Химики изучили состав древнего битума

Масс-спектры: A) битума из амфоры, B) сырой нефти из Сибири после воздействия на неё озоном, C) сырой нефти из Сибири до воздействия на неё озоном. Изображение: пресс-служба МФТИ.

Российские химики выявили компоненты самого древнего битума из когда-либо найденных в античных вазах и уточнили его возраст. Исследователи из МФТИ, Сколтеха и других институтов предложили новый подход к анализу органических веществ, который помог узнать о превращениях нефти.

В 2015 году археологи нашли на Таманском полуострове амфору с густой черной массой, возраст которой, по оценке археологов, 2500 лет. На Таманском полуострове есть залежи нефти, которая просачивается из земли, и этими залежами пользовались греки, добывая здесь нефть и битум для своих нужд: нефть — для освещения, а битум — для строительства, как герметик.

В 2016 году древний битум попал в руки ученым из МФТИ, Сколтеха и еще трех исследовательских институтов. Ученые выяснили, из каких химических элементов он состоит, и убедились, что в древнем битуме было в 11 раз больше кислорода, чем в современной нефти, то есть битум за 2500 лет окислился. Потом с помощью масс-спектрометрии они выяснили, какие именно вещества входят в состав содержимого амфоры. Масс-спектрометрия — метод исследования, основанный на разделении заряженных частиц с разными соотношениями массы к заряду в электрическом или магнитном поле. Вещество, которое хотят изучить, ионизируют, его молекулы приобретают заряд и в магнитном поле разделяются в зависимости от своей массы и заряда. Результаты исследования выглядят как график, на котором пики — это молекулы того или иного вещества. Так можно узнать, какие вещества входят в смесь.

Масс-спектры: А) битума из амфоры, В) сырой нефти из Сибири после воздействия на неe озоном, С) сырой нефти из Сибири до воздействия озоном. Изображение: пресс-служба МФТИ


Ученые применили методы масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения, которые позволяют различать молекулы, чьи массы отличаются на доли массы электрона, и которые позволили разглядеть все компоненты. Они сравнили битум из амфоры с обычной нефтью и с нефтью, которую окислили озоном. Окисление озоном моделировало продолжительное воздействие кислорода. Анализ показал, что состав древнего битума похож на состав нефти, окисленной озоном.

Результаты анализов показали, что атомы кислорода в веществах, входящих в смесь, соединены с двумя группами —OH, что необычно для нефти. Ученые говорят, что битум в течение 2500 лет «деградировал», и они продолжат исследования изменений, которые претерпевает битум со временем.

Статья опубликована в журнале Journal of Mass Spectrometry.

Ученые используют масс-спектрометрию для самых разных целей. Например, для изучения запаха грязной одежды.
Теги:

Читать еще на Чердаке: