Термодинамические величины в органической химии

ДЛЯ температур, отличающихся от 298° К. Андерсон, Бейер и Уотсон [18] приводят значения вкладов, обусловленных замещением одной или двух метильных групп другими атомными группами. Замещение метильной группы углеводородной молекулы другим атомом или группой приводит к появлению относительно постоянного инкремента теплоемкости. Таким образом, величина инкремента может быть рассчитана по теплоемкости двух молекул, для которых имеются достаточно надежные данные. Определенный таким образом инкремент можно использовать для приближенного расчета теплоемкости неизученного соединения При этом исходный углеводород структурно должен быть как можно ближе к рассматриваемому соединению. Таким образом, данные для углеводородов — это фундамент, на котором построено термодинамическое здание органической химии. [c.168]

Структурные закономерности, характерные для органической химии, позволяют иногда рассчитывать энтропии просто по аналогии путем интерполяции или экстраполяции, если известны энтропии для нескольких членов гомологического ряда или характер влияния в изменении строения на энтропию. Такие расчеты энтропии достаточны для ее практической оценки. Например, для газообразных предельных углеводородов приращение энтропии на каждую группу СНг равно 10,0 энтропийным единицам. Энтропии олефинов примерно на 2,7 э. е. меньше энтропий соответствующих предельных углеводородов и т. д. Впервые эти способы определения энтропий и других термодинамических величин были обобщены в монографии Паркса и Хаффмана, которые, в частности, составили таблицу изменений мольной энтропии, вызванных изменениями в молекулярном строении [29, с. 180]. [c.123]

С развитием химии переработки нефти потребовались более точные и надежные данные о термодинамических свойствах углеводородов. За последние годы были сделаны большие успехи в определении термодинамических свойств этих соединений . Точно определенные энтальпии образования углеводородов оказались весьма ценной основой для рассмотрения термохимических величин других классов органических соединений. Некоторые термохимические закономерности, обнаруженные в рядах углеводородов, могут быть использованы для оценки термодинамических величин сходных по составу и строению кислород-, азот-, галоген- и серусодержащих органических соединений, а также для анализа несогласованности и ошибок в экспериментальных данных, опубликованных разными авторами. [c.78]

Прогнозирование скорости и направления химических реакций методом линейных корреляций в настоящее время широко применяется в синтетической органической химии [1, 2]. Являясь по сути полуэмпирическим методом, он, однако, базируется на ряде теоретически обоснованных положений. Основой применяемых в настоящее время вариантов метода линейных корреляций является принцип линейных соотношений свободных энергий (ЛССЭ), о котором уже упоминалось в предыдущей главе. В общем виде принцип ЛССЭ подразумевает сзтцествование линейных корреляций между термодинамическими величинами, характеризующими равновесие системы такими, как свободная энергия, энтальпия, энтропия, и параметрами, определяющими скорость реакции (энергия активации, предэкспоненциальный множитель). Поскольку, однако, в химических взаимодействиях термодинамические величины в конечном счете определяются энергетикой и вероятностями перехода электронов, то в современном представлении принцип ЛССЭ подразумевает существование линейных корреляций кинетических констант как с чисто термодинамическими параметрами рекции, так и с квантовохимическими характеристиками участников реакции. В основе реакций, протекающих на поверхности гетерогенных катализаторов, лежат общехимические закономерности отсюда следует, что принципы, вполне обоснованные для гомогенных жидкофазных реакций, должны быть также справедливы для гетерогенных каталитических систем даже при высоких температурах. [c.85]

Научные работы относятся к химической кинетике н органическому катализу. Исследовал химию фосфора и его соединений. Изуча.л (193 0—1940) термодинамику и кинетику реакций каталитического превращения углеводородов с целью совершенствования промышленных методов переработки нефти. Установил количественные закономерности, связывающие константы скорости реакций с параметрами, характеризующими катя-лизатор, термодинамическими условиями и макрокинетическими факторами. Рассчитал условия равновесия реакций гидрирования и дегидрирования, гидратации олефинов и дегидратации спиртов, синтеза метана. Вывел кинетическое уравнение для каталитических )еакций в струе. Исследовал связь каталитической активности алюмосиликатных катализаторов с их составом, способом приготовления, кристаллической структурой. Разрабатывал статистические методы расчета термодинамических величин. [211, 290] [c.532]

