يعد التركيب الكيميائي للاسفلت بالغ التعقيد، ويختلف من نوع إلى آخر تبعا لاصل النفط الخام وطرق الحصول عليه. يتكون الاسفلت من مركبات هيدروكاربونية مختلفة ذات اوزان جزيئية عالية تتراوح ما بين (300-2000)غم/مول، ويتصور ان ظهور الاسفلت بوصفه مركب ذي وزن جزيئي عال ناجم عن تجمع وترابط هذه المركبات مع بعضها البعض (Molecular Association). وفي الغالب فان الجزيئة الواحدة تحتوي على (15-25) ذرة كاربون^(2،1). وتقسم مكونات الاسفلت على المجاميع الاتية:

أ. المالتينات   Maltenes

يطلق على الجزء الذائب من الاسفلت في الهيدروكابونات الاليفاتية الخفيفة كالبنتان مثلاً مصطلح المالتينات، وتقدر الاوزان الجزيئية لمركباتها بـ(1 × 10³)غم/مول، وتمتاز بكونها اقل صلابة من الاسفلت المشتقة منه^­­، تتكون المالتينات من راتنجات (Resins) وزيوت (Oils) مجتمعةً، ولا يوجد اختلاف مميز وواضح في تركيب وخواص هذه المركبات سوى الزيادة التدريجية في تكاثف الحلقات ودرجة الارومية في اثناء الانتقال من الزيوت إلى الراتنجات^(9،5،4،3).

والراتنجات عبارة عن مواد صلبة غير بلورية أو شبة صلبة بنية اللون ذات قابلية التصاق عالية وكثافة اعلى من الواحد بقليل ونادرا ما تكون بهيئة سائل لزج^(6،5). وتذوب الراتنجات في المذيبات المرسبة للاسفلتين مثل النفثا الخفيفة وكذلك في معظم المذيبات العضوية ما عدا الكحولات الواطئة والاسيتون وتترسب في سائل البروبان وسائل البيوتان⁽⁷⁾.

تمتلك الراتنجات وزناً جزيئياً عالياً يتراوح بين (600-1000)غم/مول ولكنه اقل من الوزن الجزيئي للاسفلتين وبذلك تحتل الراتنجات من حيث الوزن الجزيئي موقعاً وسطاً بين الاسفلتين والزيوت.

تمتاز الراتنجات بثباتها الكيميائي الضعيف، اذ يمكن ان تتأكسد بسهولة إلى اسفلتين بوجود الاوكسجين حتى في درجة حرارة الغرفة. كما يمكن ان تتحول الراتنجات إلى اسفلتين بمعزل عن الهواء بين درجتي حرارة (260-300°م)⁽⁸⁾. ويتصور بان الراتنجات تحتوي في تركيبها البنائي على حلقات نفثينية وارومية متكاثفة مع بعضها، كما تحتوي على بعض المركبات الحلقية الحاوية على الذرات الهجينة (S, O, N).

هناك زيادة محسوسة في قيم نسبة (H/C) للراتنجات مقارنةً بمثيلاتها من الاسفلتين مما يشير إلى وجود زيادة في المجاميع النفثينية والالكيلية ونقصان في تكاثف الحلقات الارومية في المركبات التي تتكون منها الراتنجات.

اما الزيوت فهي تعد اصغر العناصر الهيدروكاربونية الموجودة في الاسفلت من ناحية وزنها الجزيئي. ويحتمل ان تكون نوعاً ما ملونة أو عديمة اللون احيانا وتكون لزجة وتذوب في معظم المذيبات العضوية كالبروبان والبنتان. ويختلف التركيب العنصري للزيوت اختلافا جذريا عما هو عليه في الاسفلتين والراتنجات، اذ تكون نسبة (H/C) للزيوت اعلى كثيراً من مثيلاتها في الاسفلتين والراتنجات مما يدل على احتواء هذه الزيوت على الكثير من المواد البارافينية أو النفثينية، اما العناصر الهجينة فيندر وجودها (باستثناء الكبريت) واذا وجدت فبنسب ضئيلة جدا⁽⁹⁾.

