Осциляційність характерних температур н-алканів внаслідок кластерної будови речовини

Трегубов Дмитро Георгійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-1821-822X

Тарахно Олена Віталіївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-9385-9874

Соколов Дмитро Львович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-7772-6577

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.4400135

Ключові слова: кластеризація, кут взаємодії, будова речовини, характерні температури, осциляційність, алкани, електронні ефекти

Анотація

Розглянуто положення, які застосовують для описування надмолекулярних утворень. Обрано у якості узагальнюючого терміну для таких форм будови речовини поняття «кластер». Звернуто увагу на осциляційний характер залежності зміни властивостей речовини у гомологічних рядах органічних сполук на прикладі н-алканів. Показано, що зростання температур плавлення у ряду н-алканів має декілька рівнів періодичності значень, що, головним чином, пов’язано з «парністю-непарністю» мо-лекул за кількістю атомів карбону. Виявлення даних відхилень проведено також за параметрами швидкості та прискорення зростання означених температур. Показано, що для температур кипіння відповідний ефект осциляційності слабший, що свідчить про різний принцип будови речовини у твердому та рідкому станах. З’ясовано лінійний характер взаємозв’язку між температурами плавлення та кипіння н-алканів, який теж характеризується осциляційністю. Встановлено низький рівень коре-ляції між означеними характерними температурами та температурою самоспалахування речовини. Запропоновано емпіричні залежності для характеристики зростання температур плавлення в ряду н-алканів на підставі значень кількості атомів карбону у молекулі або її молярної маси, які опосередко-вано враховують ефект різного кластероутворення «парних» та «непарних» молекул з коефіцієнтом кореляції 0,9997. Пояснено відмінність характерних температур н-алканів наявністю або відсутністю індукційного ефекту та різним проявом «квазімезомерного» ефекту для «парних» та «непарних» мо-лекул. Відмічено, що для молекул н-алканів з більшою довжиною карбонового ланцюга характерно згортання у глобули зі зменшенням впливу «парності-непарності» молекул. Акцентовано увагу на необхідності пошуку більш чітких принципів для математичного врахування «парності-непарності» молекул та інших ефектів у межах характеристики температури кипіння н-алканів.

Посилання

1. Shapovalov, S. A. (2012). The association processes of protolytic forms of dyes in solutions. Self-association. Kharkiv: NТU, 218.
2. Litinskii, G. B. (2008). Statistical thermodynamics of mixtures of polar liquids in the model of hindered rotation of molecules. Journal of Physical Chemistry, 82, 9, 1475–1479.
3. Alonso, J. A. (2011). Structure and Properties of Atomic Nanoclusters. Imperial College Press, 492.
4. Bernstein, E. R. (1996). Chemical Reactions in Clusters. New York: Oxford University, 272.
5. Gálvez-Nogales, E. (2010). Agro-based clusters in developing countries: staying competitive in a globalized economy. Rome, FAO UN, 60.
6. Saublens, C. (2010). Regional research intensive clusters and science parks. Belgium: EC, 102.
7. Batagan, L., Boja, C. & Cristian, I. (2011). Intelligent educational systems, support for an education cluster. Proceedings of the 5th european computing conference (Paris, France, april 28-30, 2011), WSEAS, 468–473.
8. Saito, T. (2014). Inorganic Chemistry. CSIPP, 2014, 194.
9. Toikka, A. M., Toikka, M. A., Pisarenko, Y. A. & Serafimov, L. A. (2009). Vapor-liquid equilibria in systems with esterification reaction. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 43, 2, 129–142.
10. Piana, M., Stecher, K., Ogrodnik, А. & Kämmerer, P. (2016). Laboratory сourse in рhysical сhemistry for fundamental studies. Munchen: Technische Universität, 500.
11. Doroshenko, I. Yu. (2017). Spectroscopic study of cluster structure of n-hexanol trapped in an argon matrix. Low Temperature Physics, 43, 6, 919–926.
12. Reichardt, C. & Welton, T. (2011). Solvents and solvent effects in organic chemistry. Wiley-VCH, 711.
13. Schmidt, R. & Griesbaum, K. (2014). Нydrocarbons. Wiley-VCH, 64.
14. Shykov, A. A., Garkushin, I. K., Boeva, M. K. & Agafonov, I. A. (2010). Analytical and graphic interrelation of n-alkanes melting and boiling temperatures. BChJ, 17, 2, 50–53.
15. Hao P., Dong Z., Xiang L. & Yulong D. (2018). n-Alkanes phase change materials and their microencapsulation for thermal energy storage: a critical review. Energy Fuels, 32, 7262−7293.
16. Fingas, M. (2012). Studies on the evaporation regulation mechanisms of crude oil and petroleum products. Advances in Chemical Engineering and Science. V.2. №2. P. 246–255.
17. Gun’ko V.M., Nasiri R., Sazhin S.S. (2014). A study of the evaporation and condensation of n-alkane clusters and nanodroplets using quantum chemical methods // Scientific Reports. Fluid Phase Equilibria, 366, 99–107.
18. Kireyev, A. A., Tregubov, D. G. & Leshcheva, V. A. (2020). Issledovaniye tusheniya spirtov sukhim i smochennym granulirovannym penosteklom. Problemy PB, 47, 35–44. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/10942.
19. Tregubov, D. G., Tarakhno, O. V. & Kyreev, O. O. (2018). Vplyv klasternoyi budovy tekhnichnykh sumishey ridyn na znachennya kharakternykh temperatur. Problemy nadzvychaynykh sytuatsiy, 28, 99–110.
20. Tarakhno, O. V., Tregubov, D. G. & Zhernokl'ov, K. V. (2010). Teoríya rozvitku ta pripinennya gorínnya. Praktikum, ch.I. Kharkiv, Mís'ka drukarnya, 309.