Asam naftenat (NA) adalah campuran dari beberapa asam siklopentil dan sikloheksilkarboksilat dengan berat molekul 120 hingga 700 atau lebih satuan massa atom. Fraksi utama adalah asam karboksilat dengan kerangka karbon dari 9 hingga 20 atom karbon. Para ilmuwan mengklaim bahwa asam naftenat (NA) adalah asam karboksilat sikloalifatik dengan 10-16 atom karbon, meskipun asam yang mengandung hingga 50 atom karbon telah ditemukan dalam minyak berat.
Etimologi
Istilah ini berakar pada istilah kuno "naften" (sikloalifatik tetapi non-aromatik), yang digunakan untuk mengklasifikasikan hidrokarbon. Awalnya digunakan untuk menggambarkan campuran kompleks asam berbasis minyak bumi ketika metode analisis yang tersedia di awal 1900-an hanya dapat mengidentifikasi beberapa dengan akurat.komponen jenis naphthenic. Saat ini, asam naftenat digunakan secara lebih umum untuk merujuk pada semua asam karboksilat yang ada dalam minyak bumi (apakah senyawa siklik, asiklik, atau aromatik) dan asam karboksilat yang mengandung heteroatom seperti N dan S. Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa sebagian besar asam sikloalifatik juga mengandung asam lurus dan asam. asam alifatik rantai bercabang dan asam aromatik. Beberapa asam mengandung > 50% gabungan asam alifatik dan aromatik.
Rumus
Asam naftenat diwakili oleh rumus umum CnH2n-z O2, di mana n adalah jumlah atom karbon dan z adalah deret homolog. Nilai z adalah 0 untuk asam asiklik jenuh dan meningkat menjadi 2 pada asam monosiklik, menjadi 4 pada asam bisiklik, menjadi 6 pada asam trisiklik, dan menjadi 8 pada asam tetrasiklik.
Garam dari asam yang disebut naftenat banyak digunakan sebagai sumber ion logam hidrofobik dalam berbagai aplikasi. Garam aluminium dan natrium dari asam naftenat dan asam palmitat digabungkan selama Perang Dunia II untuk membuat napalm. Dan napalm berhasil disintesis. Kata "napalm" berasal dari kata "asam naftenat" dan asam palmitat".
Sambungan oli
Sifat, asal, ekstraksi, dan penggunaan komersial asam naftenat telah dipelajari cukup lama. Diketahui bahwa minyak mentah dari ladang di Rumania, Rusia, Venezuela, Laut Utara, Cina, dan Afrika Baratmengandung sejumlah besar senyawa asam dibandingkan dengan kebanyakan minyak mentah AS. Kandungan asam karboksilat dari beberapa produk minyak bumi California sangat tinggi (hingga 4%), di mana kelas asam karboksilat yang paling umum dilaporkan adalah asam sikloalifatik dan aromatik.
Komposisi
Komposisi bervariasi tergantung pada komposisi minyak mentah dan kondisi selama pemrosesan dan oksidasi. Fraksi yang kaya akan asam naftenat dapat menyebabkan kerusakan korosi pada peralatan kilang, sehingga fenomena korosi asam (NAC) telah dipelajari dengan baik. Minyak mentah asam tinggi sering disebut sebagai minyak mentah angka asam total tinggi (TAN) atau minyak mentah keasaman tinggi (HAC). Asam naftenat merupakan kontaminan utama dalam air dari ekstraksi minyak dari pasir minyak Athabasca (AOS). Asam memiliki toksisitas akut dan kronis terhadap ikan dan organisme lain.
Lingkungan
Dalam makalahnya yang sering dikutip yang diterbitkan di Toxicological Sciences, Rogers menyatakan bahwa campuran asam naftenat adalah polutan lingkungan yang paling signifikan dari produksi pasir minyak. Mereka menemukan bahwa dalam kondisi terburuk, toksisitas akut tidak mungkin terjadi pada mamalia liar yang terpapar asam di dalam air, tetapi paparan berulang dapat memiliki efek kesehatan yang merugikan.