В главе VI ( 2) была подробно рассмотрена термохимическая схема Германа, который впервые структурно-аддитивный принцип положил в основу расчета теплот образования органических соединений. С тех пор этот принцип расчета термодинамических величин (а также структурных параметров, исходя-из термодинамических данных) в физической химии органических соединений применяли самым широким образом. На этом принципе созданы многочисленные расчетные схемы (примеры можно найти в [86]) к ним принадлежат упомянутые ранее схемы Томсена и Свентославского. [c.326]

Ряд эмпирических формул для сравнительного расчета свойств веществ разработан М. X. Карапетьянцем [198]. Основными в методе сравнительного расчета М. X. Карапетьянца являются шесть уравнений, которые устанавливают линейные соотношения, например, между одними и теми же физико-химическими величинами разных веществ в двух рядах сходных соединений, между двумя разными физико-хими-ческими величинами для одного и того же вещества и т. д. Метод применим для вычисления самых различных термохимических, термодинамических и физико-химических величин энтальпии образования, энтальпии испарения, теплоемкости, энтропии, температуры кипения, давления насыщенного пара и т. д. В настоящее время этот метод часто используется для расчета термодинамических величин еще не исследованных экспериментально веществ как М. X. Карапетьянцем и его сотрудниками, так и многими другими советскими термохимиками. Наиболее часто этот метод применяют для вычисления свойств неорганических веществ, но он может быть успешно использован и в случае органических. [c.336]

Рассматриваемые величины имеют первостепенное значение для расчета термодинамических свойств жидких неэлектролитов. Методы измерения этих величин описаны, например, в известной книге А. Вайсбергера Физические методы органической химии . [c.53]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ 21 [c.21]

В Секторе химии и технологии воды такл<е разработаны термодинамические основы расчета адсорбционных равновесий и селективности адсорбции по величине стандартного уменьшения свободной энергии процесса. Эти исследования позволили предложить метод деструктивно-адсорбционной очистки воды от органических загрязнений и создать ряд технологических схем, обеспечивающих одновременно с очисткой воды и промышленных стоков выделение и утилизацию некоторых ценных компонентов. [c.221]

Измерение скоростей быстрых реакций позволило изучить непосредственно некоторые интересные проблемы химии растворов, уже не говоря о том, что они оказались весьма полезными при рассмотрении окислительно-восста-новительных реакций, которым в основном и посвяш,ена эта глава. Так, например, недавнее изучение диссоциации слабых кислот с кинетической точки зрения с применением высокочастотного фарадеевского выпрямления [2] привело к интересному заключению о том, что изменения в величине рК ряда слабых кислот происходят главным образом вследствие соответствующих изменений в удельных скоростях диссоциации, в то время как величины скоростей рекомбинации ионов остаются почти одинаковыми. Для 12 органических кислот, рассмотренных в этой работе, константы равновесия и константы скорости диссоциации изменяются на три порядка, а удельные скорости рекомбинации изменяются только в три раза. Используя струйный метод, Уилкинс [3] также нашел, что разница в величинах термодинамических констант устойчивости комплексов никеля главным образом обусловлена различием в скоростях диссоциации, а не ассоциации. [c.268]

Применение методов квантовой химии для расчета термохимических характеристик пероксидов выглядит весьма привлекательным, если принимать во внимание трудность, а подчас и невозможность экспериментального определения AHJ для некоторых соединений (в том числе и самих RO R ), участвующих в реакциях образования и превращения пероксидов. Ценность квантово-химического подхода определяется возможностью предсказания нужных величин (А// или D) либо вообще без привлечения дополнительных экспериментальных данных, либо с использованием их в минимальном количестве. Существующий уровень развития вычислительных средств позволяет рассчитывать достаточно сложные молекулы в реальном масштабе времени. Однако некоторые быстродействующие методы (в первую очередь полуэмпирические) не обладают предъявляемой к термохимическим расчетам точностью, другие (методы аЬ initio с использованием расширенных базисных наборов и с учетом корреляционной энергии электронов), приводя к более удовлетворительным результатам, требуют значительных машинных ресурсов и времени, недоступных для широкого круга пользователей. Ниже рассмотрены некоторые подходы к определению термодинамических параметров органических пероксидов. Более подробный критический анализ методов квантовой химии для расчета АЯ/ органических соединений дан в обзоре [99] и серии работ [100-103]. [c.343]

