130
V
Рис. 26. Схема диполь-квадрупольного взаимодействия атома ванадия с тремя
молекулами тиофена
Более того, каждый атом серы, обладающий 4-мя доступными квадруполями,
может присоединить к себе еще 4 атома ванадия (на схеме показаны не все атомы V):
V
V
V
V
Таким образом, атом серы как в свободном, так и в составе той или иной
молекулы, может взаимодействовать одновременно с несколькими атомами
металла. Атом серы выполняет роль акцептора относительно атомов металлов.
Атом серы выполняет роль концентратора атомов металлов!
Атомы металлов также имеют на своей поверхности квадруполи кроме своих
валентных диполей. Квадруполи позволяют образовать связь с квадруполями
гетероатомов в составе различных молекул. Энергия этой связи может иметь
величину от 10 до 40 ккал/моль, механизм взаимодействия атомов металлов с
атомом серы в свободном состоянии и в составе молекулы – тиофена, был
рассмотрен выше.
В нефти обнаруживается значительное количество сульфидов – химических
соединений металлов с серой (FeS, CdS, TiS
2
, Na
2
S, CuS и др.) Механизм
взаимодействия этих металлов такой же, как и в случае ванадия. В
высокосмолистых высокосернистых нефтях содержание ванадия достигает 2•10
- 2
%, никеля 1•10
- 2
%, других металлов содержится значительно меньше.
Рассмотрим энергетические характеристики атомов S и N в величинах
потенциалов ионизации (ПИ) в сравнении с таковыми для ряда атомов металлов
наиболее часто присутствующих в нефти. Из элементного анализа нефти следует
ряд зависимостей, например, чем больше серы присутствует в нефти, тем большее
количество ванадия имеет эта нефть; чем больше азота – тем больше никеля
содержится в нефти. Из ниже приведенной таблицы следует, что атом серы в
первую очередь «выбирает» для взаимодействия самый «слабый» атом металла –
атом ванадия. Энергетически более сильный атом азота также «выбирает» для
взаимодействия самый слабый атом металла, из оставшегося ряда – атом никеля.
атомы
N S V Ni Cu Fe Zn
ПИ (эв)
14,53 10,36 6,74 7,63 7,72 7,87 9,39