Расчёт температуры самовоспламенения



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Расчёт температуры самовоспламенения



 

Стандартная температура самовоспламенения Тсвп, приведенная в справочниках, получена экспериментально по стандартной методике для горючей смеси стехиометрического состава. Установлено, что в пределах гомологического ряда величина Тсвпявляется функцией длины углеродной цепи в молекуле. Чем длиннее цепь, тем ниже температура самовоспламенения. Метод расчета Тсвп основан на эмпирической зависимости Тсвп от длины углеродной цепи.

Метод пригоден для расчета Тсвп алифатических углеводородов, алифатических спиртов и ароматических углеводородов.

Задача состоит в том, чтобы по структурной формуле химического соединения найти для него среднюю длину углеродных цепей.

Углеродная цепь - это цепочка атомов углерода от одного конца молекулы до дрyгoгo. Длина цепи - это число атомов углерода в такой цепи.

Например, в нормальном гептане

' 1 2 3 4 5 6 7

СН3 – СН2 - СН2 - СН2 - СН2 - СН2 - СН3

 

одна углеродная цепь и ее длина равна 7.

1 2 3

В изобутане СН3 – СН2 – СН3

|

СН3

три цепи с одинаковой длиной (цепь 1-2-3, 1-2-4 и 3-2-4), длина каждой цепи равна 3. Средняя длина углеродных цепей в этом соединении тоже равна 3.

Определив среднюю длину цепи, далее по таблицам XII -ХIV приложения находят Тсвп.

Например, для н-гептана Тсвп = 496 К, а для изобутана Тсвп = 743 К (таблица XII для предельных углеводородов).

В молекуле химического соединения со сложной структурой иногда бывает трудно сразу найти все углеродные цепи. Поэтому для определения числа цепей используют формулу:

(52)

где Мр - число концевых функциональных групп, таких, как: -СН3,-ОН и бензольных колец.

Например, в н-гептане 2 группы СН3, т.е. Мр=2, из формулы (52) следует, что число цепей равно 1. В изобутане Мр=3, подставляя это значение в формулу (52), получим m = 3.

2.7.1 Расчёт Тсвп предельных углеводородов

 

Пример:Вычислить температуру самовоспламенения 3-этил-4-изопропилгексана

Решение:

1. Записываем структурную формулу соединения, нумеруем все атомы углерода:

 

1 2 3 4 5 6

СН3 – СН2 - СН2 - СН2 - СН2 – СН3

| |

7 9 11

СН2 СН – СН3

| |

8 10 11

СН3 СН3

2. В молекуле соединения пять концевых метильных групп (СН3), т.е. Мр=5. Определяем число цепей:

3. Найдем эти цепи и установим их длину. Для удобства составим следующую таблицу:

 

Углеродная цепь m1 1 - 6 1 - 8 1 - 10 1 - 11 6 - 8 6 - 10 6 - 11 8 - 10 8 - 11 10 - 11
Длина цепи l1

4. Определим среднее арифметическое значение длины углеродных цепей:

5. По таблице XIY приложения находим температуру самовоспламенения 3-этил-4-изопропилгексана, отыскивая её по значению средней длины цепи в молекуле соединения:

Тсвп = 522 К или 249 оС.

 

2.7.2 Особенности расчета Тсвп алифатических спиртов

При определении длины углеродных цепей в молекуле алифатического спирта необходимо учитывать следующее правило. Гидроксильная группа в углеродной цепи увеличивает её длину на единицу.

Пример: Вычислить температуру самовоспламенения 2,2-диметил-3-этилгексанола-1.

Решение:

1. Запишем структурную формулу соединения и пронумеруем все атомы углерода, группу –ОН обозначим буквой Г (гидроксил).

СН2

|

Г 1 2 3 4 5 6

НО – СН2 - С – СН - СН2 – СН2 - СН3

| |

8 9 10

СН3 СН2 – СН3

 

2. В молекуле 5 концевых групп: 4 метильных (-СН3) и одна гидроксильная (-ОН), т.е. Мр = 5. Тогда число цепей:

3. Составим таблицу, в которую внесем цепи и их длину:

 

Углеродная цепь m1 Г - 6 Г - 7 Г - 8 Г - 10 7 - 6 7 - 8 7 - 10 6 - 8 6 - 10 8 - 10
Длина цепи l1

 

Длина первых четырех цепей, содержащих гидроксильную группу (-ОН) на единицу больше, чем число атомов углерода в цепи.

4. Рассчитываем среднюю длину углеродных цепей:

5. По таблице ХIII приложения находим соответствующую температуру самовоспламенения Тсвп = 582 К или 309 оС.

 

2.7.3 Особенности расчета Тсвп ароматических соединений

 

При определении числа цепей и их длины в молекуле ароматического соединения следует иметь в виду следующие правила:

· фенил (бензольное кольцо), находящийся внутри углеродной цепи считается и как концевой;

· при определении . углеродной цепи атомы углерода в бензольном кольце в расчет не принимаются;

· фенил, находящийся в углеродной цепи, укорачивает ее на единицу.

Пример:Вычислить температуру самовоспламенения 1-изопропил-4-изобутилбензола.

Решение:

1. Записываем структурную формулу соединения и вводим обозначения:

СН3

|

1 2 Ф 4 5

СН3 – СН - –СН2 – СН

| |

3 7

СН3 СН3

 

2. В молекуле соединения 4 концевые метильные группы (-СН3) и 1 фенил,

т.е. Мр = 5:

4. В этом соединении согласно первому правилу концевым необходимо считать и фенил. В этом случае углеродные цепи будут заканчиваться не только на метильных группах (-СН3), но и на бензольном кольце. Составим таблицу, в которую внесем углеродные цепи и их длину:

Углеродная цепь m1 1 - 6 1 - 7 3 - 6 3 - 7 1 - Ф 3 - Ф 6 - Ф 7 - Ф 1 - 3 6 - 7
Длина цепи l1

 

Обратите внимание, что при определении длины цепи атомы углерода, имеющиеся в бензольном кольце, в расчет не принимаются (правило 2). у восьми углеродных цепей, которые имеют в своём составе фенил как в середине, так и в конце цепи, длина цепи на единицу меньше, чем число атомов углерода (правило 3).

4. Рассчитаем среднюю длину углеродных цепей:

5. По таблице ХIV приложения найдем Тсвп ароматического соединения с соответствующей длиной цепи Тсвп = 698 К или 425 оС.

 

Пример: Вычислить температуру самовоспламенения 2,2-дифенилпропана.

Решение:

1. Записываем структурную формулу соединения и вводим обозначения

СН3

|

Ф1 2 Ф2

- С –

|

СН3

2. Определим число цепей. В соединении 4 концевых труппы (2 метильные и 2 фенила), поэтому Мр = 4:

В этом соединении 6 цепей.

3. Найдем эти цепи и определим их длину:

 

Углеродная цепь m1 Ф1 – Ф2 Ф1 - 1 Ф1 - 3 Ф2 - 1 Ф2 - 3 1 - 3
Длина цепи l1 -1

 

Цепи, содержащие фенил, укорачиваются на единицу. Так как в цепи Ф1 - Ф2 содержится два фенила, то ее длина уменьшится на 2.

4. Средняя длина цепи будет равна:

5. По таблице XIV приложения находим, что Тсвп = 712 К или 439 оС.

 

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.108.188 (0.008 с.)