RU2621481C1 - Способ определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред - Google Patents

Способ определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред Download PDF

Info

Publication number
RU2621481C1
RU2621481C1 RU2016107273A RU2016107273A RU2621481C1 RU 2621481 C1 RU2621481 C1 RU 2621481C1 RU 2016107273 A RU2016107273 A RU 2016107273A RU 2016107273 A RU2016107273 A RU 2016107273A RU 2621481 C1 RU2621481 C1 RU 2621481C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
effective
srgb
electron affinity
ionization potential
multicomponent
Prior art date
Application number
RU2016107273A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Юрьевич Доломатов
Наталья Халитовна Паймурзина
Дарья Олеговна Шуляковская
Милана Михайловна Доломатова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет"
Priority to RU2016107273A priority Critical patent/RU2621481C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2621481C1 publication Critical patent/RU2621481C1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в процессах определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред (органические полупроводники на основе ароматических углеводородов и смесей, нефтяные смолы, смолы пиролиза, каменноугольные смолы, высококипящие нефтяные фракции, легкие и тяжелые газойли коксования, каталитического крекинга деасфальтизаты, экстракты селективной очистки масляных фракций, асфальтосмолистые вещества, битуминозные материалы, кубовые остатки процессов нефтехимпереработки). Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого эффективные потенциал ионизации и сродство к электрону определяются по координате синего цвета BsRGB, определяемой в колориметрической системе координат sRGB по фотоизображению растворов многокомпонентных конденсированных сред, которое регистрируется с люминесцентным источником излучения. При этом достигается повышение скорости определения эффективного потенциала ионизации (ЭПИ) и эффективного сродства к электрону (ЭСЭ), которая превышает время изменения физической структуры материала и его химического состава. 2 табл.

