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Petrobras - QUIMICA ORGANICA E COMPONENTES DO PETROLEO

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CAPÍTULO 2 
QUÍMICA ORGÂNICA E COMPONENTES 
DO PETRÓLEO 
Bibliografia complementar:Química Orgânica–Allinger et al.(Guanabara 2) 
 
Cromatógrafo Gasoso Com Detector Fid (Flame Ionization Detector) 
 
 
Explicação da figura: 
1. Através de um injetor aque-
cido, uma pequena quantidade 
de amostra é introduzida. 
2. Um gás de arraste (He, H2 ou 
N2) carrega a amostra pela 
coluna cromatográfica (empa-
cotada ou capilar) também 
aquecida. 
3. A separação dos componen-
tes da amostra se processa ao 
longo da coluna. A separação 
ocorre devido a diferenças de afinidades de cada componente (fase móvel) 
com a fase estacionária existente dentro da coluna. A fase estacionária é 
um sólido o qual é permeado pela fase móvel. 
5. Após a separação, um detector (também aquecido) localizado no final 
da coluna detecta a quantidade de cada componente gerando picos 
cromatográficos.
 16
 
 
 
 
 
17
6. A concentração de cada componente é proporcional à área dos picos 
gerados. 
7. O sistema de aquisição de dados fornece os relatórios necessários para a 
análise. Um programa específico para a área de petróleo quantifica e 
classifica os componentes em classes químicas (aromáticos, naftênicos, 
olefínicos, oxigenados, parafínicos, isoparafínicos, etc.). 
 
Identificação Qualitativa da Cromatografia Gasosa 
A cromatografia 
gasosa é um método de 
análise quantitativo. O 
método qualitativo 
neste caso é a 
comparação entre uma 
referência, denominado 
padrão, que possui um 
tempo de retenção 
próprio (somente em 
condições fixas) e a 
amostra, que possui o 
mesmo tempo de 
retenção. 
Se o tempo de 
retenção não for o 
mesmo, o composto 
investigado não é igual 
ao suposto padrão. 
Para análise do 
petróleo, existe uma 
mistura de padrões (com aproximadamente 100 picos cromatográficos, 
identificados previamente com detector de massa) que é injetado nas 
mesmas condições de análise da amostra para posterior comparação dos 
tempos de retenção e do aspecto geral dos picos. 
A verdadeira identificação qualitativa em cromatografia ocorre 
somente se um detector de massa atômica estiver acoplado, que mede o 
peso molecular da substância e fragmenta suas moléculas formando um 
grande quebra cabeças. Juntando-se os pesos moleculares dos fragmentos 
chega-se à identificação da substância desejada. 
 18
 
 19
 
 
 
 
 
 
 
 
 20
1 – Alcanos ou Parafinas 
1.1 – Estrutura e Nomenclatura 
Hidrocarbonetos (molécula contendo apenas carbono e hidrogênio) com a 
fórmula: CnH2n+2 (mais simples: metano: CH4) 
Com o aumento de n obtem-se fórmulas de uma família de compostos - 
uma série homóloga. 
Obs. Algumas vezes chamados de hidrocarbonetos alifáticos. 
 
 
Obs. Liquefeitos em cilindros - combustível 
Homólogos de cadeia linear (≥ 18 C) são sólidos graxos de baixo PF e, sua 
mistura, conhecida como graxa de parafina. 
As ligações em todos os alcanos são fundamentalmente as mesmas que o 
metano. Não há (em princípio) limites para o número de C ligados em uma 
cadeia (há até com + de 100 C). Além disso, ocorre a isomeria. 
Metano 
Principal constituinte do gás natural (combustível). 
Também chamado de gás dos pântanos (produto da decomposição 
anaeróbia de vegetais). 
Átomos ligados por pares de elétrons em orbitais híbridos sp3 dos átomos 
de carbono e orbitais 1s dos átomos de hidrogênio. 
 21
Cada carbono tem seus substituintes (átomos ou grupo de átomos) 
dispostos em um arranjo tetraédrico (ver abaixo). 
 ETANO 
 
Isomeria 
Compostos diferentes com a mesma fórmula molecular são isômeros. 
Metano, etano e propano não tem isômeros. Os outros ...(ver quadro) 
 
≡ ≡?
Representação bidimensional 
Obs. quatro lados do tetraedro são equivalentes 
Analisar para o C4H10: 
 
Obs. Um composto que tem átomos de C colocados em uma cadeia linear é 
sempre chamado normal (n-) e quando h a substituição no segundo C, 
é chamado iso. 
Existem 3 alcanos com 5 carbonos: 
Assim, percebe-se que não seria razoáve
 
á um
 
l designar um nome por isômero. 
22
União Internacional de Química Pura e Aplicada (UIQPA ou IUPAC): 
• A cadeia mais longa na molécula determina sua nomenclatura. 
• Átomos são numerados de forma que os substituintes recebam os 
menores números possíveis. 
• Quando uma porção de 
substituinte da cadeia principa é 
então aquil-alcano. 
• Substitui-se o sufixo -ano do a
• Um átomo de carbono é, às
terciário ou quaternário, quand
• Os nomes s-butila e t-butila i
pontos de ligação à cadeia
respectivamente, a 2 e 3 átomos
 
 
 
