Далее по мере снижения температуры происходит образование соединений с большим молекулярным весом СnH2, например, по реакции:
В более высоких геосферах, где температура ниже, ацетилен может трансформироваться в ароматические соединения, например, в бензол, по реакции:
3С2Н2С6Н6
При дальнейшем поднятии веществ и снижении температуры происходят трансформации в предельные соединения по реакции гидрирования с получением нафтенов и парафинов:
С6Н6+3Н2 С6Н12 (циклогексан)
СНС-СС-ССН+6Н2 С6Н14 (гексан)
Углеводороды могут синтезироваться и прямым взаимодействием углерода с водородом или метаном по реакциям:
С+2Н2 СН4
16СН4 +11CC2H6+ C3H8+ C4H8+ C5H12+ C6H14+ C7H16
При взаимодействии соединений с окислами азота при высоком давлении и высокой температуре происходит синтез насыщенных энергией нитратов по реакциям:
RН + NO2 R٠ + HNO2
R٠+ NO2 RNO2
В условиях высоких давлений и температур реакции окисления заторможены, и возможны образования очень мощных взрывчатых веществ по реакциям:
СН4 +8NO2 4НNO2 + С (NO2) 4 тетранитрометан
С6Н6 +9NO2 3НNO2 + C6 (NO2) 6 гексанитробензол
С2Н2 +3NO2 2HNO2 + C2 (NO2) 2 динитроацетилен
Гексанитробензол синтезирован в лабораторных условиях, считается наиболее мощным из всех известных химических взрывчатых веществ, однако не производится из-за сложности синтеза при малых давлениях в условиях поверхности Земли.
Нитронефть бывает в стабильном состоянии в неизменных условиях на глубинах астеносферы. При снижении давления или температуры нитронефть имеет свойство самовозгораться, а также взрываться без доступа кислорода. Один из возможных составов нитронефти:
предельные и непредельные углеводороды, перекиси, амины, ацетилен, этилен и их производные, гидразин, NH4NO3, NO2 20%;
нитропарафины (нитрометан, гексанитроэтан) 20%:
нитроароматические соединения (тринитротолуол, тринитробензол) 20%;
нитроамины (гексоген, октоген) 20%;
металлоорганические соединения металлов: V, Mn, Co, Са, Cr, Se, Ni, Cu, W, Th, U, Ag, Pb и др., карбонилы Fe (CO) 5, Ni (CO) 4, VCl4, кремнеорганические соединения, силан, органосилоксаны, Al (CH3) 3, B3N3H6, кислород О2, озон О3, а такжев формах ε-фаза О4, О8,
сера, SO3 20%.
Большая часть соединений подвижной фазы находится при температуре выше критической. Это, как правило, сильно сжатое газообразное вещество.
Достаточно трудно представить, например, тротил в стабильном состоянии при температуре белого каления, да еще в виде сжатого газа. Логично думать, что он в этих условиях должен взорваться, однако, глядя на термодинамические свойства продуктов взрыва (воды ΔGo298 -54.63 ккал/моль, углекислого газа ΔGo298 -94.25 ккал/моль, азота ΔGo298 0 ккал/моль), становится понятно, что состояние тротила здесь более предпочтительно. В качестве аналогии можно взять воду, которая при высокой температуре в несколько тысяч градусов превращается во взрывчатку, в гремучий газ, в смесь водорода и кислорода, является мощнейшим ракетным топливом. И эта смесь находится здесь в стабильном состоянии, а при снижении температуры трансформируется в воду, выделяя энергию.
