Расчет температуры самовоспламенения

Алгоритм расчета

 

       1. Определяем количество углеводородных цепей

 

m_ц = , где

 

m_ц – общее число цепей;

М_р – число концевых групп (-СН₃, -ОН, фенил – С₆Н₅). Фенильная группа может быть как концевой, так и в середине цепи.

 

       2. Определяем длину каждой цепи (количество атомов углерода) и среднюю длину цепи

                   l _ср = , где

С_i - количество атомов углерода в i-той цепи.

 

3. При определении С_i надо иметь в виду, что группа –ОН удлиняет цепь, а фенильная группа уменьшает ее на один атом углерода.

 

4. По таблицам приложений по средней длине цепи определяют температуру самовоспламенения.

 

Температуру самовоспламенения (в ⁰С) можно также рассчитать по формулам

 

t_св = 300 + 116 при l_ср£ 5

 

t_св = 300 + 38  при l_ср> 5.

 

       Задача 1.

       Рассчитать температуру самовоспламенения 2,2-диметилгексана.

           

Решение:Структурная формула вещества

₇

      СН₃

₁₂½_{3          4         5         6}

СН₃ – С – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₃

₈½

      СН₃

 

Число концевых групп М_р = 4, так как в молекуле содержится четыре группы –СН₃.

Тогда общее число цепей составит

 

m_ц = = 6.

 Находим длину каждой из шести цепей и среднюю длину

 

mi	1 – 6	7 – 6	8 – 6	1 – 7	1 – 8	7 –8
Ci	6	6	6	3	3	3

 

 

l _ср =  = 4,5

 

       По таблице приложения (Температура самовоспламенения (К) некоторых предельных УВ в зависимости от средней длины УВ цепи) определяем, что температура самовоспламенения равна 643 К.

 

       t_св = 300 + 116  = 382⁰С = 655 К.

 

       Задача 2.

       Рассчитать температуру самовоспламенения пропанола-2 (изопропилового спирта).

 

       Решение:

_{1          2        3}

                              СН₃ – СН – СН₃

                          ₄½

                                          ОН

 

Число концевых групп М_р = 3, так как в молекуле содержится две группы –СН₃ и одна группа –ОН.

Тогда общее число цепей составит

 

m_ц = = 3.

 

Находим длину каждой цепи

 

mi	1 –3	3–4	1–4
Ci	2+1	2+1	3

 

 

В цепях 1 – 3 и 3 – 4 содержится по два атома углерода и одна группа –ОН, которая удлиняет цепь на один атом углерода.

l _ср =  = 3

 

По таблице приложения  (Температура самовоспламенения (К) некоторых предельных спиртов в зависимости от средней длины УВ цепи) определяем, что температура самовоспламенения равна 706 К.

              t_св = 300 + 116  = 464⁰С = 737 К.

 

(Справочные данные 693 К)

 

       Задача 3.

       Определить температуру самовоспламенения 1-метил-4-этилбензола.

_{1               2                                      3          4}    

                      СН₃ –                         – СН₂ – СН₃

 

    М_р = 3, так как в молекуле две метильные и одна фенильная группа.

Тогда общее число цепей составит

 

m_ц = = 3.

 

Находим длину каждой цепи

 

mi	1 –4	1–2	2–4
Ci	3–1	1–1	2–1

 

Длина цепи уменьшается на один атом углерода, так как в нее входит фенильная группа.

              l _ср =  = 1,0

 

По таблице приложения  (Температура самовоспламенения (К) некоторых ароматических углеводородов в зависимости от средней длины УВ цепи) определяем, что температура самовоспламенения равна 712 К.

 

Задача 4.

Рассчитать температуру самовоспламенения нормальныхалканов (этана – нонана). Построить график зависимости температуры самовоспламенения от их положения в гомологическом ряду.

 

    Задача 5.

    Вычислить температуру самовоспламенения гомологов гептана. Сделать вывод о влиянии разветвления углеродной цепи на температуру самовоспламенения.

 

       Задача 6.

       Вычислить температуру самовоспламенения некоторых компонентов топлива. Сопоставить значения температуры самовоспламенения и октановых чисел этих веществ.

 

н -Бутан	91,0
Изобутан	99,0
н -Пентан	61,7
2-Метилбутан	90,3
2,2,3-Триметилбутан	101,0
1-Пентен	77,1
2-Метил-1-бутен	81,9
2-Метил-2-бутен	84,7
Бензол	111,6