 
 
 
um hidrocarboneto é considerado um
l, é chamado de alquil. O nome geral 
lcano por ila. 
 vezes, chamado de primário, secundário, 
o ligado a 1, 2, 3 ou 4 átomos de C. 
ndicam que nestes grupamentos alquila os 
 principal estão em átomos ligados, 
 de carbono. 
 
aO símbolo R – é usado para representar um grupamento
alquila indeterminado (ou um radical). Assim R – H é uma
alcano qualquer. 
bE ê l fi l d
23
Exercícios 
 
4-etil-heptano 
 
 Colocar em ordem alfabética (sem levar em conta qualquer prefixo) 
 
 
4-isopropil-2,6,6-trimetil-nonano
 
Obs. 
(1) Qualquer nome corretamente elaborado deve levar a uma única 
estrutura, mas, às vezes, uma estrutura pode ter vários nomes corretos. 
(2) Nomenclatura em química é como o vocabulário em qualquer língua 
(nomenclatura, como as palavras do vocabulário, deve ser às vezes 
memorizada) 
 24
2 – Hidrocarbonetos Alicíclicos 
• Formula: CnH2n 
• Alcanos cíclicos são conhecidos como alicíclicos, isto é, hidrocarbonetos 
cíclicos alifáticos (diferentemente dos anteriores, os acíclicos). São alcanos 
que têm a cadeia torcida de tal forma que as extremidades se aproximam, 
dois H são retirados e se forma uma ligação C-C. 
 
• O ciclo-hexano não é planar (ângulo interno CCC é 112o e não 120o). 
• O confôrmero mais estável é a forma cadeira, embora também exista a 
forma bote (energeticamente desfavorável devido aos arranjos em 
coincidência que possui). 
 
Obs. A existência de barreiras rotacionais é conhecida desde 1936, mas não há 
consenso do que as cause em termos de um modelo mecânico ou eletrostático simples. 
 
• Os ciclo-alcanos formam também uma série homóloga: 
(abreviação pictórica) 
♦ C3 e C4 ⇒ anéis pequenos ♦ C8 a C11 ⇒ anéis médios 
♦ C5 a C7 ⇒ anéis comuns ♦ + C12 ⇒ anéis grandes ou macro-aneis 
 25
• Anéis comuns e grandes são semelhantes aos 
parte de suas propriedades físico-químicos. Ané 
comportamento diferente devido às exigências g
ligação reduzidos desses anéis. 
• No ciclopropano (um pouco mais que no ciclo
forte que as ligações C-C são descritas como cur
tão fortes como as comuns e por isso as mol
possuem mais energia que o normal. 
• Ciclobutano, na realidade, tem tensão ang
deformados) e tensão torcional (presença de hidr
(tensão estérica é utilizada para indicar tensão im
sua geometria tridimensional) 
• Uma reação química que leve ao rompimento
causa-lhe um alívio de tensão. Tal reação tende
rápida do que o mesmo tipo de reação envolvend
ou um sistema acíclico. 
• Essa tensão pode ser calculada a partir do calo
CnH2n+2 + (3n + 1/2) O2 → nCO2 + (n 
♦ Qualquer ligação (ex. C-H) tem uma en
aproximação, normalmente independente do
} Qcombustão n-pentano = 845,2 kcal/mol Qcombustão n-hexano = 1002,6 kcal/mol 
Qcombustão ciclo-hexano=6 x 157,4 kcal/mol=944,4
Qcombustão ciclo-propano ≠ 3 x 157,4 kcal/mol=47
 
a Para HC gasosos dando água líquida a 25º C b C
d
alcanos acíclicos na maior
is pequenos e médios tem
eométricas dos ângulos de 
butano) a distorção é tão 
vas. Estas ligações não são 
éculas (ditas sob tensão) 
ular (ângulos de ligação 
ogênios em coincidência). 
posta a uma molécula pela 
 de um sistema sob tensão 
 a ser mais exotérmica eo um anel de ciclo-hexano 
r de combustão: 
+ 1) H2O + calor 
ergia, em uma primeira 
 resto da molécula. 
Qcombustão (-CH2-) = 
157,4 kcal/mol 
 kcal/mol (não há tensões) 
2,2 kcal/mol (há tensões) 
 
Variações 
devido a 
diferentes 
conformações 
26
alculada subtraindo-se (n x 157,4) 
os calores de combustão observados
3 – Alquenos e Alquinos 
3.1 – Hidrocarbonetos Insaturados 
• Alquenos e alquinos são famílias de hidrocarbonetos insaturados 
(não contém número máximo de átomos de H) acíclicos que podem 
ser convertidos em alcanos pela adição de hidrogênio. 
• Alquenos (freqüentemente chamadas de olefinas) – CnH2n 
 Alquinos - CnH2n-2 
 
• Propriedades físicas dos alquenos e alquinos são muito semelhantes aos 
dos alcanos. 
• Menos de C5 → gases incolores. Mais de C5 → líquidos incolores 
(exceto os muito grandes ou pouco comuns que podem ser sólidos). 
• Geralmente têm odores fortes e desagradáveis e são responsáveis por 
parte da poluição atmosférica dos gases de descarga de automóveis. 
 
