Прогнозирование термодинамических свойств 234-Триметилпентана 2-Изопропил-5-метилфенола 1-Метилэтилметаноата Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования. Самарский государственный технический университет. Кафедра : «Технология органического и нефтехимического синтеза» Курсовой проект «Расчеты и прогнозирование свойств органических соединений» Самара 2008 г. Задание 52А на курсовую работу по дисциплине "Расчеты и прогнозирование свойств органических соединений" 1) Для четырех соединений, приведенных в таблице, вычислить , , методом Бенсона по атомам с учетом первого окружения. 2) Для первого соединения рассчитать и . 3) Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить критическую (жидкость-пар) температуру, критическое давление, критический объем, ацентрический фактор. 4) Для первого соединения рассчитать , , . Определить фазовое состояние компонента. 5) Для первого соединения рассчитать плотность вещества при температуре 730 К и давлении 100 бар. Определить фазовое состояние компонента. 6) Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить плотность насыщенной жидкости. Привести графические зависимости "плотность-температура" для области сосуществования жидкой и паровой фаз. Выполнить их анализ. 7) Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить давление насыщенного пара. Привести графические Р-Т зависимости для области сосуществования жидкой и паровой фаз. Выполнить их проверку и анализ. 8) Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить и . Привести графические зависимости указанных энтальпий испарения от температуры для области сосуществования жидкой и паровой фаз. Выполнить их анализ. 9) Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами вязкость вещества при температуре 730 К и низком давлении. 10) Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами вязкость вещества при температуре 730 К и давлении 100 атм. 11) Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами теплопроводность вещества при температуре 730 К и низком давлении. 12) Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами теплопроводность вещества при температуре 730 К и давлении 100 атм. Задание №1 Для четырех соединений, приведенных в таблице, рассчитать и методом Бенсона с учетом первого окружения. 2,3,4-Триметилпентан Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок: Поправки на гош взаимодействие Вводим 4 поправки «алкил-алкил» Поправка на симметрию: , Таблица 1 Кол-во вкладов Вклад Вклад в энтальпию, кДж/моль Вклад Вклад в энтропию Дж/К*моль Вклад Вклад в т/емкость Дж/К*моль СН3 -(С) 5 -42,19 -210,95 127,29 636,45 25,910 129,55 СН-(3С) 3 -7,95 -23,85 -50,52 -151,56 19,000 57 ∑ 8 -225,94 486,98 187,68 гош-поправка 4 3,35 13,4 поправка на симм. σнар =2 σвнутр =81 -51,432 ΔHo -221,4 So 433,458 Сpo 186,55 2-Изопропил-5-метилфенол Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок. Поправка на симметрию: Поправка на орто-взаимодействие заместителей: OH(цис-) -C3 = 6,9 кДж/моль Таблица 4 Кол-во вкла-дов Вклад Вклад в энтальпию, кДж/моль Вклад Вклад в энтропию Дж/К*моль Вклад Вклад в т/емкость Дж/К*моль СН3 -(Сb ) 1 -42,19 -42,19 127,29 127,29 13,56 13,56 СН-(2C,Сb ) 1 -4,1 -4,1 -50,86 -50,86 20,43 20,43 СН3 -(С) 2 -42,19 -84,38 127,29 254,58 25,91 51,82 ОН-(Сb ) 1 -158,64 -158,64 121,81 121,81 18 18 Cb -C 2 23,06 46,12 -32,19 -64,38 11,18 22,36 Cb –(O) 1 -3,77 -3,77 -42,7 -42,7 16,32 16,32 Cb -H 3 13,81 41,43 48,26 144,78 17,16 51,48 ∑ 11 -205,53 490,52 193,97 Попр. на орто вз-вие 6,9 поправка на симм. σнар =1 σвнутр =27 -27,402 ΔHo -198,63 So 463,118 Сpo 193,97 1-Метилэтилметаноат Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок. Поправки на гош – взаимодействие отсутствуют. Поправка на симметрию: Таблица 4 Кол-во вкла-дов Вклад Вклад в энтальпию, кДж/моль Вклад Вклад в энтропию Дж/К*моль Вклад Вклад в т/емкость Дж/К*моль СН3 -(С) 2 -42,19 -84,38 127,29 254,58 25,910 51,82 (CO)H–(O) 1 -134,37 -134,37 146,21 146,21 17,41 29,43 О-(СО,С) 1 -180,41 -180,41 35,12 35,12 11,64 11,64 CH–(2C,O) 1 -30,14 -30,14 -46,04 -46,04 20,09 20,09 поправка на симм. σнар =1 σвнутр =9 -18,27 ΔHo -429,3 So 371,602 Сpo 112,98 1,4-Диаминобутан Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок. Поправка на симметрию отсутствует. Таблица 4 Кол-во вкла-дов Вклад Вклад в энтальпию, кДж/моль Вклад Вклад в энтропию Дж/К*моль Вклад Вклад в т/емкость Дж/К*моль СН2 -(2С) 2 -20,64 -41,28 39,43 78,86 23,02 46,04 CH2 –(С,N) 2 -27,63 -55,26 41,02 82,04 21,77 43,54 NH2 –(C) 2 20,09 40,18 124,36 248,72 23,94 47,88 ∑ 6 -56,36 409,62 137,46 ΔHo -56,34 So 409,62 Сpo 137,46 Задание №2 Для первого соединения рассчитать и 2,3,4-Триметилпентан