Трегубов Д. Г., Шаршанов А. Я., Соколов Д. Л., Трегубова Ф. Д. Прогнозування найменших надмолекулярних структур алканів нормальної та ізомерної будови. С. 63-75.

Прогнозування найменших надмолекулярних структур алканів нормальної та ізомерної будови

 

Трегубов Дмитро Георгійович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

Шаршанов Андрій Янович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-9115-3453

 

Соколов Дмитро Львович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

Трегубова Флора Дмитрівна

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-2497-7396

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2022-35-5

 

Ключові слова:, кластер, температура плавлення, «парність-непарність» молекул, алкани, нормальна та ізомерна будова

 

Анотація

Розглянуто задачу адекватного прогнозування температур плавлення tmp вуглеводнів, як базової температури для багатьох практичних розрахунків, на основі моделювання їх надмолекулярної будови. Проаналізовано коливальність залежності tmp(nС) у гомологічних рядах алканів нормальної та ізомерної будови. Проведено огляд методик врахування у розрахунку параметрів властивостей речовини «парності-непарності» молекул за кількістю атомів карбону для алканів. Прийнято до розгляду найменшу структурну одиницю речовини у вигляді кластеру з певним координаційним числом. Використано для розрахунку tmp алканів ізомерної будови методику розрахунку їх середньої довжини lсер, розроблену для прогнозування температури самоспалахування. Показано, що залежності tmp від молекулярної маси кластеру для вуглеводнів та металів суттєво відрізняються. Зроблено висновок про визначальний вплив будови кластеру на tmp (лінійна будова для вуглеводнів та у вигляді кристалічної ґратки для металів). Розглянуто 3 методики розрахунку довжини кластеру на підставі значень lсер молекули та координаційного числа. Встановлено, що розрахунки на підставі параметрів однієї молекули дають недостатню кореляцію для tmp алканів – 0,92, після адаптації методики для визначення довжини кластеру досягнуто R2=0,984, врахування еквівалентної довжини кластеру підвищує R2 до 0,993. Показано, що розрахунок tmp повинен враховувати еквівалентну довжину nСeкв та молекулярну масу M кластеру. Розроблено комплексний параметр «легкість плавлення» як nСeквM0,2 та відповідну аналітичну залежність для tmp з R2=0,99 для 90 сполук рядів алканів нормальної та ізомерної будови, н-алкенів, н-алкінів та н-циклоалканів. Доведено опосередкованим шляхом наявність та визначальний вплив надмолекулярної кластерної будови речовини. Досягнуто можливість прогнозування tmp вуглеводнів з адекватним відбиванням коливальності залежності tmp(nС).

Посилання

  1. Трегубов Д. Г., Тарахно О. В. Соколов Д. Л., Трегубова Ф. Д. Ідентифікація кластерної будови вуглеводнів за температурами плавлення. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2021. № 34. С. 94–109. doi:10.52363/2524-0226-2021-34-7
  2. Boese R., Weiss H.-Ch, Bläser D. The Melting Point Alternation in the Short-Chain n-Alkanes: Single-Crystal X-Ray Analyses of Propane at 30 K and of n-Butane to n-Nonane at 90 K. Angewandte сhemie. 1999. № 38(7). P. 988–992. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(19990401)38:7<988::AID-ANIE988>3.0.CO;2-0
  3. Atume E. T. Absolute Prediction of the Melting and Freezing Points of Saturated Hydrocarbons Using Their Molar Masses and Atume’s Series. Advanced Journal of Chemistry. 2020. 3(2). P. 122–130. doi:10.33945/SAMI/AJCA.2020.2.2
  4. Li H., Higashi H., Tamura K. Estimation of boiling and melting points of light, heavy and complex hydrocarbons by means of a modified group vector space method. Fluid Phase Equilibria. 2006. № 239(2). P. 213–222. doi:10.1016/j.fluid.2005.11.004
  5. Črepnjak М., Tratnik N., Pleteršek Р. Predicting melting points of hydrocar-bons by the Graovac-Pisanski index. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2018. № 26 (5). P. 239–245. doi:10.1080/1536383X.2017.1386657
  6. Thalladi V. R. and Boese R. Why is the melting point of propane the lowest among n-alkanes? New J. Chem. 2000. № 24. Р. 579–581. doi:10.1039/B004283H
  7. Doroshenko I. Yu. Spectroscopic study of cluster structure of n-hexanol trapped in an argon matrix. Low Temperature Physics. 2017. № 3(6). P. 919–926. doi:10.1063/1.4985983
  8. Gun’ko V. M., Nasiri R., Sazhin S. S. A study of the evaporation and condensation of n-alkane clusters and nanodroplets using quantum chemical methods. Scientific Reports. Fluid Phase Equilibria. 2014. № 366. Р. 99–107. doi:10.1016/j.fluid.2014.01.010
  9. Yang K., Cai Zh., Jaiswal A., Tyagi M., Moore J.S., Zhang Y. Dynamic Odd–Even Effect in Liquid n-Alkanes near Their Melting Points. Angewandte Chemie. 2016. № 55(45). Р. 14090–14095. doi:10.1002/anie.201607316
  10. Тарахно О. В., Трегубов Д. Г., Жернокльов К. В., Коврегін В. В. Основні положення процесу горіння. Виникнення процесу горіння. Харків: НУЦЗУ, 2020. 408 с. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/11382
  11. Litinskii G. B. Statistical thermodynamics of mixtures of polar liquids in the model of hindered rotation of molecules. J.Ph.Ch. 2008. № 82(9). Р. 1475–1479. doi:10.1134/S0036024408090124
  12. Трегубов Д. Г., Тарахно О. В., Киреев О. О. Вплив кластерної будови те-хнічних сумішей рідин на значення характерних температур. Проблеми надзви-чайних ситуацій. 2018. № 28. С. 99–110. doi:10.5281/zenodo.2598054
  13. Laguna A. Modern Supramolecular Gold Chemistry: Gold-Metal Interactions and Applications. Weinheim: WileyVCH. 2008. 505 р. doi:10.1002/9783527623778
  14. Трегубов Д., Гонар С. Спрощення та підвищення точності розрахунку температури самоспалахувуання спиртів. Науковий вісник будівництва. 2015. № 80. С. 278–281. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/3229
  15. Hydrocarbons – Physical Data. Engineering ToolBox. URL: https://www.engineeringtoolbox.com/hydrocarbon-boiling-melting-flash-autoignition-point-density-gravity-molweight-d_1966.html
  16. Новіков О. І., Петрухін С. Ю. Органічна хімія. Харків: ФВП НТУ ХПІ, 2017. 320 с. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/196573292.pdf

 

 
  • Ви тут:  
  • Головна
  • Архів номерів
  • 35
  • Трегубов Д. Г., Шаршанов А. Я., Соколов Д. Л., Трегубова Ф. Д. Прогнозування найменших надмолекулярних структур алканів нормальної та ізомерної будови. С. 63-75.