3.2 – A Ligação Dupla Carbono-Carbono 
• O Etileno (alqueno mais simples): 
 
≡ ciclo-alcanos, mas... 
Ligação dupla 
 27
• A ligação dupla tem, experimentalmente, 145 kcal/mol (teoricamente: 
uma ligação forte σ ≈ 100 kcal/mol e uma ligação π ≈ 45 kcal/mol). 
Comparativamente mais forte que uma ligação simples C-C (≈83 kcal/mol) 
devido a diferenças na hibridização e menor comprimento da ligação no 
etileno (1,34 A < 1,54 A). 
• A molécula é plana (ângulos de ligação C=C-H de 121o e H-C-H de 118o, 
valores próximos de 120o). 
• Propileno (C3H6): Propriedades parecidas com as do Etileno 
 
 
3.3 – Butenos (C4H8): Isomeria Cis-Trans 
• Estruturas isoméricas possíveis: 
arranjo linear arranjo linear arranjo ramificado 
 
 
 
• Estes compostos são estereoisômeros (arranjos diferentes de átomos em 
torno de uma ligação dupla, ou, isômeros geométricos). 
• Estes isômeros são configuracionalmente muito estáveis – há rotação 
restrita em torno da dupla ligação - e seriam necessários 45 kcal/mol para 
romper a ligação π 
 28
3.4 – Requisitos Estruturais para Isomeria Cis-Trans em Alquenos 
• A isomeria geométrica não será possível se um dos dois átomos de C que 
forma a ligação dupla contiver dois grupos idênticos: 
 
 
3.5 – Alquenos Superiores e Ciclo-alquenos 
• Penteno (C5H10): 
 
• Na série homóloga, há um grande número de estruturas isoméricas 
possíveis. Há sempre um número maior de isômeros para alquenos que 
para alcanos de mesmo número de C, pois os alquenos têm ainda 
possibilidades de colocação da ligação dupla e pode ocorrer isomeria 
geométrica. 
• Ligações duplas também podem ocorrer em estruturas cíclicas. Série 
homóloga de ciclo-alquenos: 
 
 29
3.6 – Nomenclatura de Alquenos 
• Usam-se, geralmente, os nomes comuns: etileno, 
propileno e isobutileno. 
• Derivados do etileno mono-substituídos são chamados 
compostos vinílicos. 
Exemplos (nomes corretos em parênteses): 
 
 
• Derivados do propileno por substituição do átomo de 
H ligado ao C saturado são chamados compostos alílicos. 
 
Exemplos: 
 
• Sistema IUPAC (ou UIQPA): 
o Selecione a cadeia de maior número de C (que contenha a dupla) e 
atribua o nome base usando-se o sufixo eno; 
o Numere a cadeia de carbonos (começando pela extremidade mais 
próxima da dupla) e indique a posição da dupla pelo número do 
primeiro C encontrado ligado à dupla; 
o Indique pelo número o nome e o tipo de grupos e suas posições de 
ligação com a cadeia principal. 
 
 30
• Algumas vezes os alquenos são nomeados como derivados do etileno: 
 
• Se um grupo metileno (=CH2) é ligado a um C de anel, o composto 
recebe o nome como um derivado metilênico do ciclo-alcano: 
 
Exercícios: 
5
trans-4, 
 
3.7 – Propriedades dos A
• As propriedades e ca
semelhantes às dos alcan
• Certos alquenos possu
• São obtidos em 
craqueamento (degrada
↓PM (etileno, propileno
fracionada. Alquenos s
 
 
 
-metil-2-hexeno 3-metil-ciclo-hexeno 
4-dicloro-ciclo-deceno 3-metileno-ciclo-penteno 
lquenos 
racterísticas de solubilidade destes compostos são 
os análogos e alcanos halogenados. 
em fraca polaridade (≠ alcanos). 
grandes quantidades, principalmente pelo 
ção a altas temperaturas) do petróleo. Alquenos de 
) podem ser obtidos em forma pura por destilação 
uperiores gerados por craqueamento não podem 
31
ser separados economicamente e a mistura é utilizada como um 
componente da gasolina. 
• Os usos mais importantes são como intermediários químicos (solventes, 
detergentes, etc.) 
 
 
3.8 – Estabilidades Relativas de Alquenos 
• Calor de hidrogenação (∆HH): Entalpia da reação de hidrogenação de 1 
mol de um composto insaturado. É um método físico mais preciso que 
calor de combustão para correlacionar energias de tensão relativas. 
 
• ∆HH: É sempre negativo (reação exotérmica) ⇒ Diferença da força de 
uma ligação C=C (145 kcal/mol) e uma ligação C-C (83 kcal/mol) é de 62 
kcal/mol e a energia de H-H é de 104 kcal/mol. A soma das forças das 
ligações rompidas é menor do que a soma das forças das ligações C-H 
formadas (cerca de 98 kcal/mol) – (62 + 104 < 2 x 98). 
• Se um alqueno é menos estável do que um composto insaturado 
isômero, a energia interna do primeiro será maior – Mais calor será 
 32
liberado na hidrogenação d alor 
negativo maior. 
 
• As diferenças nos ∆HH de isômeros são uma medida quantitativa de 
suas estabilidades relativas. 
 
