ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО БИОСФЕРЫ - Лекция, раздел Химия, Теоретические основы химии нефти и газа Химия Нефти И Газа Включает, Помимо Собственно Химизма Нефти И Газа, Изучение...
Химия нефти и газа включает, помимо собственно химизма нефти и газа, изучение вопросов геохимии биосферы, геохимии отдельных элементов (прежде всего углерода) и органических углеводородных соединений.
В данном разделе в краткой форме мы рассматрим вопросы геохимии биосферы, геохимии углерода, а также состав исходного для формирования углеводородов живого вещества биосферы.
Биосфера - обширная и сложная по составу земная оболочка с постоянным и устойчивым распространением в ней тех или иных форм жизни.
В состав биосферы входят смежные участки воздушной, водной и каменной оболочек Земли, причем особенно насыщены жизнью граничные зоны этих оболочек - верхний почвенный слой литосферы и верхний слой гидросферы.
Живое вещество образует основу биосферы, хотя масса организмов сравнительно невелика: по разным оценкам она составляет от 1011 до 1013т (для сравнения масса гидросферы около 1018 т).
Среди живых организмов выделяются две основные группы: автотрофные и гетеротрофные.
Автотрофные обеспечивают свое существование за счет элементов неорганической среды, получая их из атмосферы и гидросферы. Главные представители автотрофов - фотосинтезирующие растения.
Гетеротрофные организмы преимущественно используют готовые ОВ, синтезированные автотрофами. К ним относятся животные и некоторые сапрофитные растения, неспособные к фотосинтезу. Так как автотрофные организмы являются пищей для гетеротрофных, в общем балансе первых должно быть на порядок больше, чем вторых.
При этом соотношение между ними определяется не столько биомассой, сколько их биопродукцией - скоростью размножения организмов. По О. П. Добродееву, биомасса океана обновляется за 33 дня, а фитомасса суши (подавляющая часть биомассы суши) - за 14 лет, т. е. биопродукция моря почти на два порядка превосходит биопродукцию суши.
Биомасса, или масса живых организмов, оценивается для всей биосферы через органический углерод (Сорг) в 53,5·1010 т, а годовая биологическая продукция - в 6,5·1010 т.
По подсчетам масса биологической продукции за всю историю Земли превышает массу стратисферы примерно в 100-150 раз. Это убедительно подтверждает одно из фундаментальных заключений В. И. Вернадского о значительном влиянии живого вещества на неживую природу, прежде всего на осадочную оболочку планеты: «На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы... И чем более мы изучаем химические явления биосферы, тем более мы убеждаемся, что на ней нет случаев, где бы они не были независимы от жизни» (В.И.Вернадский, 1960, с. 21). Одним из геологических следствий длительного существования жизни на Земле В. И. Вернадский считал образование каустобиолитов.
Значения биомассы и биопродукции значительно варьируют для разных областей биосферы.
Для образования горючих полезных ископаемых океан имеет несравненно большее значение, чем педосфера. В пределах почв не накапливается ни нефтематеринское, ни углематеринское ОВ. Лишь небольшая часть ОВ, поступающая из педосферы в океан и озера может принять участие в нефтегазообразовании. А в океане, главным образом на шельфе, накапливаются огромные массы ОВ, богатого липидными компонентами (гетеротрофы, водоросли и др.), которое может быть материнским для нефти и газа. В озерных обстановках накапливаются самые разнообразные ОВ, нередко весьма близкие к тем, которые характерны для шельфа.
Биогеохимические процессы весьма разнообразны. Важнейшие из них: фотосинтез, карбонатонакопление, углеобразование. Они в той или иной степени связаны с самым биофильным элементом – углеродом.
Все темы данного раздела:
Предмет химии горючих ископаемых.
ОСНОВЫ ХИМИИ НЕФТИ И ГАЗА.doc
Одной из важнейших задач курса химии нефти и газа является изучение состава нефтей и природных газов с помощью физических и физико-химических методов исследов
Учение А.И. Вернадского о биосфере и биогеохимическая – теоретическая основа изучения горючих ископаемых.
Большое значение для прогресса наших знаний в области углеродистых горючих ископаемых имело возникновение на границе геохимии и биологии новой науки – “биогеохимии” или “органической геохимии”, осн
И его круговорот в природе
Углерод (С) - элемент IV группы периодической системы элементов; его порядковый номер (заряд ядра) 6, атомная масса 12,011. Особенность электронной структуры атомов элементов этой группы - число ва
Круговорот (геохимический цикл) органического углерода.