Выбор растворителя определялся его практическим значением и свойствами. Первые главы книги посвящены трем наиболее важным неводным растворителям протонного типа жидкому аммиаку, безводному фтористому водороду и серной кислоте. Эти растворители нашли широкое применение в препаративной химии и при физических измерениях, кроме того, все они, подобно воде, являются хорошими растворителями для органических и неорганических веществ. По-видимому, в области исследования именно этих растворителей происходит наиболее интенсивное накопление количественных данных. Однако для неводных растворителей в литературе содержится все же крайне мало сведений даже о таких простых количественных термодинамических величинах, как теплоты растворения галогенидов щелочных металлов. Поэтому практически невозможно сравнить энергии сольватации простых ионов в различных растворителях, хотя эти сведения были бы весьма интересны, [c.5]

Классическая работа Термодинамика и свободная энергия веществ , написанная в 1923 г. Льюисом и Ренделлом, по существу является первой полной математической формулировкой химической термодинамики. Поколения студентов изучали эту интересную книгу и убеждались в полезности приведенных там соотношений для решения технических проблем. Одной из двух значительных работ, опубликованных после 1923 г,, было экспериментальное подтверждение третьего закона, выполненное Джиоком и его учениками. Другим исследованием явилась разработка методов статистической механики для расчета термодинамических свойств идеального газа на основании первого и второго законов термодинамики. Сейчас нет никаких сомнений в том, что величины свободных энергий, полученные из термических данных и статистических методов расчета, можно с уверенностью использовать для предсказания состояния равновесия в системах. Тем не менее широкое применение термодинамики в органической химии до настоящего времени тормозилось двумя факторами. Использование неточных литературных данных или непонимание ограничений, налагаемых термодинамикой, вело к тому, что некоторые термодинамические выводы не соответствовали экспериментальным результатам. Это в свою очередь вызывало определенное недоверие к тем общим выводам, которые были сделаны на основе термодинамики. Другой причиной, ограничивающей применение термодинамического подхода к проблемам органической химии, являлся недостаток доступных численных значений свободных энергий. Данные но химической термодинамике настолько рассеяны в научной литературе, что без сводных таблиц было крайне трудно работать термохимикам, занимающимся практическими расчетами. Наряду с этим выявилась скудность данных для органических соединений, что было впервые отмечено Парксом и Хаффманом еще в 1932 г. в их оригинальной монографии Свободные энергии органических соединений . В этой очень полезной книге были полностью учтены оба отмеченных выше фактора. [c.13]

Применение спектроскопических и электронографических методов исследования, а также укследование теплоемкостей веществ позволило значительно уточнить п эедставление классической органической химии о свободном вращении групп атомов в молекулах вокруг осей ординарных связей. Результаты этих исследований привели к заключению о существовании не свободного, но более или менее заторможенного вращения или крутильных колебаний атомных групп вокруг осей ординарных связей. Экспериментальные и теоретические исследования в этой области позволили определить энергетический барьер, препятствующий свободному вращению, доказать существование поворотных изомеров молекул и установить связь заторможенного вращения и поворотной изомерии с рядом физико-химических свойств молекул и термодинамических величин соответствующих веществ — энергией образования, колебательным спектром, дипольным моментом, теплосодержанием, теплоемкостью, энтропией, свободной энергией и т. д. [6—12]. [c.50]

Исследования такого рода освещают, как зависят свободные энергии и энтальпии веществ от тех или иных структурных групп , образующих молекулу вещества. Таблицы, составленные Ремоло Циола, позволяют проследить такую зависимость сродства (логарифма Кр) от важнейших в органической химии структурных групп при температурах от 300 до 1000° К. Эти таблицы с необходимыми пояснениями их использования воспроизведены в монографии Введенского [Б — 4]. Там же изложен дополненный и развитый Введенским метод чешских исследователей Эрдеша и Черни вычисления термодинамических величин по подобию. Введенский так поясняет этот метод на примере вычисления температурной зависимости Ср четыреххлористого кремния по теплоемкости четыреххлористого углерода. Для I4 найдено [c.335]

