Термодинамический расчет реакции полимеризации диметилолмочевины - Химия курсовая работа

Главная

Химия
Термодинамический расчет реакции полимеризации диметилолмочевины

Зависимость изменения термодинамических величин от температуры. Метод Сато, Чермена Ван Кревелена, Андрена-Байра-Ватсона. Реакция радикальной сополимеризации. Определение температуры полураспада полиизопрена. Термодинамический анализ основной реакции.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Семестровая работа по дисциплине“ Особенности термодинамики и кинетики Высокомолекулярных соединений”
Расчет теплоемкости по формул добраца
Реакция радикальной сополимеризации
Определение температуры полураспада полиизопрена
Термодинамический анализ основной реакции
В данной работе проведен термодинамический расчет реакции полимеризации диметилолмочевины. Неизвестные термодинамические величины найдены с помощью методов приближенного расчета термодинамических свойств органических соединений и процессов синтеза высокомолекулярных соединений. Найдены значения теплоемкостей мономера и полимера, зависимости энтропии, энтальпии, энергии Гиббса от температуры. Также в работе проведен расчет радикальной сополимеризации полиизопрена с метакролеином, найдена температура полураспада
Провести расчет термодинамических функций, а также провести термодинамический анализ основной реакции поликонденсации диметилолмочевина.
H 2 N-C -NH 2 +2CH 2 O>HO-CH 2 -HN-C-HN-CH 2 -OH
Таблица 1 - Термодинамические свойства веществ
*Значения рассчитаны по методу Добратца ;
** - Значения рассчитаны по методу групповых вкладов
*** Значения рассчитаны по методу Сато и Шоу (для кристаллической и аморфной фаз полимера)
****метод введения попровок на замещение водорода группами -сн 3 и другими
?Н P °(т) = -7241.34.28-(28.11•Т)+(15.13•10 -3 •Т 2 )/2-(60.96•10 -6 •Т 3 )/3
?S P ? ( т) = -38.71-(28.11•Т•ln(Т))+(15.13•10 -3 •Т)-(60.965•10 -6 •Т)/2
?G P ?(т) = -142597.28-(28.11•Т•ln(Т))-(15.13•10 -3 •Т 2 )/2+(60.96•10 -6 • Т 3 )/6+423•Т ?C p = -1968.10+ 15,13•10 -3 Т -60,965•10 -6 Т 2
где Т - температура, К; R - универсальная газовая постоянная (R=8,31).
Расчет теплоемкости по формуле добраца(1):
С p ? = 4R + n r R/2 + + (3n - 6 - n r - )* / ,
где С p ? - теплоемкость газообразного мономера при низком давлении, кал/(моль*град); n r - число простых связей, относительно которых может иметь место внутреннее вращение; n - число атомов в молекуле; q i - число связей типа i; - общее число связей в молекуле; C ?, i , C ? , i - функции Эйнштейна для связей типа i.
Следовательно, n = 8; n r = 2; ? q i = 7, ( 3n-6-n r -) / = 1,3
Выбрав константы теплоемкости для уравнения C p ? = A + B*T + C*T? ( 1 ) из таблицы частот связей и констант по Мереблиану [], получим:
=2•(-0,501+3,695•10 -3 •Т-1,471•10 -6 •Т 2 ) +
+ (-0,778+2,721•10 -3 •Т-0,759•10 -6 Т 2 ) +
+ 4 (-0,04-0,121•10 -3 •Т+0,53•10 -6 Т2) =
=(-1,002+ 7,39•10 -3 Т-2,942•10 -6 Т2) +
+ ( -0,778+2,721•10 -3 Т-0,759•10 -6 Т 2 ) +
+ (-0,16 - 0,48•10 -3 Т+2,12•10 -6 Т 2 ) =
= -1,91+9,631•10 -3 Т-1,581•10 -6 Т 2
2(1,016+1,663•10 -3 Т-0,723•10 -6 Т2) +
+ (-0,034+3,22•10 -3 Т-1,341•10 -6 Т 2 ) +
+ 4(-0,74+3,73•10 -3 -1,404•10 -6 Т 2 ) =
= (2,032+3,326•10 -3 Т-0,846•10 -6 Т 2 ) +
+ (-0,034+3,22•10 -3 Т-1,341•10 -6 Т 2 ) +
+ (-2,96+14,92• 10 -3 •Т-5,616•10 -6 Т 2 ) =
= -0,962+21,466•10 -3 Т-7,803•10 -6 Т 2
С р °(T)=4(1,987)+2•1,987/2+(-1,94+9,631•10 -3 Т-1,581•10 -6 Т 2 )+
+1,3(-0,962+21,466•10 -3 Т -7,803•10 -6 Т 2 ) =
= 6,75814+ 73,2301•10 -3 Т-12,385•10 -6 Т(кал/моль•град).