Description

Изобретение относится к способам определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред (органические полупроводники на основе ароматических углеводородов и смесей, нефтяные смолы, смолы пиролиза, каменноугольные смолы, высококипящие нефтяные фракции, легкие и тяжелые газойли коксования, каталитического крекинга деасфальтизаты, экстракты селективной очистки масляных фракций, асфальтосмолистые вещества, битуминозные материалы, кубовые остатки процессов нефтехимпереработки).
Потенциалы ионизации (ПИ) и сродства к электрону (СЭ) молекул являются важной физической характеристикой, отражающей электронное строение вещества. ПИ и СЭ имеют особое значение для количественной оценки энергетического состояния молекул при различных фотохимических, химико-технологических, радиохимических, биофизических процессах. А также в молекулярной и атомной физике, физике твердого тела и электронике для многокомпонентных ароматических сред определяют усредненные по всему составу эффективный потенциал ионизации (ЭПИ) и сродство к электрону (ЭСЭ). Определение ЭПИ и ЭСЭ для многокомпонентных ароматических конденсированных сред основано на универсальной закономерности энергий граничных молекулярных орбиталей с интегральной силой осциллятора в спектре многокомпонентных сред [Патент SU 1636734 с приоритетом от 02.07.88, кл. 5G01N 21/25 Способ определения потенциалов ионизации молекул ароматических соединений / Доломатов М.Ю., Мукаева Г.Р.; Доломатов М.Ю., Шуляковская Д.О., Паймурзина Н.Х., Шуткова С.А. Оценка электронной структуры углеводородных электропроводящих материалов методом ЭФС // Журнал «Электротехнические и информационные комплексы и системы», 2013. №2. - С. 121-129]. Закономерность имеет следующий вид:
Figure 00000001
где Ε - энергия граничной орбитали, ПИ или СЭ, эВ;
α1, α2 - эмпирические коэффициенты соответственно эВ, эВ⋅нм-1;
θlg - логарифмическое ИСО, характеризующее масштаб квантовой системы, нм.
В дальнейшем эта зависимость была подтверждена для ПИ полициклических ароматических углеводородов, сераорганических соединений, азокрасителей органических красителей.
Недостатки данного способа заключаются в следующем:
1. Необходимость использования УФ диапазона спектра.
2. Сложность аппаратуры, связанная с необходимостью исследования спектров в УФ области: использование спектроскопической аппаратуры, включающей источники ультрафиолетового и видимого света, дифракционные решетки, усилителя анализатора электрических сигналов, блоки оптико-механической системы ЭВМ и средства обработки сигналов.
3. Длительность процесса снятия спектра в УФ и видимой области спектра.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ определения физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем в видимой области спектра по цветовым характеристикам (ЦХ) [Патент RU 2560709, Способ определения физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем / Доломатов М.Ю., Шуляковская Д.О., Доломатова М.М.; Шуляковская Д.О., Доломатов М.Ю., Доломатова М.М, Еремина С.Α. Метод фотоизображений в информационной системе контроля физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем // Журнал «Электротехнические и информационные комплексы и системы», 2014. №1. - С. 106-113].
В данном способе физико-химические свойства таких многокомпонентных углеводородных систем, как высококипящие нефтяные фракции (мазуты, гудроны, крекинг-остатки, нефтяные смолы и асфальтены), определяются по фотоизображениям оптически прозрачных растворов данных систем. Суть способа заключается в следующем. Производится приготовление раствора образца. Раствор заливается в прозрачную кювету и производится регистрация фотоизображения раствора с люминесцентной лампой или дневным солнечным светом в качестве источника излучения. Затем в графическом редакторе по фотоизображению для исследуемого раствора определяются координаты цвета R, G, В в колориметрической системе sRGB. Далее определяется координата цвета Xphoto или Yphoto раствора образца в колориметрической системе XYZ путем стандартного перехода из колориметрической системы sRGB в XYZ. Затем определяется координата цвета XD или YD (для стандартного источника D65 CIE) путем корректировки, позволяющей учитывать различие освещения при фотосъемке от стандартного источника D65 CIE. Следующий этап заключается в оценке значения интегрального показателя поглощения исследуемого образца по определенной ранее координате цвета XD или YD и концентрации раствора, расчет которой производится при приготовлении раствора. Затем физико-химические свойства исследуемой многокомпонентной углеводородной системы определяются по интегральному показателю поглощения по линейной зависимости.
Недостатки данного способа заключаются в следующем:
1. Данный метод не позволяет определить ПИ и СЭ.
2. Необходимость перехода из системы sRGB в XYZ.
3. Необходимы корректировки на источники.
4. Необходимость определения такой спектральной характеристики, как интегральный показатель поглощения.
Целью изобретения является расширение возможности применения метода к сложным молекулярным материалам, метастабильным материалам, которые поглощают излучение в видимом диапазоне спектра. Поставленная цель достигается за счет скорости определения ЭПИ и ЭСЭ, которая превышает время изменения физической структуры материала и его химического состава. Способ предусматривает упрощение технологии, а следовательно, и упрощение используемой аппаратуры, а ЭПИ и ЭСЭ определяются в видимой области спектра по цветовым характеристикам (ЦХ).
Суть способа заключается в том, что определение ЭПИ и ЭСЭ многокомпонентных конденсированных сред производится по их координате синего цвета, линейно коррелирующего с ЭПИ и ЭСЭ. Координата синего цвета BsRGB многокомпонентных сред определяется в колориметрической системе sRGB в растровом графическом редакторе по фотоизображению многокомпонентных ароматических конденсированных сред, которое регистрируется с люминесцентной лампой в качестве источника излучения, путем помещения конденсированных сред в кювету, рассчитывают ЭПИ и ЭСЭ многокомпонентных ароматических конденсированных сред по линейной зависимости:
ЭПИ=6,225+0,006*BsRGB
ЭСЭ=2,034-0,007*BsRGB.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Небольшую навеску исследуемой многокомпонентной ароматической конденсированной среды растворяют в оптически прозрачном растворителе. Полученный раствор должен быть оптически прозрачным. Раствор наливают в прозрачную кювету и получают фотоизображение с люминесцентной лампой в качестве источника излучения. Фотографирование может производиться цифровым фотоаппаратом с разрешением 10 мегапикселей (размер матрицы 3872×2592 пиксела) и более.
Получают значение координаты синего цвета BsRGB исследуемого раствора в колориметрической системе sRGB путем обработки фотоизображения в графическом редакторе.
Пример 1. Определяют ЭПИ и ЭСЭ для асфальтена из крекинг-остатка.
Полученное изображение раствора обрабатывают в графическом редакторе и получают координату синего цвета в колориметрической системе sRGB: BsRGB=127.
ЭПИ=6,225+0,006*BsRGB=6,225+0,006*127=6,99 эВ
ЭСЭ=2,034-0,007*BsRGB=2,034-0,007*127=1,14 эВ.
Пример 2. Определяют ЭПИ и ЭСЭ для фракций асфальтосмолистых веществ, выделенных из дорожного битума по ЦХ в колориметрической системе RGB для люминесцентного источника излучения.
Вещество растворяют в толуоле. Полученное фотоизображение раствора обрабатывают в графическом редакторе и получают координату синего цвета в колориметрической системе sRGB: BsRGB=140.
ЭПИ=6,225+0,006*BsRGB=6,225+0,006*140=7,06 эВ
ЭСЭ=2,034-0,007*BsRGB=2,034-0,007*140=1,05 эВ.
Пример 3. Определяют ЭПИ и ЭСЭ для фракций деасфальтизации гудрона пропаном по ЦХ в колориметрической системе RGB для люминесцентного источника излучения.
Вещество растворяют в толуоле. Полученное фотоизображение раствора обрабатывают в графическом редакторе и получают координату синего цвета в колориметрической системе sRGB: BsRGB=148.
ЭПИ=6,225+0,006*BsRGB=6,225+0,006*153=7,14 эВ
ЭСЭ=2,034-0,007*BsRGB=2,034-0,007*153=0,96 эВ.
Пример 4. Определяют ЭПИ и ЭСЭ для фракций полициклических углеводородов, выделенных из пеков каменноугольной смолы по ЦХ в колориметрической системе RGB для люминесцентного источника излучения.
Вещество растворяют в толуоле. Полученное изображение раствора обрабатывают в графическом редакторе и получают координату синего цвета в колориметрической системе sRGB: BsRGB=149.
ЭПИ=6,225+0,006*BsRGB=6,225+0,006*149=7,12 эВ
ЭСЭ=2,034-0,007*BsRGB=2,034-0,007*149=0,99 эВ.
Пример 5. Определяют ЭПИ и ЭСЭ для мальтеновой фракции, выделенной из среднетемпературного нефтяного пека по ЦХ в колориметрической системе RGB для люминесцентного источника излучения.
Вещество растворяют в толуоле. Полученное изображение раствора обрабатывают в графическом редакторе и получают координату синего цвета в колориметрической системе sRGB: BsRGB=152.
ЭПИ=6,225+0,006*BsRGB=6,225+0,006*152=7,14 эВ
ЭСЭ=2,034-0,007*BsRGB=2,034-0,007*152=0,97 эВ.
Значения ЭПИ и ЭСЭ многокомпонентных ароматических конденсированных сред (примеры 1-4), определенные по спектрам поглощения и предлагаемым способом приведены в таблице 1.
Figure 00000002
Figure 00000003
Вывод: как следует из таблиц 1 и 2, относительная погрешность определения ЭПИ многокомпонентных ароматических веществ по предлагаемому способу по сравнению со способом определения по спектру поглощения составляет 0,7%, а относительная погрешность ЭСЭ - 7,8%.
Следовательно, предлагаемый способ не уступает способу определения ЭПИ и ЭСЭ по спектрам поглощения.
Преимущества заявляемого способа заключаются в следующем:
1. Возможность определения таких свойств, как ЭПИ и ЭСЭ, для веществ и многокомпонентных материалов.
2. Исключается необходимость регистрировать спектр.
3. Используется один источник света.
4. Нет необходимости перехода из одной колориметрической системы в другую.
5. Сокращается время определения ЭПИ и ЭСЭ.

