Прогнозирование свойств индивидуальных веществ: 4-Метил-4-этилгептан, орто-Терфенил, Диизопропиловый эфир, Изобутилацетат
Федеральное агентство по образованию.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования.
Самарский государственный технический университет.
Кафедра: «Технология органического и нефтехимического синтеза»
Курсовой проект по дисциплине:
«Расчеты и прогнозирование свойств органических соединений»
Выполнил:
Руководитель: доцент, к. х. н.
Самара
2008 г.
Задание 40А
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.
4-Метил-4-этилгептан
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) | 4 | -42.19 | -168.76 | 127.29 | 509.16 | 25.910 | 103.64 |
| С-(4С) | 1 | 2.09 | 2.09 | -146.92 | -146.92 | 18.29 | 18.29 |
| СН2-(2С) | 5 | -20.64 | -103.2 | 39.43 | 197.15 | 23.02 | 115.1 |
| ∑ | 10 | -269.87 | 559.39 | 237.03 | |||
| гош-попр. | 4 | 3.35 | 13.4 | ||||
| поправка на симм. | σнар= | 2 | σвнутр= | 81 | -42,298 | ||
| смешение | N= | 0 | 0 | ||||
| ΔHo | -256.47 | ΔSo | 517,092 | ΔСpo | 237.030 |
Для данного вещества рассчитаем энтальпию и энтропию методом Татевского по связям
| Кол-во вкладов | Парц. вклад, кДж/моль | Вклад в энтальпиюкДж/моль | Парц. вклад, Дж/К*моль | Вклад в энтропию Дж/К*моль | |
| (С1-С2)1 | 3 | -52,581 | -157,74 | 147,74 | 443,22 |
| (С1-С4)1 | 1 | -41,286 | -41,286 | 92,46 | 92,46 |
| (С2-С4)1 | 3 | -5,087 | -15,261 | -22,89 | -68,67 |
| (С2-С2)1 | 2 | -20,628 | -41,256 | 39,03 | 78,06 |
| ∑ | 9 | -255,546 | 545,07 | ||
| поправка на симм. | σнар= | 2 | σвнутр= | 81 | -42,298 |
| ΔHo | -255,546 | ΔSo | 502,772 |
орто-Терфенил
Из таблицы
Бенсона возьмем
парциальные
вклады для
и
,
вводим набор
поправок.
Поправка на симметрию:
Таблица 3
| 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 | |
| Cb-Cb | 4 | 20,76 | 83,04 | -36,17 | -144,68 | 13,94 | 55,76 |
| Cb-H | 14 | 13,81 | 193,34 | 48,26 | 675,64 | 17,16 | 240,24 |
| ∑ | 18 | 276,38 | 530,96 | 296 | |||
|
Поправка орто- (полярный/ полярный) |
10,05 | ||||||
| поправка на симм. | σнар= | 1 | σвнутр= | 4 | -11,526 | ||
| ΔHo | 286,43 | ΔSo | 519,434 | ΔСpo | 296,0 |
Диизопропиловый эфир
Из таблицы
Бенсона возьмем
парциальные
вклады для
и
,
вводим набор
поправок.
Поправки на гош – взаимодействие через кислород простого эфира.
Поправка на внутреннюю симметрию:
Таблица 3
| 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) | 4 | -42,19 | -168,76 | 127,29 | 509,16 | 25,91 | 103,64 |
| O-(2C) | 1 | -97,11 | -97,11 | 36,33 | 36,33 | 14,23 | 14,23 |
| СН-(2С,O) | 2 | -30,14 | -60,28 | -46,04 | -92,08 | 20,09 | 40,18 |
| ∑ | 7 | -326,15 | 453,41 | 158,05 | |||
|
Гош – через кислород простого эфира |
1 | 2,09 | 2,09 | ||||
| поправка на симм. | σнар= | 1 | σвнутр= | 81 | -36,535 | ||
| ΔHo | -324,06 | ΔSo | 416,875 | ΔСpo | 158,05 |
Изобутилацетат
Из таблицы
Бенсона возьмем
парциальные
вклады для
и
,
вводим набор
поправок.
Поправки на гош - взаимодействие:
Введем 1 поправку «алкил-алкил».
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) | 3 | -42,19 | -126,57 | 127,29 | 381,87 | 25,91 | 77,73 |
| О-(С,С0) | 1 | -180,41 | -180,41 | 35,12 | 35,12 | 11,64 | 11,64 |
| СН-(3С) | 1 | -7,95 | -7,95 | -50,52 | -50,52 | 19,00 | 19,00 |
| СН2-(С,О) | 1 | -33,91 | -33,91 | 41,02 | 41,02 | 20,89 | 20,89 |
| СО-(С,О) | 1 | -146,86 | -146,86 | 20 | 20 | 24,98 | 24,98 |
| ∑ | 7 | -495,7 | 427,49 | 154,24 | |||
| гош-поправка | 1 | 3,35 | 3,35 | ||||
| поправка на симм. | σнар= | 1 | σвнутр= | 27 | -27,402 | ||
| попр. на смешение | N= | 0 | 0,000 | ||||
| ΔHo | -492,35 | ΔSo | 400,088 | ΔСpo | 154,240 |
Задание №2
Для первого
соединения
рассчитать
и
4-Метил-4-этилгептан
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) | 4 | 25.910 | 32.820 | 39.950 | 45.170 | 51.235 | 54.5 |
| СН-(3С) | 0 | 19.000 | 25.120 | 30.010 | 33.700 | 37.126 | 38.97 |
| С-(4С) | 1 | 18.29 | 25.66 | 30.81 | 33.99 | 35.758 | 36.71 |
| СН2-(2С) | 5 | 23.02 | 29.09 | 34.53 | 39.14 | 43.820 | 46.34 |
| ∑ | 10 | 237.030 | 302.390 | 363.260 | 410.370 | 459.796 |
| С | 10 | 8.644 | 11.929 | 14.627 | 16.862 | 18.820 | 19.874 |
| Н2 | 11 | 28.836 | 29.179 | 29.259 | 29.321 | 29.511 | 29.614 |
| ∑ | 403.636 | 440.259 | 468.119 | 491.151 | 512.824 |
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) | 4 | 25.910 | 32.820 | 39.950 | 45.170 | 51.235 | 54.5 |
| СН-(3С) | 0 | 19.000 | 25.120 | 30.010 | 33.700 | 37.126 | 38.97 |
| С-(4С) | 1 | 18.29 | 25.66 | 30.81 | 33.99 | 35.758 | 36.71 |
| СН2-(2С) | 5 | 23.02 | 29.09 | 34.53 | 39.14 | 43.820 | 46.34 |
| ∑ | 10 | 237.030 | 302.390 | 363.260 | 410.370 | 459.796 |
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.
4-Метил-4-этилгептан
Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
| Группа | кол-во | ΔT | ΔP | ΔV |
| СН3-(С) | 4 | 0.08 | 0.908 | 220 |
| СН2-(2С) | 5 | 0.1 | 1.135 | 275 |
| С-(4С) | 1 | 0 | 0.21 | 41 |
| ∑ | 10 | 0.18 | 2.253 | 536 |
Критическая температура.
Критическое давление.
.
Критический объем.
Ацентрический фактор.
;
орто-Терфенил
Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
| Группа | кол-во | ΔT | ΔP | ΔV |
| -CН=(цикл) | 14 | 0,154 | 2,156 | 518 |
| >C=(цикл) | 4 | 0,044 | 0,616 | 144 |
| Сумма | 18 | 0,198 | 2,772 | 662 |
Критическая температура.
Критическое давление.