С Р ° = 28,3+155,99•10 -3 Т-51,893•10 -6 Т 2 (Дж/моль•К).
Аналогично считается С Р для формальдегида
n = 4, n r = 0, ( 3n-6-n r -) / = 1
=2(-0,139+0,168•10 -3 Т+0,447•10 -6 Т 2 ) +
+ (-0,778+2,721•10 -3 Т-0,759*10 -6 •Т 2 ) =
=(-1,056+3,057•10 -3 Т-0,135*10 -6 Т 2 )
2(-0,579+3,741•10 -3 Т-1,471•10 -6 Т 2 ) +
+ (-0,034+3,22•10 -3 Т-1,341•10 -6 Т 2 ) =
= -1,192+10,702•10 -3 Т-4,283•10 -6 Т 2 (кал/моль*град).
С p ? = 4R + n r R/2 + + (3n - 6 - n r - )• / ,
= 4(1,987) + 0/2 + (-1,056+3,057•10 -3 Т-0,135•10 -6 Т 2 ) +
+ (-1,192+10,702•10 -3 Т-4,283•10 -6 Т 2 ) =
=5,7+13,759•10 -3 Т -4,38•10 -6 Т 2 (кал/моль*град).
В системе СИ: С Р ° = 23,883+57,6502•10 -3 Т -17,38•10 -6 Т 2 (Дж/моль*К).
Аналогично считается С Р для диметилолмочевины:
Следователно, n = 16; n r = 6; ? q i = 15, ( 3n-6-n r -) / = 1,4
4 С-Н, 1С=О, 2 N-H, 2С-О, 2O-H, 4С-N
= 2(-0,04-0,12•10 -3 Т+0,5•10 -6 Т 2 ) +
+ 4 (-0,139+0,168•10 -3 Т+0,447•10 -6 Т 2 )+
+ (-0,778+2,721•10 -3 Т-0,759•10 -6 Т 2 ) +
+ 2 (-0,458+3,722•10 -3 Т-1,471•10 -6 Т 2 )+
+ 2 (0-0,24•10 -3 Т+0,56•10 -6 Т 2 ) +
+ 4 (-0,501+3,695•10 -3 Т-1,471•10 -6 Т 2 )
= -4,334+24,897•10 -3 Т-5,617•10 -6 Т 2
2(-0,74+3,73•10 -3 Т-1,404•10 -6 Т 2 )
4(-0,579+3,741•10 -3 Т-1,471•10 -6 Т 2 )
+ (-0,034+3,22•10 -3 Т-1,341•10 -6 Т 2 )
+2 (-0,665+3,754•10 -3 Т-1,449•10 -6 Т 2 )
+2 (-0,819+3,563•10 -3 Т-1,267•10 -6 Т 2 )
+4 (1,106+1,663•10 -3 Т-0,723•10 -6 Т 2 )
= -2,734+46,93•10 -3 Т-18,357•10 -6 Т 2 )
С p ? = 4R + n r R/2 + + (3n - 6 - n r - )• / ,
= 4(1,987)+6(1,987)/2 + (-4,334+24,897 •10 -3 Т-5,617•10 -6 Т 2 )
+1,4(-2,734+46,93•10 -3 Т-18,357•10 - 6 Т 2 )
= 5,7474+90,599•10 -3 Т-31,3168•10 -6 Т 2 (кал/моль*град).
Или в систиме СИ: 24,081606+379,60981•10 -3 Т -131,217392•10 -6 Т 2 (Дж/моль*К).
Рассчитаем теплоемкость С p , T диметилолмочевина по методу Сато и Шоу
Предположим, что диметилолмочевина является идеальным газом, тогда используя таблицу находим:
Таблица 2 - Групповые вклады в мольную теплоемкость (при 298 K)
Температурная зависимость теплоемкости представлена в виде уравнений :
Из уравнений ( 2 ) и ( 3) получаем:
C p S (T) = (0,106 + 0,003•Т)•32,5 = 3,445+0,0975•T (кал/моль•град) или
C p S (T) = 14,4+0,41•T (Дж/моль•K)
C p L (T) = (0,64 + 0,0012•Т)•63,7 = 40,77 + 0,076•T (кал/моль•град) или
C p L (T) = 170,83 + 0,32•T (Дж/моль•K)
Значения теплоёмкостей диметилолмочевина , рассчитанные двумя разными
Способами, практически одинаковы (137,205 Дж/моль•К - по формуле добраца; 136,175 Дж/моль•К- Сато И Шоу), что позволяет говорит о надежности этих величен.
Предположим, что диметилолмочевина является идеальным газом.
Изменение энергии Гиббса в процессе реакции полимеризации диметилолмочевина определим по методу групповых вкладов с учётом поправки на изменение агрегатного состояния.
Предположим, что мономер и полимер являются идеальными газами.
Таблица 3 - Групповые вклады в изобарно-изотермический потенциал образования больших молекул
?G 298 (мочевина ) = -37600+65,07•298 = -18209,14 кал/моль
?G 298( формальдегида ) = - 47000 + 9,4•298= -44198,8 кал/моль
?G 298( диметилолмочевина ) = -120600 + 143,67•298 = -77786,43 кал/моль
?G? р = ?G? полимера - ?G? мономера (4) ;
?G? р = -120600 + 143,67Т-(-47000 + 9,4Т-37600 + 65,07Т) =-36000 + 69,2Т
С учетом поправки на фазовый переход из жидкого в аморфоное:
Энтальпия реакции ?Н ? 298 = -36000 кал/моль или -150840 Дж/моль Энтропия реакция ?S ? 298 = -69,2 кал/моль*K или -289,948 Дж/моль*K Энергия гиббса ?G р ,298 = -37971 кал/моль или -159100 Дж/моль
термодинамический сополимеризация полиизопрен реакция
? а = 5,7474 - (6,75814 + 5,7) = -6,71
?b = 90,599•10 -3 Т - (13,759•10 -3 Т + 73,2301•10 -3 Т) = 3,61•10 -3 Т
?с = -31,3168•10 -6 Т 2 - (-4,38•10 -6 Т 2 -12,385•10 -6 Т ) = -14,55•10 -6 Т 2
?C p = -6,71+ 3,61•10 -3 Т -14,55•10 -6 Т 2
в СИ: ?C p = -28,113 + 15,126•10 -3 Т-60,965•10 -6 Т 2
Реакция радикальной сополимеризации
Анализ проведем на примере метакролеина и изопрена.
Таблица 5 - Состав сополимера при различных долях мономеров.
Т.к. вероятно чередование звеньев, а не блоков. Полимер нерегулярный.
Т.к. вероятно чередование звеньев, а не блоков. Полимер нерегулярный.
Определение температуры полураспада полиизопрена
Является наименьшим значением, соответсвует графическому методу. Берем поправку на сопряжение С=C, 67 -15 =51.
Определим температуру полураспада полимера
Рассчитаем константы интегрирования для расчета термодинамических
Параметров отличных от стандартных:
?Н? р,298 = I 1 + ?аT + ?bТ?/2 + ?сТ?/3, ( 7 ) ;
где I 1 - постоянная интегрирования
I 1 = ?Н? р ,T - ?аT - ?bТ?/2 - ?сТ?/3 ( 8 ) ;
?G? 298 = I 1 - ?аТlnT - ?bТ?/2 - ?сТ?/6 + I 2 T, ( 9 ) ;
где I 2 - постоянная интегрирования
I 2 = (?G? 298 - I 1 + ?аТlnT + ?bТ?/2 + ?сТ?/6)/ T ( 10 ) ;
?S? т = I 3 + ?аlnT + ?bТ + ?сТ?/2 ( 11) ;
I 3 = ?S? 298 - ?аln298 - ?b•298 - ?с•298?/2 ( 12 ) ;
?Н? р, т = I 1 + ?аT + ?bТ?/2 + ?сТ?/3, ( 13 ) ;
?G? 298 = I 1 - ?аТlnT - ?bТ?/2 - ?сТ?/6 + I 2 T ( 14 ) ;
?S? т = I 3 + ?аlnT + ?bТ + ?сТ?/2 ( 15 )
Рисунок 1 -. Изменения энтальпии реакции поликонденсации от температуры
Рисунок 2 - Изменения энтропии реакции поликонденсации от температуры
Рисунок 3 - . Изменения энергии Гиббса реакции поликонденсации от температуры
Рисунок 4 - Изменение константы равновесия реакции поликонденсации в зависимости от температуры.
В работе были найдены теплоемкости веществ в жидком, аморфном и газообразном агрегатном состоянии. Найдена зависимость изменения Энергии Гиббса методом Чермена Ван Кревелена. Определены термодинамические функции методом Андерсена Байера Ватсона.
Проведен расчет приближенных термодинамических функций реакции полимеризации изопрена. Неизвестные термодинамические величины найдены с помощью методов приближенного расчета термодинамических свойств органических соединений и процессов синтеза высокомолекулярных соединений.
Нашли зависимость изменения термодинамических величин от температуры.
Из расчетов термодинамического анализа видно значения ?Н<0, следовательно, реакция является экзотермической. ?G>0 , реакция не протекает в прямом направлении. Значение k p уменьшается с ростом температуры, и при температуре 1000 К принимает значение меньше 1 ,поэтому реакцию целесообразно проводить в температуре Т ? 298 К.