3.9 – Classificação de Dienos 
• Dienos são compostos bifuncionais que contêm duas l
C/C. 
• Propriedades químicas de compostos contendo duas o
podem ser marcadamente diferentes, caso sejam: 
Ligações simples e duplas alternadas
 
 
Propriedades semelhantes às dos alquenos si
duplas são isoladas umas das outras pelos gru
Alquenos acíclicos trans 
são geralmente mais 
estáveis do que os seus 
isômeros cis, por um 
o alqueno menos estável, e o ∆HH terá um v
valo
iga
u m
 
mple
pos
 
r dependente dos
ções duplas 
ais duplas 
1,2-propadieno
33
s, pois as
 −CH2− 
• Menos que C5 ⇒ geralmente gases incolores. Outros são geralmente 
líquidos incolores. 
• IUPAC: O sufixo –eno é substituído por –adieno e dois números são 
usados para as posições das duplas. 
Obs. -trienos, -tetraenos, etc. são análogos. 
 
 
 
 
 
 
Calor de hidrogenação de dienos 
 
• Todos os 1-alquenos ⇒ ∆HH próximos a –30 kcal/mol. 
• Dienos com duplas isoladas ⇒∆HH muito próximos a 2x (–30 kcal/mol) 
 
 34
3.10 – Alquinos 
• Hidrocarbonetos insaturados (CnH2n-2) - mais insaturados que os 
alquenos. 
• Grupos funcionais diferentes dos dienos. 
 
• Acetileno ou Etino: Gás incolor (C2H2) 
Ligação tripla C/C 
• Ligação Tripla: uma ligação σ forte e duas ligações π mais fracas. A 
força total da ligação é de 196 kcal/mol e o comprimento da ligação é 1,20 ª 
Esta ligação é mais curta e mais forte que a dupla. 
 
3.11 – Alquinos Superiores: Nomenclatura 
• IUPAQ: Similar à dos alquenos. Usa-se, porém, -ino e a posição da 
ligação tripla. 
• Seqüência: Acetileno (C2H2), Propino (CH3C≡CH) e Butino. 
 
 
 
• Alquinos são também chamados de alquil-acetilenos: Propino é metil-
acetilênico, etc. 
• Devido à geometria linear da tripla, a isomeria cis-trans não é possível 
para alquinos simples. 
• O menor tamanho de anel capaz de acomodar uma 
ligação tripla para formar um ciclo-alquino 
razoavelmente estável é o anel de 8 membros é o ciclo-
octino: 
• Exemplos de alquinos importantes que contém outros grupos 
funcionais: 
 35
 
3.12 – Propriedades dos Alquinos 
• Pontos de ebulição e fusão e densidades são geralmente um pouco 
superiores do que os de alcanos e alquenos de mesmo esqueleto de C. 
• Moléculas compactas (bastão), podendo ficar mais próximasumas das 
outras nas fases líquida e sólida, permitindo forças de Van-de-Waals mais 
fortes. 
• Têm baixa polaridade e são insolúveis em água, embora bastante 
solúveis em solventes de baixa polaridade (ligroína, éter, benzeno e 
tetracloreto de carbono). 
• Acetileno e 1-alquinos são menos ácidos que a água, porém mais ácidos 
que o amoníaco. 
 
• A ordem de acidez relativa é: 
 
• Reações ácido-base entre 1-alquinos e bases levam a sais. Os sais de 
metais alcalinos e alcalino-terrosos e 1-alquinos são reagentes químicos 
importantes. 
 
• Os 1-alquinos reagem com íons de metais pesados (Ag+, Cu+) e sais 
insolúveis (e geralmente instáveis) precipitam. A formação de tais 
precipitados é um teste qualitativo para 1-alquinos. 
 
 36
• Deco mente quando comprimido a algumas 
atmosfe o líquido (PE=-83o C) deve ser manuseado 
com ext
• Quan
chama 
maçaric
sob pre
para re
 
4 – Aro
• Nom
compos
benzeno
 
4.1 – Be
• Apes
necessit
reagem
instanta
I ⇒ Est
II e III 
Portant
se mov
ligações
 
mpõem-se explosiva
ras, e mesmo acetilen
remo cuidado. 
do se queima acetileno em atmosfera de oxigênio puro, uma 
de alta temperatura (2800o C) pode ser obtida – combustível para 
os de oxiacetileno. O acetileno é, neste caso, dissolvido em acetona 
ssão em um cilindro contendo um material sólido inerte e poroso 
duzir o volume livre. 
máticos 
e originalmente dado devido ao odor agradável. Hoje, significa um 
to insaturado pouco reativo, com propriedades semelhantes ao do 
. 
nzeno 
ar das insaturações, benzeno participa de poucas e lentas reações, 
ando da presença de calor e catalisadores, enquanto que alquenos 
 rapidamente com muitas substâncias, algumas vezes, 
neamente. 
 
rutura original de Kekulé, 1865 
⇒ 1,2-dimetil-benzeno teria que ter dois isômeros, mas não são. 
o, propôs-se que as duplas não estariam rigidamente localizadas e 
eriam continuamente através do anel (pode-se pensar que há 1½ 
 para cada par de átomos de C). 
 
Nenhuma das duas representa
adequadamente a molécula 
37
• Os comprimentos de ligação C-C no benzeno são iguais e medem 1,40 A 
(duplas=1,33 A e simples 1,53 A). 
 
 
ciclo-hexatrieno.
Mais estável que duas 
vezes o ciclo-hexeno.
Calores de hidrogenação e estabilidade: benzeno, 1,3-ciclo-hexadieno e ciclo-hexeno 
 
4.1 – Derivados do Benzeno 
• Alquil-benzenos: arenos. 
 
metil-benzeno 
• O substituinte (abreviado como φ, Ph ou C6H5−) é chamado 
grupo fenila. 
• Usa-se o símbolo Ar para representar grupos aromáticos (arila), assim 
como se usa o R para representar grupos alquila. 
 
