Термодинамические свойства 3,3,5-Триметилгептана, 1,7,7-Триметилбицикло-[2,2,1] гептана, 2-Метил-2-бутанола и изобутилбутаната

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. Нестеров И.А.

Самара

2008 г.

Задание 21А

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.

3,3,5-Триметилгептан

Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок: Поправки на гош-взаимодействие:

Вводим 5 поправок «алкил-алкил». Поправка на симметрию (только для энтропии): ,

Поправка на смешение конформеров (только для энтропии):

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)	1	-7,95	-7,95	-50,52	-50,52	19,000	19
С-(4С)	1	2,09	2,09	-146,92	-146,92	18,29	18,29
СН2-(2С)	3	-20,64	-61,92	39,43	118,29	23,02	69,06
∑	10		-278,73		557,3		235,9
гош-попр.	5	3.35	16.75
Попр. на симм.	σнар=1		σвнутр=243		-45,669
Попр. на см. конф.	1				5,76
		ΔHo	-261,98	ΔSo	517,391	ΔСpo	235,900

Камфан, борнан, 1,7,7-Триметилбицикло-[2,2,1]гептан

Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок:

Поправки на гош – взаимодействие отсутствуют.

Вводим поправку на бицикло[2,2,1]гептановый фрагмент.

Поправка на внутреннюю симметрию:

Таблица 2

	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)	3	-42,19	-126,57	127,29	381,87	25,91	77,73
СН2-(2С)	4	-20,64	-82,56	39,43	157,72	23,02	92,08
СН-(3С)	2	-7,95	-15,9	-50,52	-101,04	19,000	38
С-(4С)	1	2,09	2,09	-146,92	-146,92	18,29	18,29
поправка на цикл	1	67,48	67,48		0		0
∑	10		-155,46		291,63		226,1
поправка на симм.	σнар=	1	σвнутр=	27	-27,402
		ΔHo	-155,46	ΔSo	264,228	ΔСpo	226,1

2-Метил-2-бутанол

Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок.

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
СН2-(2С)	1	-20,64	-20,64	39,43	39,43	23,02	23,02
C-(3C,О)	1	-27,63	-27,63	-140,48	-140,48	18,12	18,12
ОН-(С)	1	-151,56	-151,56	121,68	121,68	18,12	18,12
∑	6		-326,4		402,5		136,99
поправка на симм.	σнар=	1	σвнутр=	27	-27,402
		ΔHo	-326,4	So	375,098	Сpo	136,99

Изобутилбутаноат

Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок.

Поправки на гош – взаимодействие:

Вводим 1 поправку «алкил-алкил».

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)	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
СН2-(2С)	1	-20.64	-20.64	39.43	39.43	23.02	23.02
СН2-(С,СО)	1	-21.77	-21.77	40.18	40.18	25.95	25.95

∑	9		-538.11		507.1		203.21
гош-поправка	1	3.35	3.35
поправка на симм.	σнар=	1	σвнутр=	27	-27.402
		ΔHo	-534.76	ΔSo	479,698	ΔСpo	203.210

Задание №2

Для первого соединения рассчитать и

3,3,5-Триметилгептан

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)	25.910	32.820	39.950	45.170	51.235	54.5	25.910
СН-(3С)	19.000	25.120	30.010	33.700	37.126	38.97	19.000
С-(4С)	18.29	25.66	30.81	33.99	35.758	36.71	18.29
СН2-(2С)	23.02	29.09	34.53	39.14	43.820	46.34	23.02
∑	235.900	302.150	364.160	410.960	460.516		235.900

С	8.644	11.929	14.627	16.862	18.820	19.874	8.644
Н2	28.836	29.179	29.259	29.321	29.511	29.614	28.836
∑	403.636	440.259	468.119	491.151	512.824		403.636

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)	1	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)	3	23.02	29.09	34.53	39.14	43.820	46.34
∑	10	235.900	302.150	364.160	410.960	460.516

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: