Антидетонационные свойства моторного топлива характеризуют так называемым октановым числом (о.ч.). В качестве стандартных образцов для определения октанового числа берут углеводород гептан C7H16 с неразветвленной цепью атомов, весьма легко детонирующий, и один из изомеров октана (изооктан), с разветвленной цепью атомов, мало склонный к детонации:
Октановое число гептана принимается равным нулю, а изооктану приписывается о.ч. 100. Если о.ч. топлива равно 80, то это значит, что данный вид топлива детонирует в смеси с воздухом (при такой же степени сжатия), как смесь, состоящая из 80% изооктана и 20% гептана.
Повышение октанового числа топлива достигается увеличением содержания в нем углеводородов с разветвленной цепью атомов, а также прибавлением антидетонаторов, обычно тетраэтилсвинца, небольшое количество которого значительно снижает детонацию.
Тетраэтилсвинец (ТЭС, «этиловая жидкость») представляет собой тяжелую ядовитую жидкость, строение молекул которой выражается формулой:
Тетраэтилсвинец относится к металлорганическим соединениям — веществам, в которых углеводородные радикалы непосредственно соединены с атомом какого-нибудь металла. Эти вещества находят все более широкое применение.
Простейший непредельный углеводород с двойной связью — этилен C2H4 или CH2=CH2 , как уже указывалось, является родоначальником гомологического ряда непредельных этиленовых углеводородов:
Состав любого углеводорода этого ряда выражает общая формула CnH2n (где n — число атомов углерода).
- 456 -
Состав членов гомологического ряда непредельных ацетиленовых углеводородов (с тройной связью), родоначальником которых является ацетилен C2H2, или CH≡CH, выражается общей формулой CnH2n-2.
Общая формула CnH2n-2 выражает также состав углеводородов с двумя двойными связями* из них отметим бутадиен (или дивинил) C4H6 и изопрен C5H8 , имеющие следующее строение:
Известны углеводороды с большим числом двойных (полиены) или тройных (полиины) связей.
Непредельные углеводороды могут быть получены из предельных путем каталитического отщепления водорода (реакция дегидрирования, или дегидрогенизации). Например, из содержащегося в попутном нефтяном газе этана получают этилен, а из бутана — бутадиен:
Изопрен может быть получен дегидрированием изопентана:
Важным источником получения этилена и его гомологов служат газообразные и жидкие продукты крекинга углеводородов нефти. Крекингом называют процесс расщепления углеводородов с длинными цепями на молекулы меньшей длины, происходящий в присутствии катализаторов (каталитический крекинг) или при нагревании предельных углеводородов до 500-700°C под давлением (термический крекинг). Например:
* См. примечание на стр. 455.
- 457 -
Крекинг нефтяных продуктов позволяет получать смеси низкокипящих углеводородов (например, бензин) из углеводородов с высокой температурой кипения. При крекинге наряду с предельными углеводородами всегда получаются и непредельные. Непредельные углеводороды, образующиеся при крекинге, а также полученные дегидрированием предельных углеводородов, содержащихся в попутных газах нефтедобычи, все шире используются в промышленности органического синтеза в качестве сырья для производства пластических масс, химических волокон, спиртов, каучукоподобных материалов, моющих средств, растворителей и других ценных продуктов.
Физические свойства этиленовых и ацетиленовых углеводородов в гомологических рядах изменяются с той же закономерностью, как и у предельных: низшие представители — газы, более сложные жидкости, а затем — вещества с постепенно возрастающими температурами плавления и кипения, находящиеся при обычных условиях в твердом состоянии.
По химическим свойствам непредельные углеводороды резко отличаются от предельных; они исключительно реакционноспособны и вступают в разнообразные реакции присоединения. Такие реакции происходят путем присоединения атомов или групп атомов к атомам углерода, связанным двойной или тройной связью. При этом кратные связи довольно легко разрываются и превращаются в простые.
Так, этилен и ацетилен легко присоединяют бром, переходя в соответствующие ди- и тетрагалогенпроизводные:
ацетилен дибромэтилен тетрабромэтан
Реакция может служить для обнаружения непредельных углеводородов — бурая окраска брома быстро исчезает.
Другой качественной реакцией на наличие кратных связей служит окисление перманганатом калия: непредельные соединения окисляются очень легко с разрывом кратных связей, а фиолетовая окраска KMnO4 при этом исчезает.
Важным свойством непредельных углеводородов является способность их молекул соединяться друг с другом или с молекулами других непредельных углеводородов (реакция полимеризации, § 177).
Этилен C2H4 бесцветный газ со слабым приятным запахом, довольно хорошо растворимый в воде. Его температура кипения -103,8°C, температура затвердевания -169,5°C. На воздухе он горит слегка светящимся пламенем.
- 458 -