 38
• Se existem dois substituintes no anel, usa-se as palavras orto (o), meta 
(m) e para (p). 
 
 
 
Obs. 
 
 
 
• O vinil-benzeno tem o nome comum de 
estireno (indústria de plásticos). 
 
• O grupo φCH2− recebe o nome de benzila 
• Fenol é o nome popular do benzenol e os monometil-fenois são 
conhecidos como cresóis. O fenol quando contém água, é líquido à Tamb. 
 
 
 
Obs. O 2-amino-1-fenil-propano é conhecido como benzedrina ou 
anfetamina 
 39
 
Óleo de sassafrás Aroma (cravo-da-india) Anti-séptico bucal Ácido acetil-salicílico 
 
Anti-séptico bucal Princípio ativo THC Ingrediente (linimentos)
 
 
Aroma (amêndoas)
Aroma (amêndoas)Aroma (canela) Aroma (baunilha)
 Ingredientes de corantes sintéticos
• Há compostos com mais de um anel be
 
Ar
nzênico (ex. bifeni
 
oma (uva)
la) 
40
5 – Constituintes do Petróleo 
Latim: Petra (pedra) e oleum (óleo) 
Substância oleosa, inflamável, menos densa que a água, com cheiro 
característico e cor variando entre o negro e o castanho-claro. 
É basicamente uma mistura de compostos químicos orgânicos – com 
predominância de hidrocarbonetos. Os alcanos (1C até ≈30C, geralmente 
linear) são os componentes principais da fração hidrocarbônica. 
 
 
• Maior grupo: Hidrocarbonetos saturados – alcanos normais (n-
parafinas), isoalcanos (isoparafinas) e cicloalcanos (naftenos). 
• Parafinas normais e ramificadas (do metano ao C45). Parafinas normais 
representam ≈ 15 a 20% do petróleo (faixa: 3 a 35%). 
• Hidrocarbonetos aromáticos compreendem aromáticos, 
naftenoaromáticos e os benzotiofenos e seus derivados (que contém 
heterociclos com enxofre). 
Óleos de diferentes reservatórios possuem características diferentes. 
Alguns são pretos, densos, viscosos, liberando pouco ou nenhum gás, 
enquanto outros são castanhos ou bastante claros, com baixa viscosidade e 
densidade. Reservatórios podem ainda produzir somente gás. Todos, 
porém produzem análise elementar semelhante: 
 
 
 
 41
5.1 – Hidrocarbonetos 
 
5.1.1 - Saturados, Alcanos ou Parafinas 
• lat. parafine – pequena atividade, por serem comparativamente inertes 
• Parafínicos Normais ou Alcanos: 
o Compreende a maior fração da maioria dos petróleos e predominam 
nas gasolinas automotivas. 
 
 
• Parafínicos Ramificados, Isoparafinas ou Isoalcanos: 
o Muito desejáveis e freqüentemente produzidos por reforma catalítica, 
pela alquilação e por isomerização. 
o Os mais comuns são 2 e 3-metil-pentanos, 2,3-dimetilpentano e 2-
metil-hexano. 
 
 
• Parafínicos Cíclicos ou Naftênicos: 
o Com radicais parafínicos normais ou ramificados ligados ao anel ou 
outro hidrocarboneto cíclico. 
o É a segunda série normalmente mais abundante (metil-
ciclopentano, ciclohexano, dimetil-ciclopentanos, metil-ciclohexano). 
Estes naftenos predominam na maioria dos gasóleo e dos óleos 
lubrificantes. Também estão presentes nos produtos residuais. 
 42
 
 
5.1.2 – Insaturados ou Olefinas 
o Ausente ou em pequenas proporções no óleo cru, sendo obtidas por 
craqueamento. 
o Mais comuns são os alcenos. 
o Podem ocorrer várias duplas ligações (diolefinas, triolefinas, etc.). 
o Possuem propriedades antidetonantes melhores que as parafinas 
normais, porém inferiores às parafinas muito ramificadas e 
aromáticos. 
o São extremamente reativos e dificilmente preservados na natureza. 
o Utilidade reduzida nas misturas devido à tendência de 
polimerização ou oxidação na estocagem. Entretanto são a classe mais 
importante de derivados químicos do petróleo, para fabricação de 
outros produtos. 
o Em gasolinas craqueadas e nos produtos residuais são encontrados 
membros superiores desta série. 
 
 
5.1.3 - Aromáticos ou Arenos 
• Têm considerável estabilidade. 
• Podem ocorrer aromáticos de mais de um anel benzênico, isolados, 
conjugados ou condensados. 
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• Podem ocorrer compostos mistos, que apresentam núcleo aromático e 
radical naftênico ou vice-versa. 
• Normalmente pequenas quantidades. 
• São obtidos no processamento químico e também têm boas 
propriedades antidetonantes. 
• Benzeno, tolueno, etilbenzeno e os xilenos. 
 