В настоящее время термодинамические методы находят широкое применение в самых различных областях химии и химической технологии. Как исследователи, работающие в лабораториях, так и инженеры химики, в первую очередь инженеры-проектировщики, постоянно сталкиваются с необходимостью термодинамического рас смотрения различны.х вопросов. Каждый научный работник и каждый инженер, задумывающийся над осуществлением какой-либо новой химической реакции, прежде всего стремится узнать, возможна ли она термодинамически, т. е. насколько положение равновесия этой реакции сдвинуто в сторону образования интересующего его продукта. Пользуясь термодинамическими методами, можно рассчитать теплоты различных химических и физико-химических процессов, температуру, развивающуюся в двигателе, поршневом или реактивном, длину реактора, в котором интересующая нас реакция будет протекать до нужной глубины превращения исходны. веществ, и решить многие другие важные вопросы. По мере того как термохимия и наука о строении молекул накапливают все больше и больше конкретных данных, увеличивается и число вопросов, для которых можно, найти точное решение расчетным путем, не прибегая к экспериментальным исследованиям. Наряду с этим создается возможность отыскания различного рода закономерностей, помощью которых можно проводить вычисления, не имея соответствующих данных, но получая результаты с удовлетворительной для многих целей точностью. Этими обстоятельствами и объясняется широкое проникновение термодинамических вычислений в различные области химии. Б связи с этим книга Беннера Термохимиче-ские расчеты может оказаться полезной для различных кругов читателей. Инженеры найдут здесь простые методы расчета некоторых видов химической аппаратуры, химики-органики — расчеты равновесий важных органических реакций, студенты и аспиранты смогут познакомиться с основами вычислений термодинамических величин по спектроскопическим данным. К достоинствам книги относится конкретность изложения, наличие большого количества задач и примеров. Рекомендуя книгу Беннера всем желающим применять термодинамические методы на практике, мы никак не можем рекомендовать ее для изучения термодинамики. Основные законы термодинамики сформулированы автором во многих случаях недостаточно строго, а рекомендуя различные методы расчета, автор [c.5]

Прогнозирование скорости химических реакций методом линейных корреляций в настоящее время широко применяется в органической химии [16,56]. Являясь по сути полуэлширическим методом, он, однако, обосновывается рядом теоретических предположений, объединяемых как принцип линейных соотношений свободных энергий (ЛССЭ). В общем виде принцип ЛССЭ подразумевает существование линейных корреляций меладу термодинамическими величинами, характеризующими систему и параметрами, определяющими скорость реакции. Поскольку, однако, термодинамика химических взаимодействий определяется энергетикой и вероятностями перехода электронов, то принцип ЛССЭ также подразумевает линейные корреляции кинетических констант с квантовохимическими характеристиками участников реакции (см. раздел VI. 1). Ниже излагается применение к проблеме прогнозирования и подбора гетерогенных катализаторов более простых корреляционных зависимостей, аналогичных известным уравнениям Бренстеда, Гамметта — Тафта и Поляни—Воеводского — Семенова. [c.144]

Книга открывается обзором работ по кислотности углеводородов, написанным Стрейтвизером и Хэммонсом. Это одна из важных и интересных проблем физической органической химии. Величина кислотности может служить мерой стабильности соответствующих сопряженных оснований — карбанионов. В обзоре рассмотрены методы, позволяющие установить термодинамическую и кинетическую кислотность таких слабых кислот, какими являются углеводороды. В статье обобщены фундаментальные исследования Стрейтви-зера и его сотрудников и рассмотрены трудности на пути решения данной проблемы. [c.5]

Многие азотсодержащие органические соединения имеют промышленное значение ежегодное производство их составляет миллионы килограммов. Обзор химии и использования промышленных азотсодержащих соединений дан в работе Астла [28]. Учитывая, что целый ряд из описанных Астлом процессов лимитируется термодинамическими равновесиями, применение термодинамических расчетов к таким реакциям может оказаться весьма плодотворным. Но в отличие от технологии углеводородов, где термодинамика нашла самое широкое применение, эффективность такого подхода при рассмотрении азотсодержащих органических соединений сильно ограничена отсутствием точных данных о свободных энергиях. Паркс и Хаффман [1105] обсуждают значения свободной энергии для 24 азотсодержащих органических соединений, однако почти все величины, приводимые в этой работе, недостаточно надежны, а такие важные классы, как алифатические амины, нитрилы и нитросоединения, не представлены вовсе. Точные данные по этим и другим классам азотсодержащих соединений все еще весьма скудны, поэтому таблицы, помещенные в этой главе, содержат много оценок, полученных путем расчета с использованием констант (инкрементов). [c.517]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология