Термодинамические данные об углеводородах

Надежная оценка конечной степени чистоты углеводородов имеет большое значение, но иногда затруднительна. Для низших углеводородов полезные результаты может дать" метод, основанный на термодинамическом анализе кривой охлаждения, полученной калориметрическим путем [8] Для более высокомолекулярных углеводородов метод кривой охлаждения неприменим, так как скорость кристаллизации очень мяла. Иногда для полного затвердевания требуется неделя или больше. Для [c.502]

Термодинамика дает возможность выяснить температуру и давление, при которых данная реакция может протекать однако термодинамические расчеты могут служить лишь общим руководством, и при толковании термодинамических данных, относящихся к реакции циклизации парафиновых углеводородов, следует быть весьма осторожным. Особенно следует учитывать, что данные, имеющиеся в литературе относительно свободных энергий образования углеводородов, определены с достаточной точностью и надежностью лишь для первых членов гомологических рядов. Применение же более старых и недостаточно надежных данных может повести к значительным ошибкам. Кроме того, нельзя забывать, что термодинамика не дает никаких указаний относительно скорости реакции, а часто именно скорость является решающим фактором. Главное, что могут дать термодинамические расчеты, это те температурные пределы, в которых следует искать подходящий катализатор, благоприятствующий желательной реакции и тормозящий побочные, нежелательные реакции. [c.203]

Единой теории и общепринятых представлений о химическом механизме и физико-химических основах процесса образования углерода нз газовой фазы нет. Обзор существующих точек зрения содержится в книгах [6—9]. Однако каков бы ни был химический механизм процесса, он должен подчиняться физико-химическим закономерностям образования новой фазы. В частности, возникновение углерода в виде сажи должно подчиняться закономерностям образования новой дисперсной фазы, т. е. определяться двумя одновременно протекающими процессами образованием зародышей и их ростом. Причем лимитирующим должен быть процесс образования зародышей [10—12]. Таким образом, возникновение сажи аналогично образованию твердой дисперсной фазы при конденсации. В этом смысле механизмы образования сажи и снега аналогичны. Однако лежащая в основе образования сажи химическая реакция разложения углеводорода приводит к глубокому качественному различию процессов образования сажи и новой фазы при конденсации, протекающей в отсутствие химической реакции. Это различие определяется прежде всего механизмом образования зародыша. При конденсации зародышем являются возникающие в результате флуктуаций частицы, состоящие из нескольких молекул. Подобная частица не может быть зародышем сажевой частицы, так как она не может дать начало химической реакции, сопровождающейся выделением углерода. Такой частицей может быть только осколок молекулы, т. е. радикал. Причем этот радикал должен быть способен вступить в реакцию с исходной молекулой углеводорода с образованием нового, более тяжелого и богатого углеродом радикала. Это различие объясняется следующими причинами. При конденсации размеры зародыша определяются пересыщением системы. Если размеры частицы меньше критических, то равновесное давление пара над ней больше, чем давление в газовой фазе, и ее рост за счет конденсации невозможен. Такая частица термодинамически неустойчива и не только не может расти, но неизбежно должна распасться. [c.9]

Как видно из рис. 3.41, в случае адсорбции благородных газов (а также насыщенных углеводородов) цеолитами X и Y при малом (нулевом) заполнении положения наиболее глубоких потенциальных минимумов мало различаются [180, 182, 183]. Эти положения соответствуют местам наибольшей концентрации ионов кислорода на ребрах, образующих каркас этих цеолитов. Благодаря этому молекулы не встречают высоких барьеров при перемещении внутри кристаллов вдоль этих ребер. Этот вывод молекулярно-статистической теории адсорбции цеолитами X и Y подтверждается найденными методом ЯМР высокими коэффициентами самодиффузии (литературу см. в обзоре [185]). Благодаря этому при температурах газохроматографических измерений для низших алканов и алкенов можно получать равновесные термодинамические характеристики удерживания на цеолитах X и У. Хроматограммы этих углеводородов на цеолите показывают, что, как и на непористой ГТС, время удерживания не зависит от размера (небольшого) пробы. Только при соблюдении этих условий газовая хроматография на цеолитах может дать экспериментальные данные, которые можно использовать для корректирования параметров соответствующих атом-атомных потенциалов. В большинстве опубликованных работ по газовой хроматографии цеолитами термодинамическое равновесие не достигалось. Однако в последнее время газохроматографическим методом получены, по-видимому, достаточно надежные величины термодинамических характеристик адсорбции некоторыми катионными формами цеолитов А, X и У для низших -алканов и -алкенов- [74, 186]. [c.93]

Термодинамика. Термодинамическую вероятность протекания химической реакции определяют величиной изменения в процессе свободной энергии Гиббса. Реакция протекает слева направо при отрицательном значении энергии Гиббса. Для всех углеводородов, кроме ацетилена, с повышением температуры энергия Гиббса возрастает. Чем большим запасом свободной энергии обладает молекула, тем менее она стабильна, т. е. термодинамическая стабильность всех углеводородов (кроме ацетилена) с повышением температуры падает. Энергия Гиббса алканов и циклоалканов увеличивается быстро, алкенов и аренов — медленно. Вследствие этого соотношение термодинамической устойчивости углеводородов различных классов с температурой меняется при температуре до 227°С наиболее устойчивы алканы, при более высокой температуре—алкены, алкадиены, арены. Следовательно, для переработки алканов в алкены достаточно простого нагревания до высокой температуры. Однако алкены при любой температуре неустойчивы к вторичным реакциям, например, к полимеризации. Кроме того, даже при относительно низкой температуре термодинамически возможен распад углеводородов на элементы. Поэтому общее термодинамическое равновесие системы со временем сдвигается в сторону глубоких превращений (с образованием водорода, метана, смолы, кокса) и время становится одним из основных параметров, определяющих состояние системы. Конечный состав продуктов высокотемпературных процессов в значительной степени определяется кинетическими закономерностями. Если целью процесса является получение максимального выхода алкенов, то реакцию надо остановить в момент их наибольшей концентрации и не дать возможности системе приблизиться к конечному термодинамическому равновесию. [c.284]

