 3-го класса опасности: умеренно опасным отходам.
Степень вредного воздействия на окружающую среду отходов 3-го класса опасности средняя. При этом экологическая система нарушается. Период ее восстановления — не менее 10 лет после снижения вредного воздействия указанных отходов.
Источники:
- https://optimagrupa.net/Content/Read/parafini?lang=ru-RU
- https://pcgroup.ru/blog/parafin-vazhnoe-himicheskoe-veschestvo-znakomoe-kazhdomu-iz-nas/
- https://petrodigest.ru/info/neft/klassifikacija-nefti
- https://proofoil.ru/Oilchemistry/Oilchemistry.html
- https://mos-chem.ru/news/parafin/
Post Views:
187
Источник
Алканы, или же парафиновые углеводороды – это простейший из всех классов органических соединений. Основная их характеристика – присутствие в молекуле только одинарных, или насыщенных связей, откуда берется другое название – насыщенные углеводороды. Кроме всем известных нефти и газа, алканы также содержатся во многих растительных и животных тканях: например, феромоны мухи цеце – алканы, содержащие в своих цепочках 18, 39 и 40 атомов углерода; также алканы в большом количестве содержатся в верхнем защитном слое растений (кутикуле).
Общие сведения
Алканы относятся к классу углеводородов. Это значит, что в формуле любого соединения будут присутствовать только углерод (С) и водород (H). Отличает их лишь то, что все связи в молекуле одинарные. Валентность углерода – 4, следовательно, один атом в соединении всегда будет связан с четырьмя другими атомами. Причем как минимум одна связь будет вида углерод-углерод, а остальные могут быть как углерод-углеродные, так и углерод-водородные (валентность водорода – 1, так что о водород-водородных связях думать запрещено). Соответственно, атом углерода, имеющий только одну C-C связь, будет называться первичным, две C-C связи – вторичным, три – третичным и четыре, по аналогии, четвертичным.
Если записать молекулярные формулы всех алканов на рисунке, получится:
- CH4,
- C2H6,
- C3H8.
и так далее. Нетрудно составить универсальную формулу, описывающую любое соединение этого класса:
- CnH2n+2.
Это общая формула парафиновых углеводородов. Совокупность всех возможных формул для них составляет гомологический ряд. Разница между двумя ближайшими членами ряда составляет (-CH2-).
Номенклатура алканов
Первый и простейший в ряду насыщенных углеводородов – метан CH4. Далее идет этан C2H6, имеющий два атома углерода, пропан C3H8, бутан C4H10, а с пятого члена гомологического ряда алканы называются по количеству атомов углерода в молекуле: пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан, ундекан, додекан, тридекан и так далее. Однако “разом” несколько углеродов можно назвать, только если они находятся в одной линейной цепочке. А так бывает не всегда.
На данной картинке изображено несколько структур, молекулярные формулы которых совпадают: C8H18. Однако перед нами – три разных соединения. Такое явление, когда для одной молекулярной формулы существует несколько различных структурных, называется изомерией, а соединения – изомерами. Здесь наблюдается изомерия углеродного скелета: это значит, что изомеры отличаются порядком углерод-углеродных связей в молекуле.
Все изомеры, не обладающие линейной структурой, называются разветвленными. В их номенклатуре берут за основу самую длинную непрерывную цепочку из атомов углерода в молекуле, а “ответвления” считаются заместителями одного из атомов водорода при углероде из “основной” цепочки. Так получаются 2-метилпропан (изобутан), 2,2-диметилпропан (неопентан), 2,2,4-триметилпентан. Цифра указывает на номер углерода основной цепочки, далее следует количество одинаковых заместителей, далее название заместителя, далее имя основной цепочки.
Строение алканов
Все четыре связи у атома углерода – ковалентные сигма-связи. Для образования каждой из них углерод использует одну из своих четырех орбиталей на внешнем энергетическом уровне – 3s (одна штука), 3p (три штуки). Ожидается, что раз в связывании участвуют разные типы орбиталей, то и получившиеся связи по своим энергетическим характеристикам должны быть разными. Однако такого не наблюдается – в молекуле метана все четыре одинаковы.
