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:

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.

3,3,5-Триметилгептан


Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:


Группа кол-во ΔT ΔP ΔV
CН3 5 0.1 1.135 275
CH2 3 0.06 0.681 165
CH 1 0.012 0.21 51
C 1 0 0.21 41
Сумма 10 0.172 2.236 532

Критическая температура.

Критическое давление.

Критический объем.

Ацентрический фактор.

;

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


Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

Критическая температура.

Критическое давление.

Критический объем.

Ацентрический фактор.

2-Метил-2-бутанол


Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:


Группа кол-во ΔT ΔP ΔV
СН3- 3 0,06 0,681 165
ОН- 1 0,031 -0,02 18
СН2-(2С) 1 0,02 0,227 55
С-(4С) 1 0 0,21 41
Сумма 6 0,111 1,098 279

Критическая температура.

Критическое давление.

;

Критический объем.

Ацентрический фактор.

Изобутилбутаноат


Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:


Группа кол-во ΔT ΔP ΔV
СН3 3 0.06 0.681 165
СН2 3 0.06 0.681 165
СН 1 0.012 0.21 51
СОО 1 0.047 0.47 80
Сумма 8 0.179 2.042 461

Критическая температура.