Термодинамическая вероятность протекания химической реакции определяется величиной изменения в процессе свободной энергии Гиббса. Необходимым условием протекания реакции деструкции является отрицательное значение энергии Гиббса. Термические реакции протекают по радикальному механизму как цепные, так и не цепные. Вероятность протекания ионных реакций незначительная. Так, гетеролитичес-кий распад, например, связи С-С происходит с затратой энергии 1206 против 360 кДж/моль для гомолитического распада. Согласно радикально-цепной теории, при первичной стадии термического распада парафиновых углеводородов образуются два свободных радикала, которые могут дать начало реакционным цепям. Направление распада молекулы парафинового углеводорода на радикалы зависит от величины энергий связей, которые характеризуются теплотой их образования. [c.127]

Распределение изомерных углеводородов нефтей, как показано в работе [1], подчиняется определенным закономерностям процесс формирования нефтяных углеводородов направлен в сторону образования термодинамически более устойчивых структур. Вместе с тем полное равновесие не достигается. Обнаружение в нефтях заметных концентраций углеводородов, обладающих относительно малой устойчивостью, и их количественная оценка могут дать ценную информацию о генезисе нефти. С этой точки зрения определенный интерес представляет исследование закономерности распределения в нефтях алкилциклопентановых (АЦП) и алкилциклогексановых (АЦГ) углеводородов. При температурах, соответствующих условиям нефтеобразования, АЦГ более устойчивы, чем АЦП. В настоящее время имеются достаточно надежные данные (полученные с помощью газожидкостной хроматографии [1]) о содержании АЦГ и АЦП с числом атомов углерода ( с) в молекуле от 6 до 8 в различных нефтях и газовых конденсатах. Сведения о распределении этих углеводородов с //с >9 практически от-сутствуют из-за большого числа изомеров и сложности их разделения в условиях хроматографирования. [c.133]

То, что солюбипизованный бензол концентрируется главным образом на поверхности раздела мицелла - вода, а не в углеводородном ядре, может на первый взгляд показаться удивительным из-за отсутствия какой-либо ощутимой полярности у бензола. Однако если соображения, применимые к обычным поверхностям раздела, распространяют ся на мицеллы, то нетрудно дать термодинамическое обоснование этому факту. Жидкий бензол имеет меньшее межфазное натяжение на границе раздела с водой, чем жидкие алифатические углеводороды. Как и следует ожидать, измеренные межфазные натяжения на гр нице смесей гептана с бензолом и водой [ 59] указывают на некоторую поверхностную активность бензола в этой системе. Однако даже эта слабая поверхностная активность, если учесть величину поверхности мицелл додецилсульфата натрия, рассматриваемых как мельчайшие капли углеводорода, например гептана, приведет к тому, что количество бензола на поверхности при его низких конце -трациях в 4 раза превысит его количество в объеме [59]. Такое зн чительное влияние поверхности вытекает из чрезвычайно большой ппощади поверхности мицепл на единицу объема. Поэтому, если микроскопические термодинамические величины хотя бы приблизительно приложимы к мицеллярным системам, го поверхностная активность молекул солюбилизованного вещества становится чрезвычайно важным фактором, опредепяющим их положение и распределение в ми— [c.159]

В общем термодинамика с присущей ей самостоятельной методикой нащла очень небольшое применение в органической химии. Это объясняется в основном своеобразием превращений, наблюдаемых в органической химии большинство их протекает в виде ступенчатых и конкурирующих реакций. При этом реакционная система обычно совсем не стремится к конечному состоянию — термодинамически наиболее устойчивому, а превращения прекращаются на промежуточной ступени, при которой скорость дальнейшего превращения мала, а обычно даже неизмеримо мала. При многочисленных возможностях, часто достаточных для протекания превращения в различных направлениях, количественное соотношение компонентов конкурирующих реакций определяется в первую очередь не их термодинамической устойчивостью, а главным образом соотношением скоростей реакций, протекающих в различных возможных направлениях. Последние в свою очередь совершенно не зависят от разности свободных энергий начального и конечного продуктов. Если, например, при хлорировании 1-хлорбУтана образуется примерно 3% 1,1-, 17% 1,2-, 50% 1,3-, 25% 1,4-дихлорбутана, то это не определяется различной термодинамической устойчивостью изомеров дихлорбутана [70]. Приведем еще другой пример количественное соотношение о-, м-, п-нитротолуолов, устанавливающееся при нитровании толУола, совершенно не зависит от термодинамической устойчивости орто-, мета- и пара-изомеров. Для того чтобы начать и целенаправленно провести реакцию, органик в первую очередь должен знать соотношение скоростей реакций, что ему никак не может дать термодинамика. Только когда речь идет об установлении равновесия при высоких температурах, например при дегидрировании и расщеплении парафиновых углеводородов, термодинамика вступает в свои права. Но и при этом ее применение довольно часто ограниченно вследствие протекания конкурирующих реакций, поэтому обычно термодинамик а дает лишь общую ориентацию и непригодна для выяснения деталей. [c.30]