 
 
 
5.2 – Não-Hidrocarbonetos 
• Estes constituintes, considerados impurezas, podem aparecer em toda a 
faixa de ebulição do petróleo, mas tendem a se concentrar em petróleos 
pesados. 
5.2.1 – Compostos Sulfurados 
• Normalmente quanto maior a densidade do petróleo, maior o teor de 
enxofre. 
 44
• Ocorre na forma de sulfetos, polissulfetos, benzotiofenos e derivados, 
moléculas policíclicas com nitrogênio e oxigênio, gás sulfídrico, dissulfeto 
de carbono, sulfeto de carbonila e enxofre elementar. 
• Indesejáveis, pois aumentam a polaridade dos óleos (aumentando a 
estabilidade das emulsões), são responsáveis pela corrosividade dos 
produtos do petróleo, contaminam os catalisadores utilizados nos 
processos de transformação e determinam a cor e o cheiro dos produtos 
finais. 
• São tóxicos e produzem SO2 e SO3 por combustão (poluentes da 
atmosfera, formando H2SO3 e H2SO4 em meio aquoso). 
 
 45
5.2.2 – Compostos Nitrogenados 
• Mais concentrado nas frações pesadas. 
• Normalmente em forma orgânica e termicamente estáveis, nasformas 
de piridina, quinolinas, pirróis, indóis, porfirinas e compostos policíclicos 
com enxofre, oxigênio e metais. 
• Aumentam a capacidade do óleo de reter a água em emulsão. 
• Durante o refino, tornam instáveis os produtos finais, propiciando a 
formação de gomas e alterando a coloração. 
• Contaminam catalisadores. 
 
5.2.3 – Compostos Oxigenados 
• Em forma complexa, como ácidos carboxílicos, fenóis, cresóis, ésteres, 
amidas, cetonas e benzofuranos. 
• Tendem a se concentrar nas frações mais pesadas. 
• Responsáveis pela acidez e coloração (ácidos naftênicos), odor (fenóis), 
formação de gomas e corrosividade das frações do petróleo. 
 
5.2.4 – Resinas e Asfaltenos 
• Moléculas grandes (↑C/H) contendo enxofre, oxigênio e nitrogênio. 
• Normalmente 3 a 10 anéis aromáticos por molécula. 
• Resinas são facilmente solúveis no petróleo 
• Asfaltenos estão dispersos no petróleo na forma coloidal 
• Asfaltenos puros são sólidos, escuros e não-voláteis, enquanto resinas 
(↑↑PM ⇒ avermelhadas; ↑PM ⇒ menos coloridas) e são líquidos pesados 
ou sólidos pastosos, sendo tão voláteis como um hidrocarboneto do mesmo 
tamanho. 
 
5.2.5 – Compostos metálicos 
• Sais orgânicos dissolvidos na água emulsionada ao petróleo, facilmente 
removíveis no processo de dessalgação; ou 
• Compostos organometálicos complexos, que tendem a se concentrar nas 
frações mais pesadas. 
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• Podem ocorrer Zn, Fe, Cu, Pb, Mo, Co, As, Mn, Cr, Na, Ni e V. 
• 1 a 1200 ppm. 
• Responsáveis por contaminação de catalisadores. 
• Sódio em combustíveis para fornos reduz o ponto de fusão dos tijolos 
refratários e o vanádio nos gases de combustão pode atacar os tubos de 
exaustão. 
 
6 – Produtos do Petróleo 
O petróleo contém centenas de compostos químicos e separa-los em 
componentes puros ou misturas de composição conhecida é praticamente 
impossível. É então normalmente separado em frações/produtos. 
 
• O GÁS NATURAL é uma mistura de hidrocarbonetos (CH4 até C6H14) 
e encontra-se na forma livre ou associado ao óleo em reservatórios 
naturais, contendo pequenas quantidades de diluentes e contaminantes. 
ƒ Ocorre em acumulações subterrâneas, em reservatórios porosos, com 
ou sem petróleo; 
ƒ Embora seja conhecido há séculos, só foi descoberto no início do século 
XIX (USA); Antigamente descartado, existe agora legislação proibindo o 
rejeito do gás “úmido” (após ter sido extraída a pequena quantidade de 
gasolina natural que contém). 
 47
ƒ Produtos do gás natural: Combustível, gasolina natural, GLP, negro de 
fumo, He, H2 e derivados petroquímicos. 
ƒ Ao GN combustível é adicionado propositadamente o t-butil-mercaptan, 
composto de enxofre (tiol: RSH), para detecção de vazamentos. 
ƒ Além dos parafínicos, poucos HC insaturados, N2, CO2, e He (às vezes). 
Componentes do gás natural 
 Campos de gás natural Gás natural liberado do óleo 
Nitrogênio traços – 15% traços – 10% 
Dióxido de Carbono traços – 5% traços – 4% 
Gás Sulfídrico traços – 3% traços – 6% 
Hélio traços – 5% não 
Metano 70 – 98% 45 – 92% 
Etano 1 – 10% 4 – 21% 
Propano traços – 5% 1 – 15% 
Butanos traços – 2% 0,5 – 2% 
Pentanos traços – 1% traços – 3% 
Hexanos traços – 0,5% traços – 2% 
Heptanos + traços – 0,5% traços – 1,5% 
 
Gasolina do Gás Natural 
• Diferente da gasolina de destilação (do cru), é chamada de “natural” ou “leve”. 
• Recuperação a partir do gás natural fornece uma gasolina muito volátil, apropriada
para misturas nos combustíveis automotivos para facilitar a partida em tempo frio. 
• Quando o óleo cru é forçado a sair por um poço em virtude da pressão do gás
natural, alguns dos seus componentes mais leve são vaporizados, por isso a composição
e as características da gasolina natural recuperada são determinadas pela do óleo. 
 
