هیدروکربن سنگین: ترکیب‌های نفتی با تعداد کربن بیشتر و نقطه جوش بالاتر

هیدروکربن‌های سنگین: موادی سخت‌گذار و پرکاربرد

هیدروکربن سنگین چیست؟

همان‌طور که می‌دانید، نفت خام مخلوطی از هزاران ترکیب شیمیایی مختلف است. این ترکیب‌ها همگی از دو عنصر کربن و هیدروژن ساخته شده‌اند و به همین دلیل به آن‌ها هیدروکربن¹ می‌گویند. تفاوت اصلی هیدروکربن‌ها در تعداد اتم‌های کربنی است که به یکدیگر وصل شده‌اند و یک زنجیره یا حلقه را تشکیل می‌دهند.

مثال: تصور کنید متان (گاز اصلی اجاق گاز) یک زنجیره ۱ کربنی است، بنزین مخلوطی از زنجیره‌های ۵ تا ۱۲ کربنی است و پارافین شمع از زنجیره‌های ۲۰ تا ۴۰ کربنی تشکیل شده است.

هرچه تعداد اتم‌های کربن در یک مولکول هیدروکربن بیشتر باشد، آن مولکول سنگین‌تر است. هیدروکربن‌های سنگین معمولاً به ترکیب‌هایی گفته می‌شود که بیش از ۲۰ اتم کربن دارند. تعداد کربن بیشتر، دو ویژگی مهم به آن‌ها می‌دهد:

یک رابطه ساده وجود دارد: تعداد کربن بیشتر $\Longrightarrow$ نقطه جوش بالاتر $\Longrightarrow$ حالت فیزیکی غلیظ‌تر یا جامدتر.

جداسازی از نفت خام: یک فرآیند پلکانی

نفت خام را نمی‌توان مستقیماً استفاده کرد. برای جداسازی اجزای آن از جمله هیدروکربن‌های سنگین، از روشی به نام تقطیر جزء به جزء² استفاده می‌کنند. این فرآیند بر اساس تفاوت در نقطه جوش کار می‌کند.

همان‌طور که در جدول می‌بینید، هیدروکربن‌های سنگین در مراحل پایانی برج تقطیر و از کف آن خارج می‌شوند، زیرا برای تبخیر شدن به بیشترین حرارت نیاز دارند. این باقی‌مانده غلیظ و سنگین، ماده اولیه تولید محصولات مهمی است.

کاربردهای شگفت‌انگیز در اطراف ما

شاید فکر کنید هیدروکربن‌های سنگین فقط مواد بدردنخوری هستند که از نفت جدا می‌شوند، اما کاربردهای آن‌ها بسیار گسترده و ملموس است:

۱. جاده‌سازی: مهم‌ترین کاربرد آن‌ها است. قیر که یک هیدروکربن سنگین است، به عنوان چسب و عایق در آسفالت جاده‌ها استفاده می‌شود. قیر داغ شده را با سنگ‌دانه‌ها مخلوط می‌کنند تا سطحی محکم و مقاوم در برابر آب ایجاد کنند.

۲. عایق‌کاری: از قیر برای عایق‌کاری پشت بام‌ها، استخرها و لوله‌های زیرزمینی استفاده می‌شود تا از نفوذ آب جلوگیری کند.

۳. روغن‌های روان‌ساز: روغن موتور ماشین، گریس دوچرخه و روغن دنده‌های صنعتی اغلب از روغن‌های پایه سنگین ساخته می‌شوند. این مواد غلیظ بین سطوح فلزی قرار می‌گیرند تا اصطکاک و ساییدگی را کم کنند.

۴. شمع و پارافین: پارافین جامد مورد استفاده در شمع‌ها نیز نوعی هیدروکربن سنگین است که از نفت به دست می‌آید.

مثال زندگی: دفعه بعد که با دوچرخه در جاده آسفالت‌شده راندید، به این فکر کنید که هم جاده زیر چرخ‌های شما و هم گریس زنجیر دوچرخه شما، هر دو از خانواده هیدروکربن‌های سنگین هستند!

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹هیدروکربن (Hydrocarbon): به ترکیب‌های شیمیایی گفته می‌شود که تنها از اتم‌های کربن (C) و هیدروژن (H) تشکیل شده‌اند.

²تقطیر جزء به جزء (Fractional Distillation): فرآیندی برای جداسازی اجزای یک مخلوط (مانند نفت خام) بر اساس تفاوت در نقطه جوش آن‌ها. این کار در برج بلندی به نام برج تقطیر انجام می‌شود.

³کراکینگ (Cracking): فرآیندی شیمیایی در پالایشگاه که در آن مولکول‌های بزرگ هیدروکربنی به مولکول‌های کوچک‌تر و سبک‌تر شکسته می‌شوند.