2. Характеристика растворителей. Растворимость компонентов масляных фракций в полярных и неполярных растворителях

Характеристика раств-лей

Неполярные – низкомолекулярные алканы, бензол и т.д.

Слабополярные – хлороформ, этиловый спирт, ССl₄.

Эта группа раств-лей хар-на тем, что масляные компоненты раств-ся за счет дисперсионных сил.Высокомолекулярные парафины и твердые УВ в неполярных раств-лях раств-ся незначительно.Их раств-ть подчиняется теории раств-ния твердых веществ в ж-ти, все они смешиваются с компонентами нефти неограниченно в любых соотношениях. Они относятся к первой группе раств-лей.

Полярные – органические соединения: фенол, фурфурол, крезолы, алифатические кетоны, этиленгликоль, диэтиленгликоль, толуол и др. Компоненты масляных фракций (неполярные вещества) растворяются в полярных растворителях за счет индукционного взаимодействия, это раств-ли 2 группы.

Растворимость одного вещества в другом объясняется силами притяжения между молекулами. Это результат сил межмол-ного вз/д-я и теплового движения. Силы межмол-ного возд-я имеют электрич-ю природу – силы Ван-дер-Ваальса. Притяжение обусловлено силами ВдВ и водородными связями.

Природа сил межмол-ного взаим-я:

В молекуле полярного в-ва в силу её электрич-й ассиметрии сущ-т постоянный дипольный момент μ. Молекула неполярного в-ва симметрична и μ=0.

Все силы межмол-ного вз/д-я можно разделить на 3 типа:

1. силы ориентрац. вз/д-я (полярные). Возникают между двумя полярными молекулами, каждая из которых имеет постоянный дипольный момент. Вокруг каждой молекулы существу3ет постоянное эл.поле. Поля вз/д-ют между собой и молекулы ориентируются относительно друг друга. Возникает притяжение одной молекулы к другой. Одно в-во растворяется в другом. Ориентационное вз/д-е тем сильнее, чем больше величина дипольного момента. Эти силы зависят от Тº, т.к. с ↑ Тº ↑ тепловое движение молекул, им становиться труднее ориентироваться относительно друг друга. Силы притяжения ослабевают.

2. силы индукционного вз/д-я (полярные). Возникают между полярной и неполярной молекулами. Вз/д-е происходит под действием электронного поля полярной молекулы и изменения эл.плотности неполярной молекулы. Силы закл-ся во вз/д-ии постоянного дипольного момента полярной молекулы и индуцированного диполя неполярной мол-лы. Мол-лы ориентируются в простр-ве, сближаются и возникает притяжение. Силы индукционного вз/д-я не зависят от Тº, т.к. деформация эл.плотности связанна толкьо с её внутренним строением.

3. дисперсионное вз/д-е (неполярные силы). Возникает между 2мя неполярными мол-ми. Каждая мол-ла обладает флуктуирующими диполями. Вз/д-е флуктуирующих диполей носит мгновенный непрерывный характер, образуя притяжение между мол-ми. Силы не зависят только от внутреннего строения самих молекул. Природа дисперсионных сил дипольная. Это самые сильные силы из сил ВдВ

Растворимость компонентов масляных фракций.

Растворимость растворителей вблизи критического значения Т изменяется. Это объясняется тем, что плотность растворителя при приближении к критической Т резко уменьшается, и ослабляются связи между молекулами растворителя и растворяемого вещества в нем. В это время дисперсионные силы м/у молекулами растворителя и компонентами ослабевают быстрее, чем м/у молекулами компонента. В результате из раствора высаждаются растворенные компоненты. Деление ведется по молек. массе, а не по групповому составу.

Пр. растворение в пропане

При отрицательных Т(-60⁰С) из раствора в С₃Н₈ выделяется часть компонентов (40%) осадка (твердых у/в). При высокой Т растворяющая способность пропана увеличивается, при 20С происходит полное растворение всех компонентов в нем. Система гомогенная и будет существовать до Т=40С (КТР2). При дальнейшем повышении Т из-за уменьшения плотности пропана дисперсионные силы между молекулами компонентов и растворителя ослабевают, и начинается выделение из раствора компонентов. Из раствора сначала будут выделятся самые тяжелые компоненты (САВ, ПЦА, Н-А, Н, П). при Т=96,8С все компоненты выделены из раствора. В области от КТР2 до критической Т растворителя 96,8 существует 2-хфазная система, и этот интервал Т можно использовать в процессе очистки масел.

Пр. растворение в ацетоне

Растворимость компонентов при пониженных Т ниже, чем в пропане. Это объясняется меньшими дисперсионными силами у полярного растворителя. С увеличением Т растворяющая способность увеличивается и при 160С (КТР1) все компоненты будут растворены в ацетоне. От КТР1 до КТР2 - гомогенная однофазная система. Область ее существования более растянута, это объясняется тем, что действуют и дисперсионные и полярные силы. В области предкритического состояния (Т_кр=235,6°С) из-за понижения плотности растворителя, растворяющая способность резко падает. Т.к. полярные силы при повышении Т из-за теплового движения, резко падают. В области Т, близких к критической наблюдается аналогичная зависимость между количеством растворителя и выходом нерастворимых компонентов, для растворов в полярном и неполярном растворителях.

Пр. сравнение растворимости в С₃Н₈ и СН₃СОСН₃, их кратность

При малой кратности растворителя, до 2, происходит насыщение сырья растворителем, система однофазная. При повышении кратности растворителя образуется 2-х фазная система (т.к. снижается плотность раствора и понижаются дисперсионные силы у/в и какая-то их часть выпадает из раствора). Увеличение выхода нерастворимых компонентов происходит до определенной кратности(масим. = 5). Выше ее раствор перестает быть насыщенным, и растворитель начинает растворять компоненты, которые при меньшей кратности выделялись. Этим объясняется понижение выхода нерастворимых компонентов. для каждого растворителя существует оптимальная кратность, в данном случае 5. В области Т, близких к критическим, наблюдается одинаковое поведение неполярных и полярных растворителей. Это связано с тем, что дисперсионные силы преобладают над полярными силами растворителя.