Энтальпия. где -энтальпия образования вещества при 730К; -энтальпия образования вещества при 298К; -средняя теплоемкость. ; Для расчета из таблицы Бенсона выпишем парциальные вклады соответственно для 298К, 400К, 500К, 600К, 800К и путем интерполяции найдем для 730К, и для элементов составляющих соединение. Таблица 5 Кол-во вкладов Сpi , 298K, Сpi , 400K, Сpi , 500K, Сpi , 600K, Сpi , 730K, Сpi , 800K, СН3 -(С) 5 25,910 32,820 39,950 45,170 51,235 54,5 СН-(3С) 3 19 25,12 30,01 33,7 37,126 38,97 ∑ 8 186,550 239,460 289,780 326,950 367,549 С 8 8,644 11,929 14,627 16,862 18,820 19,874 Н2 9 28,836 29,179 29,259 29,321 29,511 29,614 ∑ 328,676 358,043 380,347 398,785 416,161 Энтропия. Для расчета из таблицы Бенсона выпишем парциальные вклады соответственно для 298К, 400К, 500К, 600К, 800К и путем интерполяции найдем для 730К. Таблица 5 Кол-во вкладов Сpi , 298K, Сpi , 400K, Сpi , 500K, Сpi , 600K, Сpi , 730K, Сpi , 800K, СН3 -(С) 5 25,910 32,820 39,950 45,170 51,235 54,5 СН-(3С) 3 19 25,12 30,01 33,7 37,126 38,97 ∑ 8 186,550 239,460 289,780 326,950 367,549 Задание №3 Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить (жидкость-пар) температуру, критическое давление, критический объем, ацентрический фактор. Метод Лидерсена Критическую температуру находим по формуле: где -критическая температура; -температура кипения (берем из таблицы данных); -сумма парциальных вкладов в критическую температуру. Критическое давление находится по формуле: где -критическое давление; -молярная масса вещества; -сумма парциальных вкладов в критическое давление. Критический объем находим по формуле: где -критический объем; -сумма парциальных вкладов в критический объем. Ацентрический фактор рассчитывается по формуле: ; где -ацентрический фактор; -критическое давление, выраженное в физических атмосферах; -приведенная нормальная температура кипения вещества; -нормальная температура кипения вещества в градусах Кельвина; -критическая температура в градусах Кельвина. Для расчета, выбираем парциальные вклады для каждого вещества из таблицы составляющих для определения критических свойств по методу Лидерсена. 2,3,4-Триметилпентан Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV СН3 - 5 0,1 1,135 275 СН- 3 0,036 0,63 153 ∑ 8 0,136 1,765 428 Критическая температура. Критическое давление. . Критический объем. Ацентрический фактор. Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена. ; 2-Изопропил-5-метилфенол Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа к-во CН3 3 0,06 0,681 165 =СН (цикл) 3 0,033 0,462 111 =С< (цикл) 3 0,033 0,462 108 СН- 1 0,012 0,21 51 СН2 - 1 0,02 0,227 55 ОН-(фенол) 1 0,031 -0,02 18 Сумма 12 0,189 2,022 508 Критическая температура. Критическое давление. Критический объем. Ацентрический фактор. Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена. 1-Метилэтилметаноат Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV СН3 2 0,04 0,454 110 ,-СОО- 1 0,047 0,47 80 СН- 1 0,012 0,21 51 Сумма 4 0,099 1,134 241 Критическая температура. Критическое давление. ; Критический объем. Ацентрический фактор. Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена. 1,4-Диаминобутан Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV СН2 - 4 0,08 0,908 220 NН2 - 2 0,062 0,19 56 Сумма 6 0,142 1,098 276 Критическая температура. Критическое давление. Критический объем. Ацентрический фактор. Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена. . Метод Джобака Критическую температуру находим по уравнению; где -критическая температура; -температура кипения (берем из таблицы данных); -количество структурных фрагментов в молекуле; -парциальный вклад в свойство. Критическое давление находим по формуле: где -критическое давление в барах; -общее количество атомов в молекуле; -количество структурных фрагментов; -парциальный вклад в свойство. Критический объем находим по формуле: где -критический объем в ; -количество структурных фрагментов; -парциальный вклад в свойство. Для расчета, выбираем парциальные вклады в различные свойства для каждого вещества из таблицы составляющих для определения критических свойств по методу Джобака. 2,3,4-Триметилпентан Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV СН3 - 5 0,0705 -0,006 325 СН- 3 0,0492 0,006 123 ∑ 8 0,1197 0 448 Критическая температура. Критическое давление. ; 2-Изопропил-5-метилфенол Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа к-во ΔT ΔP CН3 3 0,0423 -0,0036 =СН (цикл) 3 0,0246 0,0033 =С< (цикл) 3 0,0429 0,0024 СН- 1 0,0164 0,002 СН2 - 1 0,0189 0 ОН 1 0,0741 0,0112 Критическая температура. Критическое давление. ; 1-Метилэтилметаноат Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP СН3