Для объяснения этого явления используется теория гибридизации. Она работает следующим образом: принимается, что ковалентная связь – это как бы два электрона (по одному от каждого атома в паре), находящиеся ровно между связанными атомами. В метане, например, четыре таких связи, поэтому четыре пары электронов в молекуле будут отталкиваться друг от друга. Чтобы минимизировать это постоянное толкание, центральный атом в метане располагает все четыре своих связи таким образом, чтобы они находились как можно дальше друг от друга. При этом, для еще большей выгоды, он как бы смешивает все свои орбитали (3s – одна и 3p – три), делая из них затем четыре новые одинаковые sp3-гибридные орбитали. В итоге “концы” ковалентных связей, на которых расположены атомы водорода, образуют правильный тетраэдр, в середине которого находится углерод. Такой финт ушами называется sp3-гибридизацией.
Все атомы углерода в алканах находятся в sp3-гибридизации.
Физические свойства
Алканы с количеством атомов углерода от 1 до 4 – газы, от 5 до 17 – жидкости с резким запахом, похожим на запах бензина, выше 17 – твердые вещества. Температуры кипения и плавления у алканов возрастают вместе с тем, как возрастает их молярная масса (и, соответственно, количество атомов углерода в молекуле). Стоит сказать, что при одинаковой молярной массе разветвленные алканы имеют заметно более низкие температуры плавления и кипения, чем их неразветвленные изомеры. Это значит, что межмолекулярные связи в них слабее, поэтому общая структура вещества менее устойчива к внешним воздействиям (и при нагревании эти связи быстрее разрушаются).
Несмотря на такие различия, в среднем все алканы крайне неполярны: в воде они практически не растворяются (а вода – полярный растворитель). Зато сами ненасыщенные углеводороды из тех, что в нормальных условиях являются жидкостями, активно используются в качестве неполярных растворителей. Так используют н-гексан, н-гептан, н-октан и прочие.
Химические свойства
Алканы малоактивны: даже по сравнению с другими органическими веществами они реагируют с крайне ограниченным списком реактивов. В основном это реакции, протекающие по радикальному механизму: хлорирование, бромирование, нитрование, сульфирование и прочее. Хлорирование метана – классический пример цепных реакций. Суть его заключается в следующем.
Цепная химическая реакция состоит из нескольких стадий.
- сначала происходит зарождение цепи – появляются первые свободные радикалы (в данном случае это происходит под действием фотонов);
- следующий этап – развитие цепи. В ходе него образуются новые вещества, являющиеся результатом взаимодействия какого-нибудь свободного радикала и молекулы; при этом высвобождаются новые свободные радикалы, которые, свою очередь, реагируют с другими молекулами, и так далее;
- когда между сталкиваются и образуют новое вещество два свободных радикала, происходит обрыв цепи – новых свободных радикалов не образуется, и в этой ветке реакция затухает.
Промежуточными продуктами реакции здесь являются и хлорметан CH3Cl, и дихлорметан CH2Cl2, и трихлорметан (хлороформ) CHCl3, и тетрахлорметан CCl4. Это значит, что радикалы могут атаковать кого угодно: и собственно метан, и промежуточные продукты реакции, все больше и больше замещая водород на галоген.
Крайне важная для промышленности реакция – это изомеризация парафиновых углеводородов. В ходе ее из неразветвленных алканов получают их разветвленные изомеры. Это повышает так называемую детонационную стойкость соединения – одну из характеристик автомобильного топлива. Реакция проводится на катализаторе хлорида алюминия AlCl3 при температурах около 300оC.
Горение алканов
Еще с начальной школы многие знают, что любое органическое соединение сгорает с образованием воды и углекислого газа. Алканы не являются исключением; однако в данном случае гораздо важнее другое. Свойство парафиновых углеводородов, особенно газообразных – выделение при сгорании большого количества тепла. Именно поэтому практически все основные виды топлива производятся из парафинов.
Полезные ископаемые на основе углеводородов
Это – останки древних живых организмов, прошедшие долгий путь химических изменений без доступа кислорода. Природный газ в среднем на 95% состоит из метана. Остальную часть занимают этан, пропан, бутан и незначительные примеси.
С нефтью все гораздо интереснее. Она представляет собой целый букет самых разнообразных классов углеводородов. Но основную часть занимают алканы, циклоалканы и ароматические соединения. Парафиновые углеводороды нефтей разделяются на фракции (куда входят и ненасыщенные соседи) по количеству атомов углерода в молекуле:
- газолин (5-7 С);
- бензин (5-11 С);
- лигроин (8-14 С);
- керосин (12-18 С);
- газойль (16-25 С);
- масла – мазут, соляровое, смазочное и прочие (20-70 С).
В соответствии с фракцией, нефтяное сырье идет на разные виды топлива. По этой причине виды топлива (бензин, лигроин – тракторное топливо, керосин – реактивное, дизельное топливо) совпадают с фракционной классификацией парафиновых углеводородов.
Источник