1 Духанин, Г.П. Козловцев, В.А. Термодинамические расчеты химических реакций и процессов синтеза ВМС/ Г.П. Духанин, В.А. Козловцев/ ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - 96 с.
2 Казанская, А.С. Расчеты химических превращений/ А.С. Казанская, В.А. Скобло; под. ред Панченкова. - М.: Высшая школа, 1974. - 288 с.
3 Лебедев, Ю.А. Термохимия нитросоединений/ Ю.А. Лебедев, Е.А. Мирошниченко, Ю.К. Кнобель. - М.: Наука, 1970.
4 Кревелен, Д.В. Ван. Свойства и химическое строение полимеров/ Д.В. Ван Кревелен. - М.: Химия, 1976. - 114 с.
5 Карапетьянц, М.Х. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ: справочник / М.Х. Карапетьянц, М.Л. Карапетьянц. - М.: Химия, 1968. - 468 с.
Общая характеристика реакции полимеризации тетрафторэтилена. Расчет теплоемкости и других термодинамических параметров реагентов и продукта реакции. Схема построения самой длинной углеродной цепи и замещения групп. Изобарно-изотермический потенциал. курсовая работа [1,0 M], добавлен 13.12.2010
Спектроскопия как физический метод исследования веществ, его точность и широкое применение в различных областях химии. Термодинамические параметры реакции (константы равновесия, энтальпии и энтропии реакции) бис-ацетилацетоната меди (II) с пиридином. курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.03.2012
Свойства и применение ацетальдегида, методы получения. Электронная структура реагентов и продуктов реакции, термодинамический анализ, исходные данные для расчёта. Получение ацетальдегида, анализ факторов, влияющих на протекание реакции окисления этилена. дипломная работа [1,6 M], добавлен 08.12.2010
Расчет изобарно-изотермического потенциала. Расчет основных термодинамических функций. Оценка вероятности протекания химических реакций в заданных условиях и определение их направления, предпочтительности протекания одной реакции перед другой. курсовая работа [162,0 K], добавлен 18.04.2014
Порядок вычисления термодинамических функций. Описание физических, химических свойств вещества H2 и его применение. Вычисление термодинамических функций H0(T) - H0(0), S0(T), Ф0(T), G0(T) - G0(0) для заданного вещества Н2 в интервале температур 100-500К. курсовая работа [111,6 K], добавлен 09.09.2008
Уравнение химической реакции с использованием электронно-ионного метода. Определение потенциалов окислителя и восстановителя, направления протекания процесса, термодинамических характеристик H,S,G. Электронная формула элементов по 2 и 4 квантовым числам. курсовая работа [22,5 K], добавлен 25.11.2009
Расчет химического процесса синтеза циклогексанона: расходные коэффициенты, материальный и тепловой баланс. Термодинамический анализ основной реакции и константа равновесного состава реагирующих веществ. Расчет теплот сгорания и образования веществ. курсовая работа [1,3 M], добавлен 27.01.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Термодинамический расчет реакции полимеризации диметилолмочевины курсовая работа. Химия.
Реферат: Marco Polo Essay Research Paper Marco PoloWhile
Гормоны растений
Курсовая работа по теме Товарознавча оцінка якості продуктів кисломолочних йогуртних з включенням зернобобових
Реферат На Тему Пошук Партнерів, Підготування Та Проведення Переговорів Щодо Передачі Прав На Обєкти Права Інтелектуальної Власності
Отчет по практике по теме Горочные рельсовые цепи и путевые датчики
Сочинение по теме Преступление и наказание Печорина
Кинематика Материальной Точки Контрольная Работа 10 Класс
Реферат: Олександр Македонський
Учимся Писать Сочинение 10 Класс
Учебное пособие: Методические указания по выполнению дипломных работ (проектов) для студентов всех форм обучения павлодар 2010
Реферат: Ида
Использование Механических Передач В Механизмах Реферат
Реферат На Тему Історія Виготовлення, Виробництво Та Сучасний Стан Ринку Коньяку
Русский Язык Сочинение На Тему Листопад
Неформальные Молодежные Объединения Реферат
Реферат по теме Патентоведение: общие положения
Курсовая работа: Условия действительности и недействительности сделок. Скачать бесплатно и без регистрации
Заказать Дипломную Работу По Экономике
Дипломная Работа На Тему Влияние Акцентуаций Характера На Поведение Человека В Стрессовой Ситуации
Реферат Равновеликие Фигуры Скачать
Проектування та розробка баз даних надходження й продажу товарів у магазині - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа
Разработка автоматизированной информационной системы для аэропорта "Москва-Транзит" - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа
Нанотехнологии и нанороботы - Программирование, компьютеры и кибернетика реферат