Научная статья на тему 'О связи первых потенциалов ионизации н"алканов с их физико"химическими свойствами'

О связи первых потенциалов ионизации н"алканов с их физико"химическими свойствами Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
155
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЯЗКОСТЬ / МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА / Н-АЛКАНЫ / ПЕРВЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ / ПЛОТНОСТЬ / ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / VISCOSITY / MOLECULAR MASS / N-ALKANES / FIRST IONIZATION POTENTIAL / DENSITY / PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES / MOLECULAR WEIGHT

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Дезорцев С. В., Доломатов М. Ю., Хабирова А. Р.

Установлены эмпирические соотношения между первыми потенциалом ионизации и отдельными физико-химическими свойствами в ряду н-алканов С1-С10. Выводы подтверждены статистической обработкой данных.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Дезорцев С. В., Доломатов М. Ю., Хабирова А. Р.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

About the connection between first ionization potential and physicochemical properties of n"alkanes

The connection between first ionization potential and separate physicochemical properties in homologous series of n alkanes С1-С10 are established. The results are confirmed by data processing.

Текст научной работы на тему «О связи первых потенциалов ионизации н"алканов с их физико"химическими свойствами»

УДК 547.2/.4

С. В. Дезорцев (к.т.н., м.н.с.)1, М. Ю. Доломатов (д.х.н., проф.)1, А. Р. Хабирова (студ.)2

О связи первых потенциалов ионизации н-алканов с их физико-химическими свойствами

1 Уфимская государственная академия экономики и сервиса, кафедра физики, 450077, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145; тел. (347) 2425462, e-mail: dezortsev@rambler.ru 2Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра технологии нефти и газа 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2420712

S. V. Dezortsev1, M. Yu. Dolomatov1, A. R. Kchabirova2

About the connection between first ionization potential and physicochemical properties of w-alkanes

1 Ufa state academy of economics and service, department of Physics, 145, Chernishevsky Str., 450077, Ufa, Russia; тел. (347) 2425462, e-mail: dezortsev@rambler.ru

2Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; ph. (347) 2420712

Установлены эмпирические соотношения между первыми потенциалом ионизации и отдельными физико-химическими свойствами в ряду и-алка-нов С1—С10. Выводы подтверждены статистической обработкой данных.

Ключевые слова: вязкость; молекулярная масса; и-алканы; первый потенциал ионизации; плотность; физико-химические свойства.

В ранее выполненных работах 1,2 установлены закономерности взаимосвязи физико-химических свойств (ФХС) и интегральных характеристик электронных спектров веществ, а также первых потенциалов ионизации (ПИ) 3. Это означает существование взаимосвязи между ФХС и ПИ веществ.

Целью настоящей работы является поиск связи между основными физическими свойствами и первым потенциалом ионизации в ряду первых представителей ряда алканов нормального строения. В задачи работы входит статистическое исследование зависимостей между потенциалами ионизации отдельных членов гомологического ряда н-алканов С1—С10 и их молекулярными массами, нормальными температурами кипения, относительными плотностями, показателями преломления и динамической вязкостью. ФХС и ПИ имеются в справочных данных 4'5.

Установлено, что существующая корреляция молекулярной массы и-алканов С1—С10 с первыми потенциалами ионизации при нор-

Дата поступления 16.02.11

The connection between first ionization potential and separate physicochemical properties in homologous series of n-alkanes С1 — С10 are established. The results are confirmed by data processing.

Key words: viscosity; molecular mass; n-alkanes; first ionization potential; density; physicochemical properties; molecular weight.

мальных условиях (рис. 1) имеет нелинейный характер и разделяется на 2 линейных зависимости. Для углеводородов С1—С4 коэффициент линейной корреляции имеет значение R выше 0.9. Для углеводородов Cs—C10 линейный характер зависимости выражен более четко с коэффициентом корреляции R выше 0.93. Область между С4 и С5 соответствует смене агрегатного состояния.

♦ С1-С4 ■ С5-С10

Рис. 1. Зависимость молекулярной массы н-алка-нов от первого ПИ 3'4

При увеличении числа атомов углерода в молекуле алкана последовательно повышается энергия ВЗМО (уменьшается первый потенциал ионизации). Аналогично при смешивании вакантных орбиталей постепенно снижается энергия НСМО (повышается сродство к электрону) 5.

Температура кипения (н.у.) в ряду н-ал-канов С1—С10 также нелинейно зависит от первого ПИ (рис. 2). Для углеводородов С-!—С4 коэффициент линейной корреляции имеет значение И выше 0.95. Для углеводородов С5-С10 линейный характер зависимости выражен более четко с коэффициентом корреляции И выше 0.97. Между С4 и С5 также наблюдается область, соответствующая смене агрегатного состояния.

