RU2477840C1 - Способ определения комплекса физико-химических свойств н-алканов - Google Patents
Способ определения комплекса физико-химических свойств н-алканов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477840C1 RU2477840C1 RU2011127838/28A RU2011127838A RU2477840C1 RU 2477840 C1 RU2477840 C1 RU 2477840C1 RU 2011127838/28 A RU2011127838/28 A RU 2011127838/28A RU 2011127838 A RU2011127838 A RU 2011127838A RU 2477840 C1 RU2477840 C1 RU 2477840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkanes
- physical
- chemical properties
- spectroscopy
- ionization energy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области определения физико-химических свойств. Способ определения комплекса физико-химических свойств н-алканов методом спектроскопии заключается в том, что проводят прямое измерение энергии ионизации (ПИ) методом фотоэлектронной спектроскопии, а затем рассчитывают значения соответствующих ФХС от энергии ионизации по эмпирическим зависимостям вида , где αi и βi - соответствующие эмпирические коэффициенты; Z - молекулярная масса, или температура кипения, или относительная плотность, или коэффициент преломления, или критическая температура, или теплота испарения; ПИ - значения энергии ионизации, определенные методом фотоэлектронной спектроскопии, эВ. Технический результат заключается в упрощении процедуры определения комплекса физико-химических свойств. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области определения физико-химических свойств веществ и материалов, в частности н-алканов.
Правильное и быстрое определение комплекса физико-химических свойств (ФХС) вещества, основанное на результатах прямого измерения, резко сокращает время и повышает точность технических расчетов; делает возможным создание продуктов с заданными свойствами. Может быть эффективно использовано в компьютерных моделях производств нефтепереработки, нефтехимии и химической технологии.
В работах [Доломатов М.Ю. Применение электронной спектроскопии в физико-химии многокомпонентных стохастических и сложных молекулярных систем. - Уфа: ЦНТИ, 1989. - 47 с.; Мукаева Г.Р., Доломатов М.Ю. Спектроскопический контроль свойств, органических веществ и материалов по корреляциям свойство - коэффициент поглощения. // Журнал прикл. спектроскопии. - 1998. - т.65. - №3 - с.438-440; Доломатов М.Ю., Мукаева Г.Р. Способ определения потенциала ионизации и сродства к электрону атомов и молекул методом электронной спектроскопии // Журнал прикладной спектроскопии. - 1992. - Т.56, №4. - С.570-574] установлены закономерности взаимосвязи ФХС и энергии ионизации (первых потенциалов ионизации (ПИ)) веществ с интегральными характеристиками их электронных спектров. В работе [Дезорцев С.В, Доломатов М.Ю., Хабирова А.Р. О связи первых потенциалов ионизации н-алканов с их физико-химическими свойствами // Башкирский химический журнал. - 2011. - т.18, №1. - с.83-85] установлено наличие связи ФХС н-алканов C1-C10 с их ПИ. Таким образом, показано существование взаимосвязи между ФХС и первыми ПИ веществ. Наиболее точным методом прямого измерения энергии ионизации (ПИ) является фотоэлектронная спектроскопия.
Как известно, первый ПИ химических соединений связан с энергией высшей занятой молекулярной орбитали (ЕВЗМО) [Травень В.Ф. Электронная структура и свойства органических молекул. - М.: Химия. - 1989. - 384 с.]. В соответствии с теорией молекулярных орбиталей значениями энергий высшей занятой молекулярной орбитали (ЕВЗМО), низшей свободной молекулярной орбитали (ЕНСМО) и шириной энергетической щели (расстоянием между высшей занятой и низшей свободной молекулярными орбиталями) определяется электронная структура вещества [Травень В.Ф. Электронная структура и свойства органических молекул. - М.: Химия. - 1989. - 384 c.].
Известен способ определения энергии межатомных взаимодействий ван-дер-ваальсовых систем (RU 2361189, оп. 10.07.2009, МПК G01N 13/00), основанный на установлении зависимости энергии межатомного взаимодействия от расстояния между атомами. Измеряют радиус атома, определяющий наибольшее расстояние внешних электронов по отношению к ядру, и ван-дер-ваальсов радиус атома, равный половинному расстоянию между ядрами ближайших атомов вещества в конденсированном состоянии. По известным соотношениям рассчитывают зависимость энергии межатомного взаимодействия от расстояния между атомами, представленную потенциальной функцией по определенной формуле. Недостатком известного способа является большой объем вычислений.
Известно устройство и способ определения комплекса физико-химических свойств многокомпонентных высокомолекулярных веществ (заявка RU 95103839 A1, оп. 27.12.1996, МПК G01N 21/25) методом электронной абсорбционной спектроскопии. Способ заключается в том, что измеряют оптические плотности при фиксированных аналитических длинах волн, определяют коэффициенты поглощения и о свойствах веществ судят по известным закономерностям для многокомпонентных высокомолекулярных систем и для атомарных и молекулярных систем.
Недостатками известного способа являются необходимость подбора растворителя и подходящей концентрации раствора, а также ограниченный набор физико-химических свойств, для которых определены характеристические длины волн.
При создании изобретения ставилась задача определения основных физико-химических свойств веществ, в частности, н-алканов на основе одного интегрального показателя, определяемого прямым измерением, что позволит сократить расходы на анализы, уменьшить затраты рабочего времени, получать продукты с заданными свойствами.
Вышеуказанная задача решается способом определения комплекса физико-химических свойств веществ методом спектроскопии, в котором, согласно изобретению, проводят прямое измерение энергии ионизации (ПИ) методом фотоэлектронной спектроскопии, а затем рассчитывают значения соответствующих ФХС от энергии ионизации по эмпирическим зависимостям вида
где αi и βi - соответствующие эмпирические коэффициенты; Z - молекулярная масса, или температура кипения, или относительная плотность, или коэффициент преломления, или критическая температура, или теплота испарения; ПИ - значения энергии ионизации, определенные методом фотоэлектронной спектроскопии, эВ.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом:
- сначала проводят измерение энергии ионизации (потенциала ионизации) методом фотоэлектронной спектроскопии;
- затем по выражению (1) с известными эмпирическими коэффициентами рассчитывают значения искомых физико-химических свойств при нормальных условиях (давление атмосферное, температура 293 К).
В рамках заявленного способа возможно решение обратной задачи - расчет средней эффективной энергии ионизации (потенциала ионизации) вещества. В этом случае будет наблюдаться следующий порядок действий:
- на первом этапе производят прямое измерение одного или нескольких физико-химических свойств;
- на втором этапе по выражению (1) с известными эмпирическими коэффициентами рассчитывают значения эффективной энергии ионизации (потенциала ионизации) при нормальных условиях (давление атмосферное, температура 293 К).
Данный способ имеет универсальное применение для прогнозирования свойств веществ и их эффективной энергии ионизации, в том числе при получении продуктов с заданными свойствами.
Ниже приведен пример реализации предлагаемого способа. Самым удобным объектом для примера являются углеводороды, поскольку для ряда н-алканов с числом атомов углерода от 1 до 10 комплекс физико-химических свойств изучен наиболее полно [Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов /Под ред. проф. В.М.Татевского/. - М.: Гостоптехиздат. - 1960. - 412 с.].
Для любого н-алкана из ряда C1-C10 (от метана до н-декана) на первом этапе определяют эффективную энергию ионизации (потенциал ионизации) способом фотоэлектронной спектроскопии. На втором этапе по зависимости вида
где αi и βi - соответствующие эмпирические коэффициенты; Z - молекулярная масса, или температура кипения, или относительная плотность, или коэффициент преломления, или критическая температура, или теплота испарения; ПИ - значения энергии ионизации, определенные методом фотоэлектронной спектроскопии, эВ;
рассчитывают значения любого физико-химического свойства из таблицы 1, в которой приведены эмпирические коэффициенты зависимостей физико-химических свойств н-алканов C1-C10 от энергии ионизации (ПИ) и соответствующие коэффициенты корреляции.
Таблица 1 | |||
Значения эмпирических коэффициентов зависимостей физико-химических свойств н-алканов от энергии ионизации (ПИ) | |||
Физико-химическое свойство | Коэффициенты уравнения | ||
αi | βi | Коэффициент корреляции | |
Молекулярная масса, г/моль | 273284 | -0,7662 | 0,97 |
Температура кипения, К | 55315 | -0,484 | 0,99 |
Относительная плотность при 20°C, г/мл | 4,4595 | -0,1817 | 0,98 |
Коэффициент преломления при 20°C (для у-в C5-C10) | 3,742 | -0,0959 | 0,98 |
Критическая температура, К | 37627 | -0,4103 | 0,99 |
Теплота испарения, кал/моль | 2·106 | -0,5436 | 0,99 |
В таблице 2 приведены справочные данные по энергиям ионизации углеводородов ряда н-алканов от метана до н-декана по данным [Веденеев В.И., Гурвич Л.В., Кондратьев В.Н. и др. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. Справочник. - М.: Издательство АН СССР. - 1975. - 215 с.]
