Transcript 9. Uvod u organsku geokemiju

UVOD U ORGANSKU
GEOKEMIJU
Ugljik
1s2 2s2 2p2
Izotopi:
12C
13C
14C
stabilni
radioaktivni
Ugljik
Dijamant
SP3
Grafit
Fuleren
SP2
Fuleren
Fotosinteza
… je osnovna reakcija u nastajanju organske tvari,
gdje dolazi do prijelaza svjetlosne energije u
kemijsku:
6CO2 + 12H2O
674 kcal
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
glukoza
polisaharidi
Ugljikov ciklus
Ugljikovodici
… su spojevi koji se sastoje isključivo od atoma
ugljika i atoma vodika



alifatski
aliciklički
aromatski
Alifatski ugljikovodici
… su lančasti ugljikovodici bez prstenastih struktura te se
nazivaju i acikličkim ugljikovodicima

alkani (parafini ili zasićeni ugljikovodici)

alkeni

alkini
C=C
C C
-C–C-
nezasićeni ugljikovodici
Alkani (CnH2n+2)

normakni alkani
n-C18 (oktadekan)
n-C19 (nonadekan)
n-C20 (eikosan)

izo-alkani (izo-parafini ili izoprenoidi)
i-C18 (norpristan)
i-C19 (pristan)
i-C20 (fitan)
Aliciklički ugljikovodici
…se formiraju zatvaranjem ugljikovodičnih lanaca u
prstene, pri čemu dolazi do gubitka dvaju atoma vodika

cikloalkani (cikloparafini ili nafteni) CnH2n
ciklopentan

cikloheksan
cikloalkeni CnH2n-2
ciklopenten
cikloheksen
Aromatski ugljikovodici
… su skupina ugljikovodika koji sadrže
aromatski (benzenski) prsten

nezasićeni, ali relativno nereaktivni
naftalen
antracen
Funkcionalne (reaktivne) grupe
Kemijski sastav biomase




ugljikohidrati
proteini
lipidi
lignin
Lignin
Lignin se formira ireverzibilnim
odstranjivanjem vode iz
monosaharida, pri čemu nastaju
aromatski prsteni. Polimeri lignina
su umrežene strukture molekularne
težine reda veličine 10.000 amu.
Imaju relativno visoku otpornost na
degradirajuće procese.
Izvori organske tvari




fitoplankton (zasićeni i nezasićeni ugljikovodici,
ravnih i razgranatih lanaca; n-C14 – n-C32 uz
dominaciju n-C15 i n-C17)
zooplankton
bakterije (steroli s 27 i 29 C atoma te triterpeni
hopanske serije)
više kopnene biljke (n-C10 – n-C40 uz
dominaciju neparnih n-alkana)
Organska tvar


bitumen (dio organske tvari koji je moguće
ekstrahirati iz stijene organskim otapalima)
kerogen (organska tvar u stijeni koja nije topiva u
organskim otapalima)
bitumen + kerogen = ukupni organski ugljik (TOC ili Corg)
T / °C
50-60
60-175 (200)
>200
Molekule kerogena
Klasifikacija kerogena
…je moguća na temelju optičkih i fizičko-kemijskih
ispitivanja.
Na temelju sadržaja ugljika, kisika i vodika tj.
njihovih atomskih omjera razlikujemo 4 tipa
kerogena
Rock-Eval analiza
-Uzorak stijene (cca 100mg) zagrijava se u
inertnoj atmosferi do 550°C uz korištenje
posebnog temperaturnog programa
-S1 (do 250°C) – volatilizacija slobodnih
ugljikovodika
-S2 (420-460°C) – piroloza kerogena
-S3 – oslobođeni CO2 u tijeku pirolize
kerogena
-Tmax – temperatura maksimalnog
generiranja ugljikovodika iz
postojećeg kerogena
Tipovi kerogena na van Krevelenovu
dijagramu
Vitrinitna refleksija
Komponente u bitumenu




Zasićeni ugljikovodici
Aromatski ugljikovodici
NOS-spojevi
Biomarkeri (geokemijski fosili)
Biomarkeri i njihovi prekursori
Specifični parametri





n-alkanska distribucija
izoprenoidna distribucija
odnos izoprenoidi/n-alkani
triterpani (hopani)
sterani
O2
CO2
H2
C20 H 40 O 
C20 H 38 O2  H 2 O 

 C19 H 38 

 C19 H 40
phytol
phytenicacid
pristene
pristane
H2
H2
C 20 H 40 O 
 C 20 H 42 O 
 C 20 H 42  H 2 O
phytol
dihydrophytol
phytane
Izoprenoidi /n-alkani
Triterpani
… su peteroprstenasti ugljikovodici nastali
transformacijom iz triterpenoida


Regularni hopani (C27 do C30)
Prošireni hopani (C31 do C35)
Sterani
… su četveroprstenasti ugljikovodici nastali iz
sterola