ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Межмолекулярные взаимодействия компонентов нефти из "Нефтяные дисперсные системы" С проявлением межмолекулярных сил приходится сталкиваться как при рассмотрении поведения нефтяных газов, так и при изучении процессов взаимодействия молекул в жидких нефтяных средах, а также при исследовании процессов адсорбции на поверхности нефтяного углерода и т. д. В основу теории строения ССЕ положена концепция убывания потенциала межмолекулярных взаимодействуй по мере удаления от центра ССЕ и приближения к ее периферии. Поэтому совершенно необходимо краткое изложение современных представлений о молекулярных силах, действующих между молекулами нефтяных компонентов. [c.14] В настоящее время ие существует устоявшейся классификации сил межмолекулярного взаимодействия. Некоторые авторы подразделяют их на физические, определяемые физическими характеристиками взаимодействующих молекул, и химические, приводящие к образованию направленных химических и квази-химических связей [14]. В работе [15] межмолекулярные взаимодействия подразделяются на универсальные и специфические, а автор [16] классифицирует их на взаимодействия ближнего и дальнего порядка. Все классификации достаточно условны, поскольку взаимодействия имеют единую природу, и в их основе лежат электростатические п электродинамические взаимодействия ядер и электронов атомов, входящих в молекулы. [c.14] Для оценки потенциала, или энергии мел молекулярного взаимодействия Е, используют следующую процедуру выбирают соответствующий модельный потенциал, параметры которого подгоняют с учетом того, чтобы расчеты с этим модельным потенциалом удовлетворяли экспериментальным данным, полученным при исследовании макроскопических свойств системы. В монографии И. Г. Каилапа [17] представлено около 30 модельных потенциалов, используемых в современных исследованиях. [c.14] Представленные в уравнении (1) члены, изменяющиеся но закону (п — целое положительное число), относятся к дальнодействующим силам. Составляющие последних, описываемые вторым и третьим членами уравнения (1) и обусловленные соответственно кулоновским взаимодействием ионов между собой и ионов с незаряженными частицами, в нефтяных системах с ковалентными молекулами не обнаруживаются ввиду отсутствия в них ионов. [c.16] Четвертый член в уравнении (1) отражает вклад в величину энергии резонансно1 о взаимодействия, которая возни-каег при взаимодействии свободных радикалов с диамагнитными молекулами, а также энергии диноль-дипольного взаимодействия. Для реальных нефтяных систем, в составе которых имеются смолисто-асфальтеновые вещества, характерны специфические взаимодействия свободных радикалов [20, 21]. Концентрация парамагнитных центров в асфальтенах достигает 10 —102 спин/г, энергия их взаимодействия с диамагнитными молекулами близка к энергии ковалентных связей. В работах Ф. Г. Унгера и сотр. [22, 23], посвященных парамагнетизму нефтяных систем, утверждается, что ассоциативное строение нефтяных систем обусловлено главным образом обменными и резонансными взаимодействиями, энергия которых может достигать 400 кДж/моль. [c.16] Пятый и шестой члены соответствуют электростатическим мультиполь-мультипольным взаимодействиям диамагнитных молекул, к которым относятся многие углеводороды нефти, например алканы, цикланы, бензол и др. [c.17] Компоненты нефтяных систем можно разделить по величине статической или диэлектрической проницаемости (е ) на неполярные (е С2,0—2,3) и малополярные (е5 4,5—5,5) [24]. В справочниках обычно приводятся значения диэлектрической проницаемости е , которые представляют собой величины, найденные путем измерения емкости конденсгтора, заполненного исследуемым веществом, прп частоте 10 —10 кГц. [c.17] Притяжение молекул с постоянным дипольным моментом уменьшается с ростом температуры, поскольку тепловые возмущения вызывают отклонения от идеальной конфигурации — расположения молекулярных диполей вдоль прямой. Температурная зависимость индукционного притяжения выражена очень слабо. При взаимодействии отдельных молекул первое слагаемое в выражении (/) может составлять от О (для неполярных молекул) до —50% и более (для молекул с большим диполь-иым моментом) второе слагаемое обычно не превышает 5— 10%, тогда как на долю третьего, отражающего наиболее универсальное дисперсионное взаимодействие, приходится во многих случаях более половины всей энергии притяжения, вплоть до 100% для неполярных углеводородов. [c.17] Константа Гамакера имеет размерность энергии, геометрическая функция Н является выражением, определяющим геометрию рассматриваемой системы (безразмерная величина). [c.18] Энергия ван-дер-ваальсовых взаимодействий между молекулами невелика и составляет до 4 кДж/моль. [c.18] Надо заметить, что ни в одном эксперименте межмолекулярные силы непосредственно не измеряются. Для оценки межмолекулярного взаимодействия применяют методы, основанные на данных по энтальпиям испарения п растворения 31], второму вириальному коэффициенту [32], вискозиметрии 33, 34], диэлькометрии [35]. [c.20] Таким образом, при сопоставлении расчетной и экспериментальной вязкости удается рассчитать среднюю степень ассоциации молекул дайной жидкости, которая служит критерием оценки степени отклонения данной жидкости от состояния молекулярного раствора. Оценка склонности углеводородов нефти к ассоциации в широком шгтервале температур возможна путем соответствующих элементарных расчетов на основе исследования их вязкостно-температурных свойств [40] и может служить классификационным признаком отнесения исследуемого углеводорода к сильно-, средне- и слабоассоципрующим жидкостям в определенном диапазоне температур. [c.21] Вернуться к основной статье