Claims (6)

1. Способ определения эффективных потенциала ионизации и сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред производится по их координате синего цвета BsRGB, отличающийся тем, что эффективные потенциал ионизации и сродство к электрону определяются по координате синего цвета BsRGB, определяемой в колориметрической системе sRGB по фотоизображению растворов многокомпонентных конденсированных сред, которое регистрируется с люминесцентным источником излучения, а потенциал ионизации и сродство к электрону определяют по формулам:
ЭПИ=6,225+0,006*BsRGB,
ЭСЭ=2,034-0,007*BsRGB,
где ЭПИ - эффективный потенциал ионизации;
ЭСЭ - эффективное сродство к электрону;
BsRGB - координата синего цвета в колориметрической системе sRGB, определяемая по фотоизображению многокомпонентных ароматических конденсированных сред.
RU2016107273A 2016-02-29 2016-02-29 Способ определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред RU2621481C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016107273A RU2621481C1 (ru) 2016-02-29 2016-02-29 Способ определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016107273A RU2621481C1 (ru) 2016-02-29 2016-02-29 Способ определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2621481C1 true RU2621481C1 (ru) 2017-06-06

Family

ID=59031926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016107273A RU2621481C1 (ru) 2016-02-29 2016-02-29 Способ определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2621481C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649243C1 (ru) * 2017-01-10 2018-03-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Способ определения потенциала ионизации и сродства к электрону органических молекул кислород- и азотсодержащих соединений