Dalam artikelnya tahun 2002dikutip lebih dari 100 kali, Rogers dkk melaporkan prosedur laboratorium berbasis pelarut yang dirancang untuk mengekstraksi asam secara efisien dari sejumlah besar air Kolam Tailing Pasir Minyak (TPW) Athabasca. Asam naftenat terdapat di AOS Tailings Water (TPW) dengan perkiraan konsentrasi 81 mg/L, tingkat yang terlalu rendah untuk TPW untuk dianggap sebagai sumber yang layak untuk pemulihan komersial.
Hapus
Asam naftenat dihilangkan dari zat minyak bumi tidak hanya untuk meminimalkan korosi, tetapi juga untuk memulihkan produk yang berguna secara komersial. Penggunaan asam ini saat ini dan sejarah terbesar adalah dalam produksi naftenat logam. Asam diekstraksi dari sulingan minyak bumi dengan ekstraksi basa, diregenerasi dalam proses netralisasi asam, dan kemudian disuling untuk menghilangkan kotoran. Asam yang dijual secara komersial diklasifikasikan berdasarkan nomor asam, tingkat pengotor, dan warna. Digunakan untuk memproduksi naftenat logam dan turunan lainnya seperti ester dan amida.
Naphthenates
Naphthenates adalah garam asam yang analog dengan asetat yang sesuai, lebih baik didefinisikan tetapi kurang berguna. Naftenat, seperti asam naftenat dalam minyak bumi, sangat larut dalam media organik seperti cat. Mereka digunakan dalam industri, termasuk produksi hal-hal yang berguna seperti: deterjen sintetis, pelumas, inhibitor korosi, aditif bahan bakar dan minyak pelumas, pengawetuntuk kayu, insektisida, fungisida, akarisida, bahan pembasah, pengental napalm dan pengering minyak yang digunakan dalam pengecatan dan perawatan permukaan kayu.
Pasir minyak
Satu studi menyatakan bahwa asam naftenat adalah pencemar lingkungan paling aktif dari semua zat yang berasal dari ekstraksi minyak dari pasir minyak. Namun, dalam kondisi kebocoran dan kontaminasi, toksisitas akut tidak mungkin terjadi pada mamalia liar yang terpapar asam dalam air kolam tailing, tetapi paparan berulang dapat memiliki efek merugikan kesehatan hewan. Asam terdapat dalam pasir minyak dan air tailing dengan perkiraan konsentrasi 81 mg/L.
Menggunakan protokol Organisasi untuk Kerjasama Ekonomi dan Pembangunan (OECD) untuk pengujian toksisitas, peneliti AS berpendapat bahwa, berdasarkan penelitian mereka, NA murni, ketika diminum, tidak bersifat genotoksik akut pada mamalia. Namun, kerusakan yang disebabkan oleh NDT dari paparan jangka pendek selama paparan akut atau intermiten dapat terakumulasi dengan paparan berulang.
Siklopentana
Siklopentana adalah hidrokarbon alisiklik yang mudah terbakar dengan rumus kimia C5H10 dan nomor CAS 287-92-3, terdiri dari cincin lima atom karbon, masing-masing terikat pada dua atom hidrogen di atas dan di bawah bidang. Hal ini sering disajikan dalam bentukcairan tidak berwarna dengan bau yang mirip dengan bensin. Titik lelehnya adalah -94°C dan titik didihnya adalah 49°C. Siklopentana termasuk dalam kelas sikloalkana dan merupakan alkana dengan satu atau lebih cincin atom karbon. Ini dibentuk dengan memecahkan sikloheksana dengan adanya alumina pada suhu dan tekanan tinggi.
Produksi asam naftenat, termasuk siklopentana, telah kehilangan karakter massa sebelumnya dalam beberapa tahun terakhir.
Ini pertama kali disiapkan pada tahun 1893 oleh ahli kimia Jerman Johannes Wieslikus. Baru-baru ini, sering disebut sebagai asam naftenat.
Peran dalam produksi
Siklopentana digunakan dalam produksi resin sintetis dan perekat karet, dan sebagai bahan peniup dalam produksi busa isolasi poliuretan, yang ditemukan di banyak peralatan rumah tangga seperti lemari es dan freezer, menggantikan alternatif yang berbahaya bagi lingkungan seperti CFC -11 dan HCFC- 141b.
Pelumas alkilasi siklopentana (MAC) berganda memiliki volatilitas rendah dan digunakan dalam beberapa aplikasi khusus.