 
 
 
 
 
7 – Classificação do Petróleo 
• Feita de acordo com os constituintes. 
• Interessa desde geoquímicos (para caracterizar o óleo para relaciona-lo 
à rocha mãe e medir o grau de degradação) até refinadores (para saber as 
diversas frações que podem ser obtidas, sua composição e propriedades 
físicas). 
 
7.1 – Classe Parafínica (75% ou mais de parafinas) 
• Óleos leves, fluidos ou de alto ponto de fluidez, com densidade inferior a 
0,85, baixa viscosidade (exceto com elevado teor de n-parafinas de ↑PM - 
↑ ponto de fluidez). 
• Constitui a maior parte do petróleo produzido no Nordeste Brasileiro. 
 48
• Principalmente compostos de cadeia aberta; com menos de 10% de 
resinas e asfaltenos. 
• Aromáticos presentes são anéis simples ou duplos e baixo teor de S. 
• Excelente para produção de querosene de aviação (QAV), diesel, óleos 
lubrificantes excelentes (mas cerosos) e parafinas. 
• Fornecem gasolinas de baixa octanagem. 
 
7.2 – Classe Parafínico-naftênica (50-70% parafinas, >20% de naftênicos,) 
• Baixo teor de enxofre (< 1%), 5-15% de resinas e asfaltenos, e 
naftênicos entre 25 – 40%. 
• Densidade e viscosidade têm valores maiores que os anteriores. 
• Gasolinas do tipo médio e óleos lubrificantes (neste, ceras e asfaltos). 
• Constitui a maior parte do petróleo produzido na Bacia de Campos-RJ 
 
7.3 – Classe Naftênica (>70% ou mais de naftênicos) 
• Número muito pequeno de óleos. 
• Elevada porcentagem de compostos cíclicos, baixo teor de enxofre e se 
originam da alteração bioquímica de óleos parafínicos e parafínico-
neftênicos 
• Alguns óleos da América do Sul, Rússia e do Mar do Norte. 
• Produzem frações significativas de gasolina (relativamente alta 
octanagem), nafta petroquímica, QAV e lubrificantes. 
 
7.4 – Classe Aromática Intermediária (>50% de hidrocarbonetos 
aromáticos) 
• Freqüentemente pesados, contendo 10 – 30% de asfaltenos e resinas, e 
enxofre acima de 1%. Densidade geralmente maior de 0,85. 
• Teor de monoaromáticos é baixo e o de tiofenos e de dibenzotiofenos é 
elevado. 
• Alguns óleos do Oriente Médio (Arábia Saudita, Catar, Kuwait, Iraque, 
Síria e Turquia), África Ocidental, Venezuela, Califórnia e Mediterrâneo 
(Sicília, Espanha e Grécia). 
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7.5 – Classe Aromático-Naftênica (>35% naftênicos) 
• Derivados dos óleos parafínicos e parafínico-naftênicos. 
• Óleo que sofreu processo inicial de biodegradação, no qual foram 
removidas as parafinas. 
• Podem conter mais de 25% de resinas e asfaltenos e teor de enxofre 
entre 0,4 – 1%. 
• Alguns óleos da África Ocidental 
 
7.6 – Classe Aromático-asfáltica (>35% de asfaltenos e resinas) 
• Óleo oriundo de um processo de biodegradação avançada em que 
ocorria a reunião de monociclo alcenos e oxidação. 
• Podem também ser óleos verdadeiramente aromáticos não degradados 
(Venezuela e África Ocidental). 
• Óleos pesados e viscosos, resultante da alteração de óleos aromáticos 
intermediários. 
• Teor de resinas e asfaltenos elevados e teor de enxofre entre 1- 9%. 
• Óleos do Canadá Ocidental, Venezuela e Sul da França. 
 Os aromáticos são os mais indicados para a produção de 
gasolina, solventes e asfalto. 
 
8 – Corrosão Associada aos Constituintes do Petróleo 
• Corrosão é um dos mais graves problemas encontrados na indústria do 
petróleo, causando custos substanciais em perda de tempo, substituição de 
materiais de construção e emprego de pessoal em controle da corrosão, 
que se não empregados podem ser catastróficos. 
• Há vários métodos de controle da corrosão: Recobrimentos, metalurgia, 
materiais de construção não-metálicos, proteção catódica, inibidores entre 
outros métodos são uma ciência em si mesma. 
• Problemas acontecem na produção, armazenamento, transporte e no 
refino. 
• Taxa de corrosão é medida em mm/ano. 
 
 50
8.1 – Causas da Corrosão 
• Principais problemas in-situ: CO2, H2S, Polisulfetos, ácidos orgânicos e 
enxofre elementar. 
• O2 não está normalmente presente em profundidades acima de 100 m, 
embora seja responsável por muito da corrosão encontrada. 
• Temperaturas e pressões extremas encontradasem poços profundos 
(6000 m): T até 230º C e Pressão parcial de CO2 e H2S da ordem de 
20,7 MPa e 48 MPa, respectivamente. 
• Elementos estruturais altamente tencionados estão diretamente 
expostos ao ambiente marinho corrosivo, originando a fadiga por 
corrosão. 
 
