Определение геометрических размеров молекул изомеров октана

Введение

Введение Октановое число — показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Пути повышения октанового числа

Изомеризация Скелетная изомеризация – процесс изменения строения молекулы без изменения ее состава, происходит с помощью катализаторов.

Катализаторы Катализатор – химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции.

Цель работы - расчет размера молекул изомеров октана и сопоставление этой величины с диаметром пор наиболее распространенных типов цеолитных катализаторов Цель работы - расчет размера молекул изомеров октана и сопоставление этой величины с диаметром пор наиболее распространенных типов цеолитных катализаторов

Изомеры октана Октаны - углеводороды состава С8H18 (18 изомеров)

Приближения и допущения: Приближения и допущения: Углы между любыми связями С-С и С-Н одинаковы (угол a) и равны 109,45۫۫’. Длина связи углерод-водород равна 1,09 Å (связи синего цвета). Длина связи углерод-углерод равна 1,54 Å (связи розового цвета). Радиус атома водорода равен rН = 0,37 Å. При расчетах все числа сокращались до сотых. Используемые формулы и соотношения: Для расчета геометрических размеров молекул в нашей работе мы использовали следующие формулы: Теорема Пифагора: с2=a2+b2, где с-гипотенуза прямоугольного треугольника, а и b-катеты (1). Теорема косинусов: a2 = b2 + c2 − 2·b·c·cosےα, где ά-угол, противолежащий стороне а (2). Радиус вписанной окружности правильного треугольника, выраженный через его сторону t равен r=√3/6*t. Диагональ прямоугольника, вписанного в окружность, равна диаметру этой окружности.

Ход работы Для каждой из молекул строилась ее проекция на плоскость, для расчетов выбиралась проекция, имеющая наименьшие геометрические размеры. В выбранной проекции рассчитывалось расстояние между наиболее удаленными точками. Вычисления проводились исходя из данных о длинах связей, определенных как расстояния между центрами атомов, затем учитывался размер концевых атомов водорода. На последнем этапе работы сравнивались размеры молекул с размерами пор цеолитных катализаторов.

Проекции всех молекул октана

Пример 1. 2,2,4-триметилпентан

2,2,4-триметилпентан

Минимальный размер поперечного сечения молекул изомеров октана

Катализаторы

Сопоставление результатов

Результаты работы На основе данных об углах и длинах связей рассчитаны размеры поперечного сечения основных молекул изомеров октана. Сопоставлены размеры поперечного сечения молекул октанов и пор трех цеолитных катализаторов. Цеолиты типа Beta могут быть использованы в процессе изомеризации н-октана, в то время как для цеолитов типа морденит и ZSM-5 размер пор недостаточен для образования наиболее разветвленных молекул октанов.