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2064856A (en) * 1979-10-23 1981-06-17 Tokyo Shibaura Electric Co Discharge apparatus having hollow cathode
SU1636734A1 (ru) * 1988-07-22 1991-03-23 Предприятие П/Я В-2223 Способ определени потенциалов ионизации молекул ароматических соединений
RU2560709C2 (ru) * 2013-11-15 2015-08-20 Михаил Юрьевич Доломатов Способ определения физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2064856A (en) * 1979-10-23 1981-06-17 Tokyo Shibaura Electric Co Discharge apparatus having hollow cathode
SU1636734A1 (ru) * 1988-07-22 1991-03-23 Предприятие П/Я В-2223 Способ определени потенциалов ионизации молекул ароматических соединений
RU2560709C2 (ru) * 2013-11-15 2015-08-20 Михаил Юрьевич Доломатов Способ определения физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДОЛОМАТОВ М.Ю. и др. Взаимосвязь физико-химических и цветовых свойств углеводородных систем в колориметрических системах RGB и XYZ// Прикладная физика. " 2008, N 4, с. 43-49. *
ДОЛОМАТОВ М.Ю. и др. Взаимосвязь физико-химических и цветовых свойств углеводородных систем в колориметрических системах RGB и XYZ// Прикладная физика. " 2008, N 4, с. 43-49. ШУЛЯКОВСКАЯ Д.О. и др. Метод фотоизображений в информационной системе контроля физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем // Журнал "Электротехнические и информационные комплексы и системы", 2014. *
ШУЛЯКОВСКАЯ Д.О. и др. Метод фотоизображений в информационной системе контроля физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем // Журнал "Электротехнические и информационные комплексы и системы", 2014. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649243C1 (ru) * 2017-01-10 2018-03-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Способ определения потенциала ионизации и сродства к электрону органических молекул кислород- и азотсодержащих соединений

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rakhmatullin et al. Application of high resolution NMR (1H and 13C) and FTIR spectroscopy for characterization of light and heavy crude oils
Herold et al. Spectral characteristics of asphalt road aging and deterioration: implications for remote-sensing applications
Wu et al. Two-and three-dimensional van Krevelen diagrams: A graphical analysis complementary to the Kendrick mass plot for sorting elemental compositions of complex organic mixtures based on ultrahigh-resolution broadband Fourier transform ion cyclotron resonance mass measurements
Betancourt et al. Nanoaggregates of asphaltenes in a reservoir crude oil and reservoir connectivity
Gaspar et al. Characterization of saturates, aromatics, resins, and asphaltenes heavy crude oil fractions by atmospheric pressure laser ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry
Hannisdal et al. Group-type analysis of heavy crude oils using vibrational spectroscopy in combination with multivariate analysis
McKenna et al. Expansion of the analytical window for oil spill characterization by ultrahigh resolution mass spectrometry: beyond gas chromatography
Miller et al. Subfractionation and characterization of Mayan asphaltene
Abbas et al. PLS regression on spectroscopic data for the prediction of crude oil quality: API gravity and aliphatic/aromatic ratio
Koolen et al. Unprecedented insights into the chemical complexity of coal tar from comprehensive two-dimensional gas chromatography mass spectrometry and direct infusion fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry
Schmidt et al. Maturity estimation of phytoclasts in strew mounts by micro-Raman spectroscopy
Neumann et al. Investigation of island/single-core-and archipelago/multicore-enriched asphaltenes and their solubility fractions by thermal analysis coupled with high-resolution fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry
Giri et al. Compositional elucidation of heavy petroleum base oil by GC× GC‐EI/PI/CI/FI‐TOFMS
Terra et al. Laser desorption ionization FT-ICR mass spectrometry and CARSPLS for predicting basic nitrogen and aromatics contents in crude oils
Wang et al. Characterization of acidic compounds in heavy petroleum resid by fractionation and negative-ion electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry analysis
Nelson et al. Exploring the complexity of two iconic crude oil spills in the gulf of Mexico (Ixtoc I and Deepwater Horizon) Using comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC× GC)
Hashemi-Nasab et al. Pattern recognition analysis of gas chromatographic and infrared spectroscopic fingerprints of crude oil for source identification
Marinović et al. Prediction of diesel fuel properties by vibrational spectroscopy using multivariate analysis
Emsbo-Mattingly et al. Polycyclic aromatic hydrocarbon homolog and isomer fingerprinting
Witt et al. Characterization of asphaltenes precipitated at different solvent power conditions using atmospheric pressure photoionization (APPI) and laser desorption ionization (LDI) coupled to Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS)
RU2621481C1 (ru) Способ определения эффективного потенциала ионизации и эффективного сродства к электрону многокомпонентных ароматических конденсированных сред
Vetere et al. 1-and 2-Photon ionization for online FAIMS-FTMS coupling allows new insights into the constitution of crude oils
Chen et al. Detailed compositional characterization of the 2014 Bangladesh furnace oil released into the world’s largest mangrove forest
Nasyrova et al. Transformation of organic matter of domanik rock from the Romashkino oilfield in sub-and supercritical water
Pesarini et al. Asphaltene concentration and compositional alterations upon solar irradiation of petroleum

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190301