Рис. 2. Зависимость температуры кипения н-алка-нов от первого ПИ 3,4

На рис. 3 представлена зависимость относительной плотности н-алканов С^С10 от первого потенциала ионизации при нормальных условиях.

Рис. 3. Зависимость плотности н-алканов от первого ПИ 34

Относительная плотность в ряду н-алка-нов С1—С10 также нелинейно зависит от первого ПИ (как и ММ). Для углеводородов С1—С4

коэффициент линейной корреляции имеет значение И выше 0.97. Для углеводородов С5—С10 линейный характер зависимости выражен более четко с коэффициентом корреляции И выше 0.97.

Плотность является чувствительным параметром, характеризующим околокритическую область между С4 и С5 при смене агрегатного состояния.

Линейная зависимость показателя преломления н-алканов от первого ПИ при нормальных условиях для углеводородов С5—С10 выражена достаточно четко (рис. 4). Значение коэффициента корреляции И выше 0.97.

Рис. 4. Зависимость показателя преломления н-алканов от первого ПИ 3,4

В целом, зависимость динамической вязкости от ПИ для первых членов ряда достаточно адекватно описывается экспоненциальным уравнением Френкеля—Эйринга для растворов ВМС 6 (рис. 5). Для низкомолекулярных н-алканов С5—С7 в узком интервале изменения молекулярных масс выполняется линейная зависимость динамической вязкости от потенциала ионизации. При этом значение коэффициента корреляции И выше 0.99. Для углеводородов С§—С10 зависимость также имеет линейный характер с коэффициентом корреляции И выше 0.99. Между С7 и С§ можно ожидать наличия околокритической области (точка пересечения линий тренда). Видимо, после С7 увеличивается влияние дисперсионной составляющей 5 и начинает проявляться компенсационный эффект.

В табл. 1 представлены значения коэффициентов корреляционных уравнений для эмпирических зависимостей основных физико-химических свойств углеводородов С1—С10 нормального строения от первого потенциала ионизации при нормальных условиях.

Таблица 1

Значения коэффициентов уравнений для расчета физических свойств н-алканов С1-С10 (при нормальных условиях) по значению их ПИ

Свойство Уравнение вида у=аПИ+Ь

С1—С4 С5-С10

а, эВ-1 Ь Коэфф. корреляции а, эВ-1 Ь Коэфф. корреляции

Ткип -335.23 3847.3 0.98 -71.485 1033.7 0.98

~ 2и Р4 -0.0784 1.4504 0.98 -0.255 3.3223 0.99

' 211 Пэ - - - -0.1328 2.7615 0.98

ММ -18.134 248.57 0.95 -168.62 1850.2 0.97

и2и - - - -1.5023 16.044 0.93

Примечание: коэффициент Ь имеет размерность физико-химического свойства.

Рис. 5. Зависимость динамической вязкости н-ал-канов С5—С10 от ПИ 3,4

Наибольшие отклонения от линейности наблюдаются для динамической вязкости. Ранее зависимости вязкости от ПИ для многокомпонентных углеводородных систем были получены в работе 7. Увеличение динамической вязкости связано с возрастанием энергии межмолекулярного взаимодействия, которая увеличивается с уменьшением ПИ молекул.

Таким образом, методами корреляционного анализа показана связь между первым по-

тенциалом ионизации, характеризующим энергию высшей занятой молекулярной орбитали, и основными физико-химическими свойствами в ряду н-алканов С1—С10.

Литература

1. Доломатов М. Ю. Применение электронной спектроскопии в физико-химии многокомпонентных стохастических и сложных молекулярных систем.- Уфа: ЦНТИ, 1989.- 47с.

2. Мукаева Г. Р., Доломатов М. Ю. // Ж. прикл. спектр.- 1998.- Т.65, №3.- С. 438.

3. Доломатов М. Ю., Мукаева Г. Р. // Ж. прикл. спектр.- 1992.- Т. 56, №4.- С.570.

4. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов /Под ред. проф. В. М. Татевско-го.- М.: Гостоптехиздат.- 1960.- 412 с.

5. Веденеев В. И., Гурвич Л. В., Кондратьев В. Н. и др. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. Справочник.- М.: Издательство АН СССР.-1975.- 215 с.

6. Бартенев Г. М., Френкель С. Я. Физика полимеров.- Л.: Химия.- 1990.- 431 с.

7. Доломатов М. Ю. Химическая физика многокомпонентных органических систем. Часть 1. Физико-химическая теория сложных органических и нефтехимических систем.- Уфа: ИПНХП АН РБ, УТИС, 2000.- 124 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.