ب. الاسفلتين   Asphalten

ويعرف على انه مادة صلبة هشة (سهلة التفتت) غير بلورية ذات لون بني غامق مائل إلى السواد، تتكون من جزيئات معقدة التركيب ذات اوزان جزيئية عالية⁽⁵⁾ وتتكون هذه الجزيئات بدورها من نوى متكاثفة ارومية ونفثينية تحوي معوضات الكيلية مختلفة ويتم الحصول على الاسفلتينات عن طريق عملية تكثيف المواد النفطية، وكذلك عن طريق معاملة الاسفلت مع بعض المذيبات الهيدروكاربونية البارافينية الخفيفة مثل النفثا الخفيفة، الايثر البترولي، البنتان والهكسان والتي تعمل على ترسيب  الاسفلتين. في حين يذوب الاسفلتين في البنزين والبريدين وثنائي كبريتيد الكاربون ورباعي كلوريد الكاربون^(8،6،5).

وتتراوح نسبة الكاربون والهيدروجين في الاسفلتين من (80-86)% و(7.3-9.4)% على التوالي. كما يحتوي الاسفلتين في تركيبه على الذرات الهجينة (S, O, N) بنسب اعلى من مثيلاتها في الراتنجات والزيوت.

ان وجود الاسلفتينات في تركيب الاسفلت له تأثيرات كبيرة على الخواص الفيزيائية للاسفلت كالذوبانية، الغروية...الخ. ويظهر من تفاعل الاكسدة الاتي:

ان الاسفلتين (باستثناء الكاربينات Carbenes والكاربويدات Carboids) هو الناتج النهائي لتكاثف المواد النفطية^{(4، 8-9)}.

ج. الكاربينات والكاربويدات                                 Carboids and Carbenes

يطلق على الجزء غير الذائب من الاسفلتينات في رباعي كلوريد الكاربون والذي يذوب في ثنائي كبريتيد الكاربون مصطلح الكاربينات Carbens، بينما يطلق على الجزء غير الذائب من الاسفلتينات في ثنائي كبريتيد الكاربون مصطلح كاربويدات Carbiods.

وتكون نسبة الكاربينات في الاسفلت قليلة قد تصل إلى 0.2% أو اقل وتزداد النسبة في الاسفلت المعرض لظروف اكسدة قوية، في حين تكون نسبة الكاربويدات قليلة في الاسفلت الا انها اعلى من سابقاتها (الكاربينات) اذ تصل النسبة في بعض انواع الاسفلت المعرضة لدرجات تكسير حراري عالية إلى (2%)^(10،6،2).

-------------------------------------------------------------------------------------

1- Henglein F.A., (1969), “Chemical Technology”, Pergamon Press, London, 1^st ed., pp. 811-812.

2- الدبوني ع.ع. و على ل.ح.، (1986)، "النفط المنشأ والتركيب والتكنولوجيا"، جامعة الموصل، ص10-13، 63-69، 70-72، 292-293، 302، 307-309، 621-622.

3- Goodrich J.L., Goodrich J.E. and Kari W.J., (1986), “Asphalt Composition Tests: Their Application and Relation to Field Performance”, Transportation Research Record, No. 1096, pp. 146-154.

4- Holtherly L.W. and Leaver P.C., (1967), “Asphaltic Road Materials”, Edward Arnold, Ltd. London, pp. 17-20, 23-24.

5- بروسكوريكوف ف. ودرابكين أ.، (1987)، "كيمياء البترول والغاز الطبيعي"، موسكو، ص289-310.

6- Traxler R.N., (1961), “Asphalt It’s Composition, Properties and Uses”, Hall, Ltd., London, pp. 7-8, 72-75, 121, 157, 238.

7- Cruse W.A. and Stevens D.R., (1960), “Chemical Technology of Petroleum”, McGraw-Hill Company, Inc., New York, 3^rd ed., pp. 581-585, 590-592, 600-601.

8- Speight J.G. and Moschopedis S.E., (1981), “Chemistry of Asphaltene”, Advanced in Chemistry Series, American Chemical Society, Washington, No. 195, pp. 1-15.

9- Moschopedis S.E. and Spheight J.G., (1977), Mater Sci., 12, 990. (Cited by reference 73)

10 Mavenzadch F. and Brady P.F., (1964), J. Proceeding of Association of Asphalt Paving Technology, 33, 320. (Cited by reference 73)