Теоретический анализ круговорота Сорг был выполнен В. А. Успенским еще в 1956 г. Поведение органического углерода в геохимических процессах весьма своеобразно. Каждый атом органического
Органическая химия – химия соединений углерода.
Характеристика основных классов живого вещества(можно дать домой для конспекта)
Главный источник нефтяных углеводородов - это органические соединения, присутствующие в рас
Плотность нефти
Плотностьхарактеризует количества покоящейся массы, выраженной в единице объёма (по другому масса в единице объема) , [г/см3; кг/м3]: (задать
Вязкость нефти
Вязкость– свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению её частиц при движении, важнейшее технологическое свойство нефтяной системы. Величина вязкости учитывается при оценк
Давление насыщения нефти газом
Давление, при котором весь газ растворяется в жидкости (т.е. переходит в жидкое состояние), называется давлением насыщениянефти газом.
Если пластовое давление меньше давле
Сжимаемость нефти
Нефть, как и все жидкости, обладает упругостью, т.е. способностью изменять свой объём под действием внешнего давления. Уменьшение объёма характеризуется коэффициентом сжимаемости (b) или об
Объёмный коэффициент нефти
С количеством растворённого газа в нефти также связан объёмный коэффициент b, характеризующий соотношение объёмов нефти в пластовых условиях и после отделения газа на поверхности п
Тепловые свойства нефтей
Повышение температуры снижает вязкость нефти, увеличивает её текучесть. Количество энергии, которое необходимо затратить для нагревания аномольновязких или высокопарафинистых нефтей, зависит от их
Электрические свойства нефтей
Нефть – диэлектрик. Диэлектрическая проницаемость (ε) показывает, во сколько раз взаимодействие между электрическими зарядами в данном веществе меньше, чем в вакууме, при прочих равных условия
Молекулярная масса
Молеккулярная масса -важнейшая характеристика нефти. Этот показательдает среднее значение веществ, входящих в состав той или иной фракций нефти и позволяет сделать заключение о сос
Температура кристаллизации, помутнения, застывания
Образование пространственной структуры или просто выпадение в осадок отдельных компонентов при охлаждении нефтей и нефтепродуктов (например, кристаллизация парафинов в дизельных топливах и смазочны
Температура вспышки, воспламенения и самовоспламенения
Температурой вспышки называется минимальная температура, при которой пары нефтепродукта образуют с воздухом смесь, способную к кратковременному образованию пламени при внесении в н
Различие свойств нефти в пределах нефтеносной залежи
Физические свойства и состав нефти в пределах одного и того же пласта не всегда остаются постоянными. Изменение свойств нефти зависит, в основном, от глубины залегания пласта.
Элементный и изотопный состав нефтей и природных газов
Несмотря на то, что нефть залегает в различных геологических условиях, элементный состав её колеблется в узких пределах. Он характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов - углерод
Групповой химический состав нефтей
Из элементного состава следует, что нефть в основном состоит из углеводородов. Наиболее широко в нефти представлены углеводороды трёх классов: алканы, циклоалканы и арены.
Присутствуют так
Фракционный состав нефти
Для оценки качества добываемой нефти и выбора методов её дальнейшей переработки большое значение имеет распределение содержащихся в ней углеводородов по температурам кипения. Лабораторные исследова
Углеводороды нефти и нефтепродуктов
Углеводороды – наиболее простые по составу органические соединения. Их молекулы построены из атомов только двух элементов – углерода и водорода. Общая формула CnHm
Строение, изомерия, структурные формулы
Строение, изомерия.Алканы – алифатические углеводороды, в молекуле которых атомы углерода связаны между собой и с атомами водорода одинарной связью (σ-связь).
Физические свойства
Четыре первых представителя ряда метана – газообразные вещества, начиная с пентана (С5) до гексадекана (С16) углеводороды нормального строения – жидкости, С
Алканы нефти
Алканы занимают исключительно важное место среди углеводородов нефти. Так, природные газы представлены почти исключительно алканами.
Общее содержание алканов в нефтях составляет 40-50% (об
Номенклатура и изомерия
Моноцикланы.
