ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фазовое состояние веществ. Межмолекулярные взаимодействия Принцип (закон) соответственных состояний из "Моделирование и инженерные расчеты физико химических свойств углеводородных систем" В связи с быстрым развитием химической науки и химической технологии, в т.ч. нефтегазохимической, непрерывно возрастав потребность в информации о физико-химических свойствах (ФХС) и термобарических закономерностях разнообразных химических веществ и их смесей. Без данных о качестве, т.е. совокупности ФХС, участвующих в химико-технологических процессах реагентов, не возможен ни один научный или инженерный расчет. [c.9] Сегодняшние исследователи в области теоретической и прикладной химии, имеющие возможность пользоваться информационной и вычислительной аюсобностью мощных современных компьютерных систем, все еще вынуждены пользоваться информациями, представленными в многотомных физико-химических справочниках в виде таблиц, номограмм или графических зависимостей. Количество синтезированных и идентифицированных индивидуальных химических соединений ныне исчисляется сотнями миллионами. [c.9] Целевым назначением данной дисциплины является фундаментальная подготовка студентов в области методологии моделирования и инженерных расчетов ФХС веществ, используемых впоследствии для расчетов массо- и теплообменных аппаратов и химических реакторов технологических процессов нефте- и газопереработки и нефтехимического синтеза. Полученные при изучении этой дисциплины знания позволят студентам более квалифицированно усвоить последующие учебные дисциплины, такие как Физхимия , Химия нефти и- газа , Общая химическая технология , Процессы и аппараты химической технологии , Технология переработки нефти и газа , Химическая технология органических веществ и др. [c.9] По мере стремительного накопления химических знаний наметилась четкая закономерная тенденция к дифференциации химии на многочисленные научные дисциплины (такие как общая химия, органическая, аналитическая, физическая и коллоидная химии, химия нефти, химия высокомолекулярных соединений, стереохимия, химическая технология по различным отраслям производства и т.д.). Ныне в мировой и российской литературе насчитывается огромное количество работ по истории химии, по различным аспектам теорегической и прикладной химии. Разумеется, чрезмерное обилие (избыток) информации по любой проблеме химических наук обусловливает исключительную трудность для подробною литературного анализа. В э1Х)й связи в данной работе приводится лишь краткий литературный обзор по oBpeMeHfiOMy состоянию теории ФХС органических веществ. При этом не всегда даются ссылки на первоисточники, офаничиваясь преимущественно вторичными источниками в виде фундаментальных монографий, справочников, учебников и исторических трудов, в которых приводятся ссылки на первоисточники. [c.10] Этот список можно было бы еще продолжить. Поразкгельно, что применительно к состояниям реальных газов предлагались после Ван-дер-Ваальса около 200 расчетных формул. Более 100 формул было предложено только по температуре кипения алканов. Уместно констатировать, что это тот случай, когда нет радости от чрезмерного обилия научного наследства . К сожалению, из перечисленного выше далеко не полного списка авторов расчетных формул ни одна не удовлетворяет современным возросшим требованиям математического моделирования. [c.12] Методы математического моделирования, основанные на теориях подобия [27, 28],, позволившие добиться исключительно больших успехов в ряде нехимическлх отраслей наук (аэро-, газо- и гидродинамике, тепло- и электротехнике, механике и др.), применительно к химии не оправдали оптимистических прогнозов. Дьяконов Г.К.[29] в результате своих многолетних исследований пришел к выводу об ограниченных возможностях теорий химического подобия, в частности, широко известных четырех критериев химического подобия Д.Дамкелера для моделирования химических процессов. Весьма скромные результаты были получены также при моделировании химических систем на основе принципа ( закона ) физической химии о соотвегственных состояниях. [c.12] Весь мноюлетний опыт моделирования ФХС убеждает нас в том, что химическое вещество нельзя рассматривать как бильярдный шар , лишенный химической индивидуальности. В отличии от механических систем - в химическом мире нет абсолютно подобных по свойствам индивидов. Химическое вещество подобно только само себе. Даже изомеры алканов, имея одинаковый химический состав, молекулярную массу и близкое молекулярное строение, отличаются от н-алканов физическими и химическими свойствами. [c.12] Для адекватного и универсального моделирования ФХС веществ из теоретически обоснованных методов наиболее приемлем стохастический (т.е. вероятностный), поскольку измерения свойств осуществляются не на молекулярном уровне, а на макроскопическом уровне состояния веществ. Разумеется, результаты, полученные с использованием вероятностных (статистических) принципов моделирования, не будут претендовать на абсолютную точность в детерминированном смысле. Но, поскольку число молекул очень велико даже для макроскопически малого объема, чо достоверность результатов стохастического моделирования будут близки к максимально правдоподобным [30]. При этом измеряемое свойство вещества может рассматриваться как совокупность свойств составляющих его отдельных молекул, т.е. как совокупность (интегрированное) макросвойство флуктуирующих молекул вещества, подчиняющееся вероятностным законам распределения. [c.13] Из стохастического типа математических моделей наибольшую популярность получили полуэмпирические модели, основанные на принципах конститутивности н аддитивности свойств химических веществ. [c.14] В зарубежной химической литературе [7-9] из методов групповых составляющих наибольшим авторитетом пользуется метод Лидерсена для определения критических свойств органических веществ. [c.14] Метод Татевского характеризуется по сравнению с методом Лидерсена более высокой адекватностью и универсальностью. Тем не менее претендуемая автором на статус теории методика Татевского, которая является наилучшей среди полуэмпирических математических моделей второй половины прошлого столетия, не завоевала широкого признания как в СССР, так и за рубежом и не стала математическим инструметом для массовых расчетов ФХС веществ. [c.15] Основная претензия, предъявляемая всем полуэмпирическим методам расчета Ф.ХС веществ, основанных на принципах конститутивности и аддитивности, в т.ч. методу Татевского - это узкий диапазон из применимости по молекулярной массе моделируемых веществ и недостаточно высокая по сравнению с современными требованиями степень адекватности. [c.15] Какова причина неудовлетворительной адекватности методов моделирования ФХС веществ, основанных на перечисленных выше двух принципах Поскольку принцип конститутивности, как и сама теория химического строения, не вызывает никаких сомнений следовательно, отсюда однозначно вытекает заключение о нелегитимности принципа аддитивности. Отсюда вытекает и следующий недостаток модели - узость диапазона ее адекватности. [c.15] На языке математики аддитивная функция означает функциональную линейную зависимость аргумента от переменной, т.е. применительно к моделированию ФХС - линейную зависимость свойства вещества от его молекулярной массы. Если же функция нелинейная, то ее можно представить как совокупность множества квазилинейных в узком диапазоне определения функции. [c.15] Вернуться к основной статье