Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Файлы

Виноградова М.Г., Артемьев А.А.

Статья в формате PDF

148 KB

Обеспечение качества образования - одна из главных задач современности. Сейчас в эпоху научно-технического прогресса, глобальных интеграционных процессов в науке и культуре вузовское образование должно обладать способностью к опережающему развитию, быть научным и опираться на последние достижения науки и техники.

Этому способствует проведение фундаментальных исследований в вузах с привлечением студентов и аспирантов.

В настоящее время кафедрой естественнонаучных дисциплин Тверского института экологии и права и кафедрой физической химии Тверского государственного университета ведутся работы по проекту РФФИ №07-03-96403-Центр-а «Термохимическая кинетика радикальных реакций: математическое моделирование».

Проект направлен на выявление закономерностей, связывающих тепловые эффекты, энергии активаций, логарифмы констант скоростей радикальных реакций распада и замещения со строением исходных частиц, а также на разработку количественных методов расчета и предсказания указанных величин.

Нами проведен анализ состояния числовых данных по термохимическим характеристикам радикальных реакций распада и замещения в органических соединениях, выведен ряд рабочих формул, пригодных для массового расчета и прогнозирования энергий связей, тепловых эффектов, энергий активаций, логарифмов констант скоростей радикальных реакций распада и замещения в рядах мало изученных и не изученных соединениях, таких как:

ЭН_4-l Х_l , ЭН_4-l-m Х_lY_m , ... ; ЭН_3-l Х_l , ... ; ЭН_2-l Х_l , ...

ЭН_3-l Х_l - ЭН_{3-l ´} Х_{l ´} , ... , ЭН_3-l-m Х_lY_m - ЭН_{3-l ´-m´} Х_{l ´}Y_{m ´} , ...

(Э = С, Si, Ge, Sn, ... ; Х,Y,... = D, T, F, Cl, Br, I, CH₃, NO₂ , ... ).

Тепловые эффекты реакций вида

ЭН_4-lХ_l Þ ЭН_3-lХ_l + Н, ЭН_4-lХ_l Þ ЭН_4-lХ_l-1 + Х

R + ЭН_4-lХ_l Þ RH + ЭН_3-lХ_l , M + ЭН_4-lХ_l Þ MX + ЭН_4-lХ_l-1

(Э = С, Si, ... ; Х = F, Cl, ... ; R = D, Cl, CH₃, ... ; M = Na, ... ).

есть не что иное, как энергии разрыва связей в исходной молекуле

q_D^{(1) l} = a _D⁽¹⁾ +b_D⁽¹⁾l+c_D⁽¹⁾l² (l = 0, 1, 2, 3), q_D^{(2) l} = a _D⁽²⁾ +b_D⁽²⁾l+c_D⁽²⁾l² (l = 1, 2, 3, 4).                            (1)

q_s^{(1) l} = a _s⁽¹⁾ +b_s⁽¹⁾l+c_s⁽¹⁾l² (l = 0, 1, 2, 3), q_s^{(2) l} = a _s⁽²⁾ +b_s⁽²⁾l+c_s⁽²⁾l² (l = 1, 2, 3, 4).                    (2)

где a_D⁽¹⁾, b_D⁽¹⁾, c_D⁽¹⁾, a_D⁽²⁾, b_D⁽²⁾, c_D⁽²⁾ - некоторые параметры.

В таком же виде можно представить энергии активаций.

На основе полученных формул, проведены численные расчёты по ряду термохимических характеристик: средним энергиям связей, энергиям разрыва связей, тепловым эффектам и энергиям активаций, логарифмам констант скоростей радикальных реакций.

В табл. 1 и табл. 2 показаны экспериментальные данные [1,2] и предсказанные значения соответственно энергии разрыва связей метилзамещённых силана и энергии активаций и логарифмы констант скоростей реакций радикального замещения. Звездочкой здесь помечены значения, вычисленные нами с использованием квадратичной (частично линейной) зависимости.

Анализ экспериментальных данных позволил выявить некоторые закономерности в рядах однотипных реакций [3,4], построить графические зависимости «Свойство - степень замещения» и др. В дальнейшем планируется проведение квантовомеханических расчетов реперных соединений при помощи методов квантовой
химии.

Полученные результаты можно использовать при проведении термохимических и др. расчетов исследуемых веществ и при подготовке справочных изданий. Нами они также применяются при подготовке учебных пособий и монографий, а также при чтении ряда общих и специальных дисциплин.

Таблица 1. Энергии разрыва связей во метилзамещённых силана (в кДж/моль)[1]

Таблица 2. Энергии активаций и логарифмы констант скоростей реакций Na+(СН₃)_lCl_mH_3-l-mC-ClÞ(СН₃)_lCl_mH_3-l-mC+NaCl (T= 548 K)

Таким образом, проводимые исследования являются актуальными. Они позволяют решить ряд задач стоящих перед термохимической кинетикой и химической термодинамикой, способствуют развитию вузовской науки, приобщению студентов и аспирантов к научной работе.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 07-03-96403-рЦентр-а)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Гурвич Л.В., Карачевцев Г.В., Кондратьев В.Н. и др. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону.- М.: Наука, 1974. 351с.
2. Кондратьев В.Н. Константы скорости газофазных реакций. М.: Наука, 1971. 352 с.
3. Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г. Энергия химических связей: основные закономерности и методы расчета: Обзор //Вестн. ТвГУ. Сер. Химия.2006.№ 3. С.5-39.
4. Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г., Соколов С.А. Энергетика реакций радикального распада// Успехи современного естествознания. 2007, № 8. С. 49

Библиографическая ссылка