Название циклоалканов образуется путём добавления приставки цикло- к названию соответствующего линейного алкана с тем же числом атомов углерода:
Физические свойства
Циклоалканы имеют более высокие температуры кипения и плавления, чем соответствующие алканы. Наличие одного алкильного заместителя в структуре циклоалкана нарушает симметрию молекул
Арены и углеводороды смешанного строения
Непредельными или ненасыщенными углеводородами называются соединения, содержащие двойные или тройные связи. Непредельные углеводороды образуют несколько гомологических рядов, состав которых вы
Физические свойства аренов
Название
Формула
Температура плавления,
0С
Температура кипения при 0,098 Мпа, 0С
Плотность
&#
Применение
Общее содержание аренов в нефтях составляет 10-20 % масс., а в ароматических нефтях их содержание доходит до 35%. Наиболее богаты аренами молодые нефти.
Общим для всех нефт
Алкены и циклоалкены
Алкены - ненасыщенные соединения, содержащие двойную связь С=С. Раньше эти соединения называли олефинами. Общая формула алкенов CnH2n.
Физические свойства
Физические свойства алкенов представлены в табл.
Для алкенов характерно избирательное поглощение инфракрасных лучей, поэтому инфракрасные спектры используются при обнаружении и установлени
Физические свойства
Физические свойства некоторых алкинов приведены в табл.
Таблица
Физические свойства алкинов
Название
Температура ки
Химические свойства
Химические свойства алкинов обусловлены природой тройной связи, особенностями углеродных атомов, находящихся в состоянии sp-гибридизации. Типичными реакциями алкинов, так же как и для алкенов, явля
Влияние на качество топлив, применение
Ранее считалось, что алкены либо не содержатся в нефтях, либо содержатся в незначительных количествах. В конце 80-х годов было показано, что в ряде нефтей Восточной Сибири, Татарии
Компоненты нефти
Гетероатомными называют соединения, в которых кроме атомов углерода содержатся гетероатомы (O, S, N). Во всех нефтях присутствуют гетероатомные соединения: кислородные, сернистые, а
Кислоты
Органическими или карбоновыми кислотами называются производные углеводородов, которые содержат в молекуле одну или несколько карбоксильных групп:
Номенклатура. Названия кетонов строят из названий исходного углеводорода и окончания -он.
Номер атома углерода карбонильной группы у алифатических кетонов должен быть наименьшим:
Некоторые кетоны имеют тривиальн
Сернистые соединения
В нефтях содержатся как неорганические, так и органические соединения серы: элементарная сера, сероводород, тиолы, сульфидыи т.д. Из них основную долю составляют сульфиды и тиофены.
В наст
Номенклатура. По правилам систематической номенклатуры название сульфидов составляют из названий алкильных групп и окончания -сульфид.
Циклические сульфиды называют, прибавляя приставку тиа- к названию циклического соединения-основы. Для них используются так
Дисульфиды
Дисульфиды - соединения общей формулы R-S-S-R1. Называют их аналогично сульфидам, но с тем исключением, что окончание -сульфид заменяется окончани
Сернистые соединения нефтей
В зависимости от природы нефти содержание серы в нефтях может изменяться от десятых долей до нескольких процентов.
Содержание различных классов сернистых соедин
Групповой состав сернистых соединений некоторых нефтей
Температура выкипания фракций
Количество серы, % масс.
Количество серы в % масс. на общее содержание серы в данной фракции в виде
Происхождение сернистых соединений нефти
Существуют различные предположения о происхождении сернистых соединений, содержащихся в нефтях.
Наиболее вероятно, что сернистые соединения образовались в природных нефтях в результате оки
Происхождение азотистых соединений нефтей.
Влияние на свойства нефтепродуктов и применение
Считается, что основные азотистые соединения унаследованы от животного и растительного вещества, составляющего исход
Смолисто-асфальтовые вещества
Смолы – вязкие полужидкие образования, содержащие кислород, азот, серу и растворимые в органических растворителях. Молекулярная масса варьирует от 600 до 2000.
Минеральные компоненты
К минеральным компонентам нефти относят содержащиеся в нефти соли и комплексные органические соединения металлов. Общее содержание их в нефти не превышает 0,03% масс. Часть металлов попадает в нефт
ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗОВ
ГАЗОКОНДЕНСАТЫ
Газоконденсаты. Не только газ способен растворяться в нефти, но и нефть может растворяться в газе. Это происходит при определённых условиях, а именно:
Современные представления об образовании горючих ископаемых.
Новости и инфо для студентов