Электрические и магнитные свойства углеводородов.

В 1820 году Андре-Мари Ампер открыл явление возникновения магнитного поля вокруг проводника с током. Магнитное поле возникает вокруг провода с током всегда, даже в отсутствие других проводников, когда магнитное взаимодействие не наблюдается. И в этом случае в окружающем проводник пространстве происходят определенные физические изменения [2].

Магнитное поле имеет направленный характер и должно характеризоваться векторной величиной, которая называется магнитной индукцией и обозначается буквой «В». Среда влияет на помещенное в нее магнитное поле, и степень влияния характеризуется величиной напряженности магнитного поля (Н) [3-5]. Связь между этими величинами выражается формулой:

В=μμ₀Н, (1)

где μ –магнитная проницаемость вещества (безразмерная величина), а μ₀ – магнитная постоянная, измеряется в генри на метр (Гн/м).

Магнитная проницаемость μ для различных веществ может быть как больше, так и меньше единицы. Вещества, для которых μ<1, называются диамагнитными или диамагнетиками, а вещества с μ>1 – парамагнитными или парамагнетиками. Так как магнитная восприимчивость χ = μ – 1, то для парамагнетиков χ положительна, а для диамагнетиков – отрицательна.

Намагниченность вещества I (магнитный момент единицы объема) связана с напряженностью магнитного поля выражением:

I= χ∙H, (2)

Отрицательное значение χ в диамагнетиках обозначает, что в этих веществах намагниченность направлена противоположно намагничивающему полю. Для данного вещества χ приблизительно пропорциональна плотности вещества. Поэтому в различных таблицах часто приводят удельную магнитную восприимчивость:

, (3)

где - плотность вещества, килограмм на кубический метр, кг/м³.

На основе справочных величин, представленных в [6] (см. табл. 1) был проведен анализ особенностей изменения магнитной восприимчивости χ в зависимости от молекулярной массы и строения молекул углеводородов (табл.1).Некоторые физические показатели данных углеводородов показаны в табл. 2. Анализ показывает, что наиболее диамагнитными являются легкие фракции алканов с молекулярными массами (86-156)∙10^-3 кг/моль. Циклоалканы с молекулярной массой (84-140)∙10^-3 кг/моль характеризуются параметром χ в промежуточном диапазоне между алканами, а также аренами. Бензол и его гомологи, нафтено-ароматические углеводороды и многоядерная ароматика отличаются существенно более низкими значениями магнитной восприимчивости. Выявленные закономерности отражены на рис.1.

Таким образом, наиболее диамагнитными являются легкие фракции, состоящие в основном из парафино-нафтеновых углеводородов, служащих сырьем для выработки бензинов и дизельного топлива.

По мере перехода к керосиновым и масляным фракциям доля парафино-нафтеновых углеводородов в них существенно уменьшается, а содержание аренов повышается, что вызывает увеличение магнитной восприимчивости соответствующих фракций. Магнитная восприимчивость остатков нефти значительно больше, чем у легких фракций, что связано с увеличением доли содержания парамагнитных компонентов в соответствующих фракциях.

Таблица 1.

Дата добавления: 2015-11-16