Таблица 2 | |
Значения потенциалов ионизации (энергии ионизации) н-алканов C1-C10 | |
Углеводород | Энергия ионизации (потенциал ионизации), эВ |
Метан, CH4 | 12,99 |
Этан, C2H6 | 11,65 |
Пропан, C3H8 | 11,21 |
Н-бутан, C4H10 | 10,8 |
Н-пентан, C5H12 | 10,55 |
Н-гексан, C6H14 | 10,48 |
Н-гептан, C7H16, | 10,35 |
Н-октан, C8H18 | 10,24 |
Н-нонан, C9H20 | 10,21 |
Н-декан, C10H22 | 10,19 |
Ниже приведен пример применения предлагаемого способа для н-гексана.
На первом этапе методом фотоэлектронной спектроскопии измерено значение энергии ионизации (ПИ) н-гексана. На втором этапе по соответствующему значению ПИ (таблица 2) проведен расчет физико-химических свойств.
Результаты расчетов приведены в таблице 3. Справочные данные по н-гексану взяты из [Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов /Под ред. проф. В.М.Татевского/. - М.: Гостоптехиздат. - 1960. - 412 с.; Ахметов С.А., Гайсина А.Р. Моделирование и инженерные расчеты физико-химических свойств углеводородных систем: учеб. пособие. - СПб.: Недра, 2010. - 128 с.].
При анализе данных таблицы 3 наибольшее относительное отклонение от расчетного значения наблюдается для молекулярной массы и составляет 3,16%.
Таким образам, предлагаемый способ позволяет с достаточной точностью рассчитывать физико-химические свойства н-алканов по значению их энергии ионизации.
Преимуществами данного способа являются:
- расчет физико-химических свойств веществ на основании одного прямого измерения;
- экспрессность и достаточная для технических расчетов точность;
- возможность использования имеющихся данных по ФХС и ПИ для различных веществ;
- решение обратной задачи прогнозирования средней эффективной энергии ионизации вещества по известным значениям физико-химических свойств;
- использование серийно выпускаемого аналитического оборудования для фотоэлектронной спектроскопии.
Предлагаемый способ позволяет упростить процедуру определения ФХС веществ при решении технических задач и прогнозировать электронное строение материалов по имеющимся требованиям к их физико-химическим свойствам. При этом сокращаются затраты на реактивы, аналитическое оборудование. Метод может быть реализован одним специалистом.
Claims (1)
- Способ определения комплекса физико-химических свойств н-алканов методом спектроскопии, отличающийся тем, что проводят прямое измерение энергии ионизации (ПИ) методом фотоэлектронной спектроскопии, а затем рассчитывают значения соответствующих ФХС от энергии ионизации по эмпирическим зависимостям вида где αi и βi - соответствующие эмпирические коэффициенты; Z - молекулярная масса, или температура кипения, или относительная плотность, или коэффициент преломления, или критическая температура, или теплота испарения; ПИ - значения энергии ионизации, определенные методом фотоэлектронной спектроскопии, эВ.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127838/28A RU2477840C1 (ru) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | Способ определения комплекса физико-химических свойств н-алканов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127838/28A RU2477840C1 (ru) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | Способ определения комплекса физико-химических свойств н-алканов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011127838A RU2011127838A (ru) | 2013-01-20 |
RU2477840C1 true RU2477840C1 (ru) | 2013-03-20 |
Family
ID=48804927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011127838/28A RU2477840C1 (ru) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | Способ определения комплекса физико-химических свойств н-алканов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2477840C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU763697A1 (ru) * | 1977-04-20 | 1980-09-15 | Научно-исследовательский институт прикладной физики | Способ определени химического состава поликомпонентных минеральных веществ |
SU1332203A1 (ru) * | 1984-07-06 | 1987-08-23 | ЛГУ им.А.А.Жданова | Способ спектрального анализа |
SU1404936A1 (ru) * | 1986-09-16 | 1988-06-23 | Предприятие П/Я В-2223 | Способ определени потенциалов ионизации молекул органических соединений |
RU2017143C1 (ru) * | 1991-04-23 | 1994-07-30 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН | Способ определения элементарного состава твердого тела |
RU95103839A (ru) * | 1995-03-15 | 1996-12-27 | М.Ю. Доломатов | Устройство и способ определения комплекса физико-химических свойств веществ |
