UVOD U ORGANSKU GEOKEMIJU Ugljik 1 s 2

UVOD U ORGANSKU GEOKEMIJU

Ugljik 1 s 2 2 p 2 Izotopi: 12 C 13 C 14 C stabilni radioaktivni

Ugljik Dijamant SP 3 Grafit Fuleren SP 2 Fuleren

Fotosinteza … je osnovna reakcija u nastajanju organske tvari, gdje dolazi do prijelaza svjetlosne energije u kemijsku: 6 CO 2 + 12 H 2 O 674 kcal C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 6 H 2 O glukoza polisaharidi

Ugljikov ciklus

Ugljikovodici … su spojevi koji se sastoje isključivo od atoma ugljika i atoma vodika alifatski n aliciklički n aromatski n

Alifatski ugljikovodici … su lančasti ugljikovodici bez prstenastih struktura te se nazivaju i acikličkim ugljikovodicima -C–Cn n n alkani (parafini ili zasićeni ugljikovodici) alkeni alkini C=C C C nezasićeni ugljikovodici

Alkani (Cn. H 2 n+2) n normakni alkani n-C 18 (oktadekan) n-C 19 (nonadekan) n-C 20 (eikosan) n izo-alkani (izo-parafini ili izoprenoidi) i-C 18 (norpristan) i-C 19 (pristan) i-C 20 (fitan)

Aliciklički ugljikovodici …se formiraju zatvaranjem ugljikovodičnih lanaca u prstene, pri čemu dolazi do gubitka dvaju atoma vodika n cikloalkani (cikloparafini ili nafteni) Cn. H 2 n n cikloalkeni Cn. H 2 n-2 ciklopentan ciklopenten cikloheksan cikloheksen

Aromatski ugljikovodici … su skupina ugljikovodika koji sadrže aromatski (benzenski) prsten n nezasićeni, ali relativno nereaktivni naftalen antracen

Funkcionalne (reaktivne) grupe

Kemijski sastav biomase ugljikohidrati n proteini n lipidi n lignin n

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 -C 14 – n-C 32 uz dominaciju n-C 15 i n-C 17) n zooplankton n bakterije (steroli s 27 i 29 C atoma te triterpeni hopanske serije) n više kopnene biljke (n-C 10 – n-C 40 uz dominaciju neparnih n-alkana) n

Organska tvar bitumen (dio organske tvari koji je moguće ekstrahirati iz stijene organskim otapalima) n kerogen (organska tvar u stijeni koja nije topiva u organskim otapalima) n 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 fizičkokemijskih ispitivanja. Na temelju sadržaja ugljika, kisika i vodika tj. njihovih atomskih omjera razlikujemo 4 tipa kerogena

Rock-Eval analiza -Uzorak stijene (cca 100 mg) zagrijava se u inertnoj atmosferi do 550°C uz korištenje posebnog temperaturnog programa -S 1 (do 250°C) – volatilizacija slobodnih ugljikovodika -S 2 (420 -460°C) – piroloza kerogena -S 3 – oslobođeni CO 2 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 n Aromatski ugljikovodici n NOS-spojevi n Biomarkeri (geokemijski fosili) n

Biomarkeri i njihovi prekursori

Specifični parametri n-alkanska distribucija n izoprenoidna distribucija n odnos izoprenoidi/n-alkani n triterpani (hopani) n sterani n

Izoprenoidi /n-alkani

Triterpani … su peteroprstenasti ugljikovodici nastali transformacijom iz triterpenoida Regularni hopani (C 27 do C 30) n Prošireni hopani (C 31 do C 35) n

Sterani … su četveroprstenasti ugljikovodici nastali iz sterola