Разложение нитронефти и образование углеводородов
Гипотеза 42
Нитронефть стабильна только в условиях глубин Земли, где высокая температура и значительное давление. При самопроизвольном извержении нитронефти или силановой нефти из Земли происходят вулканические явления. При поднятии в верхние горизонты, где давление ниже, нитронефть способна самовозгораться, плавит окружающие породы, что приводит к образованию магм и вулканических газов [Тимофеев, 2011а, Тимофеев, 2011в]. Природой всех вулканических извержений и являются процессы, вызванные выходом нитронефти и силановой нефти из глубин Земли. По составу вулканических газов можно оценить состав элементов нитронефти. Вулканические газы мощных вулканов Шевелуч на Камчатке, Мон-Пеле на острове Мартиника, Везувий в Италии имеют более 10% свободного кислорода, а также более 50% азота. Содержание кислорода значительно больше, чем у газов от взрывчатых веществ и порохов, что говорит о большой энергии нитронефти. Содержание СО2 и СО отражает количество углеводородной фракции. Состав вулканического пепла показывает на состав элементоорганических соединений данного вулкана. Разложения могут протекать со взрывами, на разных глубинах мантии и коры Земли, что вызывает землетрясения. Взрываться могут как нитросоединения, так и соединения, имеющие высокую внутреннюю энергию без нитро групп. Например, ацетилен взрывается по реакции:
Разложение нитронефти и образование углеводородов
Гипотеза 42
Нитронефть стабильна только в условиях глубин Земли, где высокая температура и значительное давление. При самопроизвольном извержении нитронефти или силановой нефти из Земли происходят вулканические явления. При поднятии в верхние горизонты, где давление ниже, нитронефть способна самовозгораться, плавит окружающие породы, что приводит к образованию магм и вулканических газов [Тимофеев, 2011а, Тимофеев, 2011в]. Природой всех вулканических извержений и являются процессы, вызванные выходом нитронефти и силановой нефти из глубин Земли. По составу вулканических газов можно оценить состав элементов нитронефти. Вулканические газы мощных вулканов Шевелуч на Камчатке, Мон-Пеле на острове Мартиника, Везувий в Италии имеют более 10% свободного кислорода, а также более 50% азота. Содержание кислорода значительно больше, чем у газов от взрывчатых веществ и порохов, что говорит о большой энергии нитронефти. Содержание СО2 и СО отражает количество углеводородной фракции. Состав вулканического пепла показывает на состав элементоорганических соединений данного вулкана. Разложения могут протекать со взрывами, на разных глубинах мантии и коры Земли, что вызывает землетрясения. Взрываться могут как нитросоединения, так и соединения, имеющие высокую внутреннюю энергию без нитро групп. Например, ацетилен взрывается по реакции:
С2Н22С+Н2
Энергия взрыва ацетилена в два раза выше энергии взрыва тротила [Иванов, 1969].
При поднятии нитронефти из-за снижения давления и температуры, может происходить и ее медленное разложение (рис. 27).
Рис. 27. Трансформация нитронефти в мантии Земли
При достижении глубин менее 10 км нитронефть, имеющая в своем составе недостаточное количество кислорода для полного окисления восстановительных компонентов, разлагается с образованием углеводородов, воды, N2, СО2 рудных образований, гипсов, известняков. Нитросоединения распадаются c образованием углеводородов, например, по реакциям:
2С2Н5NO2N2+2H2O+CO2+C3H6
Образовавшийся углекислый газ, взаимодействуя с соединениями кальция (СаО, Са (ОН) 2) мантии, образует известняки, которые с водой и нефтью поднимаются в верхнюю часть земной коры.
В случае избытка водорода в составе нитронефти происходит образование природного газа. При избытке кислорода нитронефть разлагается без образования углеводородов.
Значительное влияние на разложение нитронефти может оказывать параллельное в этих пластах разложение силанов. Например, при взаимодействии силанов с водой образуется водород по реакции:
SiH4+2H2O SiO2+4H2
Водород хороший восстановитель, и при взаимодействии с соединениями нитронефти образует значительное количество разнообразных компонентов углеводородов:
Нафтенов 3H2 +C6H6 C6H12
Ароматических соединений 5H2 + C6H4 (NO2) 2 C6H6 +N2 +4H2O
Алканов 2H2 + C2H2 C2H6
При недостаточном количестве в нитронефти кислорода и водорода может выделятся свободный углерод, возможно в виде графита или углей. При избытке кислорода углеводороды и свободный углерод не образуется, а нитронефть полностью окисляется до окиси углерода, азота и воды. В верхних слоях мантии углекислый газ в среде соединений Na, K, Ca, Mg образует карбонаты, а азот выходит в атмосферу. Образовавшаяся вода выходит в виде источников ювенильных вод, черных курильщиков, обводняет водоносные пласты.
Поскольку нитронефть содержит вещества с повышенным содержанием энергии, добыча ее связана с повышенным риском и требует серьезных мер безопасности. Нефть с включениями нитронефти, по всей вероятности, уже обнаружена в Мексиканском заливе в ходе работ компании Бритиш Петролеум, что привело к трагическим последствиям [Тимофеев, 2013г].
В феврале 2010 года платформа Deepwater Horizon («Глубоководная») приступила к бурению скважины на глубине 1500 метров в 80 километрах от побережья штата Луизиана в Мексиканском заливе на месторождении Макондо. 20 апреля 2010 года на нефтяной платформе произошел взрыв.