US20090134326A1 (en) * | 2004-03-25 | 2009-05-28 | Bandura Dmitry R | Method and apparatus for flow cytometry linked with elemental analysis |
-
2011
- 2011-07-06 RU RU2011127838/28A patent/RU2477840C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU763697A1 (ru) * | 1977-04-20 | 1980-09-15 | Научно-исследовательский институт прикладной физики | Способ определени химического состава поликомпонентных минеральных веществ |
SU1332203A1 (ru) * | 1984-07-06 | 1987-08-23 | ЛГУ им.А.А.Жданова | Способ спектрального анализа |
SU1404936A1 (ru) * | 1986-09-16 | 1988-06-23 | Предприятие П/Я В-2223 | Способ определени потенциалов ионизации молекул органических соединений |
RU2017143C1 (ru) * | 1991-04-23 | 1994-07-30 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН | Способ определения элементарного состава твердого тела |
RU95103839A (ru) * | 1995-03-15 | 1996-12-27 | М.Ю. Доломатов | Устройство и способ определения комплекса физико-химических свойств веществ |
US20090134326A1 (en) * | 2004-03-25 | 2009-05-28 | Bandura Dmitry R | Method and apparatus for flow cytometry linked with elemental analysis |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011127838A (ru) | 2013-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sheremata et al. | Quantitative molecular representation and sequential optimization of Athabasca asphaltenes | |
Sheng et al. | Detailed kinetics and thermochemistry of C2H5+ O2: Reaction kinetics of the chemically-activated and stabilized CH3CH2OO• adduct | |
US9201053B2 (en) | Method for measuring the properties of petroleum fuels by distillation | |
Chambreau et al. | Heats of vaporization of room temperature ionic liquids by tunable vacuum ultraviolet photoionization | |
Hirata et al. | A new, self-contained asymptotic correction scheme to exchange-correlation potentials for time-dependent density functional theory | |
US20070050154A1 (en) | Method and apparatus for measuring the properties of petroleum fuels by distillation | |
Behar et al. | Thermal stability of alkylaromatics in natural systems: kinetics of thermal decomposition of dodecylbenzene | |
Mendes et al. | Rate constant calculations of H-atom abstraction reactions from ethers by HO2 radicals | |
Zaitsau et al. | Structure–Property Relationships in Ionic Liquids: A Study of the Anion Dependence in Vaporization Enthalpies of Imidazolium‐Based Ionic Liquids | |
Goebel et al. | Dipole polarizability, Cauchy moments, and related properties of Hg | |
Bänsch et al. | Reaction of dimethyl ether with hydroxyl radicals: kinetic isotope effect and prereactive complex formation | |
Ding et al. | Thermal rate constants of the pyrolysis of n-heptane | |
Butkovskaya et al. | Pressure and temperature dependence of methyl nitrate formation in the CH3O2+ NO reaction | |
Smith et al. | Absolute photoionization cross sections of furanic fuels: 2‐ethylfuran, 2‐acetylfuran and furfural | |
Gharagheizi et al. | Group contribution model for the prediction of refractive indices of organic compounds | |
Alexander et al. | Theoretical Study of the Ar−, Kr−, and Xe− CH4,− CF4 Intermolecular Potential-Energy Surfaces | |
Ndagi et al. | DFT study of the structural and electronic properties of selected organogold (III) compounds with characteristic anticancer activity | |
Vaz et al. | Solvation of alcohols in ionic liquids–understanding the effect of the anion and cation | |
Mukherjee et al. | Dynamic solvation in phosphonium ionic liquids: Comparison of bulk and micellar systems and considerations for the construction of the solvation correlation function, C (t) | |
Kabo et al. | Prediction of the enthalpies of vaporization for room-temperature ionic liquids: Correlations and a substitution-based additive scheme | |
Ma et al. | Liquid–Liquid Extraction of Benzene Using Low Transition Temperature Mixtures: COSMO-SAC Predictions and Experiments | |
Garciadiego et al. | What data are most valuable to screen ionic liquid entrainers for hydrofluorocarbon refrigerant reuse and recycling? | |
Barclay et al. | Femtosecond stimulated Raman scattering from triplet electronic states: Experimental and theoretical study of resonance enhancements | |
Behjatmanesh-Ardakani et al. | DFT-B3LYP study of interactions between host biphenyl-1-aza-18-crown-6 ether derivatives and guest Cd 2+: NBO, NEDA, and QTAIM analyses | |
Dyke et al. | Study of the CH3CHOH radical with ultraviolet photoelectron spectroscopy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150707 |