ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптические свойства из "Нефтяные дисперсные системы" Оптические методы исследования позволяют получать значительный объем информации о структуре молекул растворенного вещества, характере и величине связи их с молекулами растворителя. Под оптическими не обязательно понимаются методы, связанные с использованием электромагнитных волн видимого диапазона (400—700 нм). При взаимодействии электромагнитных волн с веществом в общем случае возможны процессы отражения, поглощения и пропускания. Анализ параметров электромагнитного излучения (интенсивность, степень поляризации, индикатриса рассеяния), провзаимодействовавшего с молекулами растворителя и растворенных веществ, позволяет судить о характере сольватации их молекулами растворителя, средней скорости обмена этих молекул в координационной сфере и т. д. [c.53] Таким образом, оптическая плотность линейно зависит от концентрации, толщины слоя раствора и коэффициента поглощения. Коэффициент экстпнкцип е является характеристикой перехода (электронного, колебательного п т. д.) и тесно связан с вероятностью такого перехода. [c.54] Наибольшее распространение для анализа нефтей и нефтепродуктов получили методы инфракрасной спектроскопии и спектроскопии видимого п ультрафиолетового диапазона. [c.54] В то же время частоты колебаний характеристических групп практически не зависят от строения молекулы в целом (ее скелета). Как правило, эти частоты довольно сильно разнесены с областью скелетных колебаний. Поэтому инфракрасные спектры позволяют пдентифпцировать наличие этих групп в исследуемом соединении. [c.54] Интерпретация ИК-иолос в спектрах поглощения нафтеновых углеводородов затруднена. Приводятся данные о существовании полос поглощения в области 700—400 см- . Частоты колебаний должны быть связаны с числом атомов углерода в кольце, однако онп сильно зависят от характера замещения. [c.55] Анализ ароматических углеводородов показывает наличие сильных полос вблизи 1600 и 1500 см . В спектральном интервале 2000—1700 см обнаружены полосы, зависящие от числа ц положения заместителя в бензольном кольце, независимо от природы заместителя. Молекулы с тремя и более конденсированными кольцами поглощают излучение вблизи 900 и 750 см . Так, характеристические частоты антрацена равны 890 и 725 см-1. [c.55] ИК-спектры отражают положение колебательных и вращательных энергетических подуровней в молекулах. В то же время молекулы могут изменять свою электронную конфигурацию вследствие поглощения более высокочастотного электромагнитного излучения. Обычно полосы, соответствующие электронным переходам в молекулах, проявляются в видимой и ультрафиолетовой частях спектра. ИК-спектроскопня — один из папболее универсальных методов анализа моторных масел [98]. [c.55] В настоящее время установлены некоторые закономерности между поглощательной способностью молекул и их составом и структурой. Присутствие в молекуле некоторых групп с ненасыщенной валентностью вызывает поглощение в видимой области. Такие группы названы хромофорами. Другие группы усиливают поглощение и носят название ауксохромных группы, сдвигающие спектр в сторону длинных волн, называют бато-хромными группами, а в сторону коротких — гипсохромнымп. [c.56] Между онектрами люминесценции и поглощения существует определенная зависимость. Спектры люминесценции всегда сдвинуты в более длинноволновую область по сравнению со спектрами поглощения. В связи с тем, что методы УФ-спектро-окаиии наиболее эффективны ири анализе ароматических веществ, люминесцентные методы также используются для исследования этих соединений в нефтяных молекулярных растворах. Эталонные спектры ароматических соединений, встречающихся в нефтях и нефтепродуктах, представлены в работе [99]. Так, в спектре свечения нафталина выделяется набор полос различной интенсивности в интервале 320—340 нм. Фенантрен обладает характерными полосами в области 345—375 им, а антрацен — 370—430 нм. Следует отметить, что достаточно узкие полосы флуоресценции (короткоживущей люминесценции) могут быть получены лишь при низких темшературах е помощью эффекта Шпольско го [15]. В растворах происходит ущирение полос, и спектр флуоресценции обычно представляет широкую бесструктурную полосу. [c.57] Эмульгирование водонефтяных систем сказывается на их спектральных характеристиках. Существенно влияет на процесс время контакта с водой. Явление старения водонефтяных растворов также проявляется в их с-пектральных характеристиках. В [103] проведено изучение растворов смолистых веществ в смеси с водой и сопоставление их спектров флуоресценции и возбуждения свечения со спектрами асфальтенов, полученных из той же нефти. Обнаружено, что с течением времени происходит деформация спектров и приближение их к спектрам асфальтенов. Это косвенно свидетельствует о возможности генезиса асфальтенов из смол. [c.58] Сиектросконические методы анализа представляют широкие возможности изучения нефтяных растворов. Однако ими не исчерпываются все оптические методы анализа. [c.58] Одной из важнейших оптических характеристик является показатель преломления п, показывающий во сколыко раз скорость распространения световой волны в данной среде меньше скорости света в вакууме. Показатель преломления является функцией температуры н частоты падающего света. Это дает возможность проводить исследование фазовых превращений [45]. По данным [104], показатель преломления легких нефтей меняется в пределах 1,495—1,514 для длины волны 550 нм. У тяжелых нефтей п возрастает и меняется от 1,507 до 1,518. Увеличение показателя преломления происходит п с возрастанием температуры кипения нефтяных фракций. [c.58] Нарушение этого правила позволяет судить о характере взаимного влияния атомов друг на друга в молекуле (табл. 12). Видно, что вещества с одной формулой СгНбО имеют различные молекулярные рефракции, это позволяет судить об их строении. Рефракция определяется п для сложных систем типа нефтей. Экспериментально установлено, что ароматические углеводороды обладают большими значениями рефракции, чем парафиновые. Рефракция внутри гомологического ряда ароматических углеводородов возрастает по мере увеличения их цикличности. Рефрактометрические измерения позволяют приписать каждой связи определенную долю рефракции, что дает возможность судить о степени прочности тех или иных связей в молекуле. Чем прочнее связь, тем жестче закреплены атомы в молекуле, и тем меньше обусловленная ими доля рефракции. [c.59] Однако эта формула остается справедливой лишь для жидкого состояния. В момент фазового перехода и появления другой фазы (твердой) показатель преломления скачком меияет свое. значение. В [45] приводятся результаты рефрактометрических измерений параметров фазовых переходов н-алканов. Методика позволяет определять ие только точки фазовых пе])еходов, но и границы полиморфных превращений. Техника рефрактометрических методов анализа подробно изложена в книге [105]. [c.59] Нефтяные растворы обладают свойством вращения плоскости поляризации. Электромагнитные волны являются поперечными. Направление вектора напряжеиности электрического поля в волне определяет ее поляризацию. Если это направление остается постоянным, говорят, что волна линейно поляризована. [c.59] Постоянная вращения слабо )ависит от температуры и частоты падающего света. Вращение плоскости поляризации вызывается наличием молекул, имеющих одинаковый состав, но различное строенне (хпральность молекул). [c.60] Вернуться к основной статье