8.1.1 – Oxigênio 
• Embora o O2 não esteja originalmente presente em poços, fluidos 
contaminados podem ser introduzidos. Ex: lama de perfuração 
(perfuração e manutenção), salmouras, H2O e CO2 (injetados para 
recuperação secundária de óleo) e ácido clorídrico (injetado para 
aumentar a permeabilidade da formação). 
• O2 é também responsável pela corrosão externa de plataformas off-
shore, por exemplo. 
• Problemas de corrosão interna induzida pelo oxigênio são encontrados 
na produção de óleo e gás, pois muito do manuseio e processamento ocorre 
à pressão próxima à ambiente. Isto torna contaminação por O2 através de 
selos de bombas, respiradores etc. e manuseio aberto (como durante a 
operação de perfuração, manobras com caminhões etc) altamente 
provável. 
• Processo de remoção de oxigênio (arraste por gás – gas stripping - e 
lavagem química – chemical scavenging) pode também não ter sido 
conduzido devidamente. 
 
8.1.2 –Compostos de Enxofre 
• Sulfeto de hidrogênio (H2S), polisulfetos e enxofre elementar: 
Quando dissolvido em água, H2S é um ácido fraco e, portanto fonte 
de íons de hidrogênio (corrosivos). 
H2S age como catalisador promovendo absorção pelo aço de átomos 
 51
de hidrogênio, pela redução catódica de íons de hidrogênio. 
H2S reage com enxofre elementar causando sua precipitação, que 
pode causar entupimento - plugging - pelo enxofre (combatido pelo 
uso de solventes). 
Na fase gasosa, com elevada pressão parcial de H2S, sulfanos (formas 
acídicas livres de polisulfetos) são formados, e podem se dissociar em 
H2S e enxofre elementar 
• A maioria se decompõe acima de 260o C, formando H2S. 
• Taxa de liberação de H2S é uma medida de corrosividade. 
 
8.1.3 – Dióxido de Carbono (CO2) 
• Assim como H2S, é um gás ácido fraco e torna-se corrosivo quando 
dissolvido em água. No entanto, CO2 deve primeiro hidratar-se a ácido 
carbônico (H2CO3), uma reação razoavelmente lenta, antes de se 
acidificar. 
• Efeitos da velocidade são freqüentemente importantes e taxas de 
corrosão podem chegar a algumas polegada/ano. 
• Corrosão por CO2 pode ser contida pelo controle da deposição e 
retenção de uma camada protetora de FeCO3 (siderita). Condições que 
favorecem esse acúmulo incluem: 
Temperaturas elevadas (diminuição da solubilidade da escama - 
scale, diminuição da solubilidade de CO2 aceleração da cinética de 
precipitação); 
Aumento de pH, como por exemplo em águas contendo bicarbonatos 
(diminuição da solubilidade); 
Ausência de turbulência. Para altas velocidades, o desgaste pode ser 
muito rápido. 
 
8.1.4 – Ácidos Fortes 
• São freqüentemente bombeados para dentro do poço para estimular a 
produção, aumentando a permeabilidade da formação. 
• Para calcários, utiliza-se 15 a 28% de ácido clorídrico e para arenitos, 
um adicional de 3% de HF é necessário. Outro ex. ácido fórmico. 
• Controle da corrosão neste caso é obtido por uma combinação de 
 52
inibidores e limitação do tempo de exposição (2 a 12 horas) 
 
8.1.5 – Salmouras Concentradas 
• Utilizados para balancear a pressão da formação rochosa durante a 
operação de produção. 
• São haletos de cátions de Ca, Zn e Mg (mais raramente). 
• Podem ser corrosivos devido a oxigênio dissolvido ou ar. Podem 
também ser corrosivos devido à acidez gerada na hidrólise dos íons 
metálicos, ex: 
Zn2+ + H2O = ZnOH+ + H+ 
Salmouras densas de Zinco são os mais corrosivos. Portanto às vezes 
é necessário utilizar brometos de cálcio – CaBr2 - (mais caros), com 
densidades pouco acima de 1,7 g/cm3 para evitar exposição prolongada ao 
ZnCl2. 
 
8.1.6 – Efeitos Biológicos 
• Bactérias anaeróbias (Desulfovibrio Desulfuricans), chamadas Bactérias 
Redutoras de Sulfatos (SRB), podem metabolizar íons sulfato (usando 
uma fonte de carbono orgânica) e produzir H2S, podendo introduzir este 
contaminante, e todos as suas ramificações corrosivas, em ambientes 
originalmente livres de H2S. 
 
8.2 –Métodos de Controle da Corrosão 
Dessalgação (emulsificação); 
Injeção de soda (NaOH); 
Neutralização (amônia); 
Inibidores - hidrocarbonetos nitrogenados (aminas, diaminas, imidazolina, 
pirimidina etc.) 
 Adsorvem à superfície metálica formando um filme 
impermeável. 
 
8.3 – Influência da Corrosão na Seleção de Materiais 
Palestra do Prof. Ramón S. C. Paredes (1,5 hora) 
 53

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