Углеводороды

Нефть встречается в природе от легких почти прозрачных жидкостей, сходных с бензином или лигроином, до тяжелых, иногда тонущих в воде, почти черных смолистых образований. Большая часть веществ, входящих в состав нефти, представляет собой жидкие соединения углерода с водородом, в которых растворены твердые и газообразные вещества.

Прошло очень много времени прежде чем люди сумели разгадать загадку «горного» или «земляного масла» и «вечных огней» и ответили на вопрос, что такое нефть и природный газ. Начало научному изучению химического состава нефти положил Д. И. Менделеев. Значительная часть состава нефти была исследована В. В. Марковниковым. Современная наука о химическом составе нефти и ее использовании создана советскими учеными — академиками Н. Д. Зелинским, С. С. Наметкиным, Б. А. Казанским и их учениками.

Что же представляют собой нефти и природный горючий газ? С химической точки зрения, состав нефтей и газов крайне прост. Основными элементами, образующими нефть и газ, являются углерод и водород. Больше всего в нефти углерода. Содержание его достигает 85 процентов, а содержание водорода около 12—14 процентов. Кроме углерода и водорода, в нефти часто содержится кислород, сера и азот. Но содержание их не превышает 1 — 2 процентов.

Углерод и водород присутствуют в нефти в виде соединений, называемых углеводородами. Известно, что химические элементы могут соединяться между собой только в определенной пропорции. Атомы различных элементов, вступая в соединения между собой, образуют молекулы. Так, например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Самым простым по химическому составу углеводородным соединением является метан. Метан называют часто «болотным газом», так как он образуется при разложении любых органических веществ и выделения его наблюдаются в болотах. Метан значительно легче воздуха и легко воспламеняется. В естественных горючих газах и газах, сопровождающих скопления нефти, метан является главной составной частью. Существует целый ряд углеводородных химических соединений, близких по своему строению к метану. Среди них встречаются газообразные, жидкие и твердые вещества. У этого ряда есть одна основная особенность, которая выражается в полном предельном насыщении всех связей углерода. По этому признаку ряд называется предельным рядом углеводородов, а его представители — предельными углеводородами. Атомы углерода в молекулах углеводородов этого рада образуют прямые и разветвленные цепочки. Углеводородное соединение представляет собой жидкость при атмосферном давлении, если в молекулу входит пять атомов углерода. При увеличении числа атомов углерода жидкость становится тяжелее и, наконец, углеводородное соединение, содержащее более двадцати атомов углерода, представляет собой уже твердое тело.

В природное газе, помимо метана, могут присутствовать, но в значительно меньших количествах, пять следующих за метаном представителей предельного ряда углеводородов: этан, пропан, бутан, пентан и гексан. Кроме углеводородов, в природном газе встречаются в самых различных пропорциях азот, углекислый газ, иногда сероводород, редко и в незначительных количествах окись углерода и водород. Довольно часто, но в очень небольших количествах, природному газу сопутствуют инертные газы: гелий, аргон, ксенон.

Наибольшая роль в составе природного газа (в количественном отношении) принадлежит метану, азоту и углекислому газу. В природе встречаются газы, начиная от чисто углеводородных (почти из одного метана) до чистых азотных или углекислых струй, то есть уже негорючих газов.

Нефти, представляющие собою смесь жидких углеводородов в разных пропорциях, всегда содержат растворенные, твердые и газообразные углеводороды и другие органические и минеральные примеси.