Amerika Serikat memproduksi lebih dari setengah juta kilogram bahan kimia ini per tahun. Di Rusia, asam naftenat (termasuk siklopentana) diproduksi sebagai produk alami dari pemrosesan minyak.
Sikloalkana dapat dibuat menggunakan proses yang dikenal sebagai catalytic reforming. Misalnya, 2-metilbutana dapat diubah menjadi siklopentana menggunakan katalis platina. Ini terutama digunakan dalammobil, karena alkana bercabang akan terbakar lebih cepat.
Karakteristik fisika dan kimia
Anehnya, sikloheksana mereka mulai mendidih 10 °C lebih tinggi daripada heksahidrobenzena atau heksanaftena, tetapi teka-teki ini dipecahkan pada tahun 1895 oleh Markovnikov, N. M. Kishner dan Nikolai Zelinsky ketika mereka menggunakan kembali hexahydrobenzene dan hexanaphthene sebagai methylcyclopentane - hasil dari reaksi yang tidak terduga.
Meskipun agak non-reaktif, sikloheksana mengalami oksidasi katalitik untuk membentuk sikloheksanon dan sikloheksanol. Campuran sikloheksanon-sikloheksanol, yang disebut "minyak KA", adalah bahan baku asam adipat dan kaprolaktam, prekursor nilon.
Aplikasi
Ini digunakan sebagai pelarut di beberapa merek cairan koreksi. Sikloheksana kadang-kadang digunakan sebagai pelarut organik non-polar, meskipun n-heksana lebih umum digunakan untuk tujuan ini. Ini juga sering digunakan sebagai pelarut rekristalisasi, karena banyak senyawa organik menunjukkan kelarutan yang baik dalam sikloheksana panas dan kelarutan yang buruk pada suhu rendah.
Sikloheksana juga digunakan untuk mengkalibrasi instrumen kalorimetri pemindaian diferensial (DSC) karena transisi kristal-ke-kristal yang nyaman pada -87,1 °C.
Uap sikloheksana digunakan dalam tungku karburasi vakum dalam pembuatan peralatan perlakuan panas.
Deformasi
Sebuah cincin dengan 6 simpul tidak cocok dengan bentuk segi enam yang sempurna. Konformasi segi enam planar memiliki regangan sudut yang signifikan karena ikatannya tidak 109,5 derajat. Deformasi torsional juga akan signifikan karena semua ikatan akan terhalang.
Oleh karena itu, untuk mengurangi deformasi torsional, sikloheksana mengadopsi struktur tiga dimensi yang dikenal sebagai "kursi konformasi". Ada juga dua konformer perantara lainnya - "setengah kursi", yang merupakan konformer paling tidak stabil, dan "perahu putar", yang lebih stabil. Nama-nama eksentrik ini pertama kali diusulkan pada awal tahun 1890 oleh Hermann Sachs, tetapi kemudian diterima secara luas.
Setengah dari atom hidrogen berada di bidang cincin (equatorial), dan setengah lainnya tegak lurus terhadap bidang (aksial). Konformasi ini memberikan struktur sikloheksana yang paling stabil. Ada konformasi lain dari sikloheksana yang dikenal sebagai "konformasi perahu", tetapi akan berubah menjadi formasi "tinja" yang sedikit lebih stabil.
Sikloheksana memiliki sudut terendah dan regangan torsional dari semua sikloalkana, sehingga sikloheksana dianggap 0 dalam regangan cincin total. Hal yang sama berlaku untuk garam natrium dari asam naftenat.
Fase
Sikloheksana memiliki dua fase kristal. Fase suhu tinggi I, stabil antara +186 °C dan suhutitik leleh +280 °C, adalah kristal plastik, yang berarti bahwa molekul mempertahankan beberapa derajat kebebasan bergerak. Fase II bersuhu rendah (di bawah 186°C) lebih teratur. Dua fase III dan IV suhu rendah (metastabil) lainnya diperoleh dengan menerapkan tekanan sedang di atas 30 MPa, dan fase IV muncul secara eksklusif dalam sikloheksana terdeuterasi (perhatikan bahwa penerapan tekanan meningkatkan semua suhu transisi).
