ОЦЕНКА КРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И СТАНДАРТНЫХ ТЕМПЕРАТУР КИПЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКОГО РЯДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПА «СТРУКТУРА-СВОЙСТВО»
Аннотация
На основе скейлингова подхода предложены эмпирические QSРR-модели для прогнозов критической температуры, критического давления и критического объема углеводородов алкилароматического ряда через известные стандартные температуры кипения. Необходимость в разработке моделей связана с оптимизацией технологических процессов получения алкилбензолов. Скейлинговый закон всегда определяет только некоторую асимптотику, применимость которой, учитывая специфику системы, необходимо анализировать конкретно для каждого случая. Полученные в работе модели адекватно описывают критические параметры фазового перехода жидкость-пар. Кроме того, рассмотрен вариант, когда стандартная температура кипения соединения неизвестна или не может быть определена, т.к. температура деструкции вещества лежит ниже температуры кипения. В этом случае на основе метода «структура-свойство», произведена оценка стандартных температур кипения углеводородов алкилароматического ряда через топологический индекс Цветковича, который косвенно отражает энергетический спектр. Адекватность моделей подтверждается статистическими оценками. Установлено, что критические свойства (температура, давление и объем) линейно и экспоненциально зависят от стандартной температуры кипения. Средняя ошибка аппроксимации (среднее относительное отклонение расчетных значений от фактических) для всех критических свойств рассматриваемых углеводородов не превышает 2%. Результаты основного показателя, отражающего меру качества модели, не ниже 97%. Для выбора оптимальной в смысле сложности модели из нескольких альтернатив использовался информационный критерий Акаике. Предлагаемые модели могут использоваться для прогноза свойств новых соединений в органической химии, а также для расчетов критических свойств в химической технологии и нефтехимии.
Для цитирования:
Доломатов М.Ю., Ковалева Э.А., Гарипов Р.В. Оценка критических параметров и стандартных температур кипения углеводородов алкилароматического ряда с использованием принципа «структура-свойство». Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 6. С. 52-58. DOI: 10.6060/ivkkt.20256806.7175.
Литература
Vodenkova N.N., Leolko A.S., Nesterova T.N., Levanova S.V. IndeksyKovacs indices and normal boiling points of alkylbenzenes. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2005. V. 48. N 10. P. 33-39 (in Russian).
Chemistry and petrochemistry [Electronic source]. URL: http://rccnews.ru/Rus/Tenders/ ?ID=44082 (in Russian).
Polikhronidi N.G., Batyrova R.G., Abdulagatov I.M. Critical and Supercritical Phenomena in Benzene. Sverhkrit. Fluidy: Teoriya Praktika. 2019. V. 14. N 2. P. 73-104 (in Russian). DOI: 10.34984/SCFTP.2019.14.2.007.
Reid R.C., Prausnitz J.M., Sherwood T.K. The properties of gases and liquids. McGraw-Hill. 1977. 688 p.
Bazaev E.A., Bazaev A.R. Phase Transitions and Critical Properties of C3H7OH–C5H12 System. Tepmofizika Vysokikh Temparatur. 2022. V. 60. N 1. P. 38-45 (in Russian). DOI: 10.31857/S0040364422010136.
DolomatovM.Yu., Kovaleva E.A., Valeeva N.S., PaymurzinaN.Kh. Estimated forecast of critical volumes of alkylsubstituted naphthalenes in liquid-vapor phase transitions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 11. P. 57-64 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216411.6414.
Naumkin P.V., Toikka A.M., Nesterova T.N., Nesterov I.A., Shakun V.A. Theory and practice of alkyl aromatic hydrocarbon synthesis. 1. branched alkylbenzenes. Ind. Eng. Chem. Res. 2015. V. 54. N 35. P. 8629-8639. DOI: 10.1021/acs.iecr.5b02021.
He M., Liu Y., Liu X. Prediction of critical temperature and critical pressure of multicomponent mixtures. Fluid Phase Equilibr. 2017. V. 441. P. 2-8. DOI: 10.1016/j.fluid. 2016.11.017.
Raevskij O.A. Modeling of structure-property relationships. М.: Dobrosvet. 2015. 288 p. (in Russian).
Potapov A.A. Global fractal-scaling method and fractal paradigm in modeling of physical and technology processes and environments. Vest. Tambov Univer. Ser. Esst. Tekhnich. Nauki. 2013. V. 18. N. 5. P. 2645-2646 (in Russian).
Skvortsova M.I., Stankevich I.V., Palyulin V.A., Zefirov N.S. Molecular similarity concept and its use for predicting the properties of chemical compounds. Russ. Chem. Rev. 2006. V. 75. N 11. P. 961-979. DOI: 10.1070/ RC2006v075n11ABEH003616.
Muller H. Scaling as Fundamental Property of Natural Oscillations the Fractal Structure of Space-Time. Foundations of physics and geometry. 2008. P. 189-209 (in Russian).
Anisimov M.A., Gorodetskii E.E., Zaprudskii V.M. Thermo-dynamics of the critical state of individual substances. Sov. Phys. Usp. 1981. V. 24. P. 57–75. DOI: 10.1070/PU1981v024n01ABEH004612.
Patashinskii A.Z., Pokrovskii V.L. The renormalization-group method in the theory of phase transitions. Sov. Phys. Usp. 1977. V. 20. P. 31–54. DOI: 10.1070/PU1977 v020n01ABEH005315.
Yaws C.L. Yaws' Handbook of Thermodynamic and Physical Properties of Chemical Compounds. NewYork: Norwich. 2003. 779 p.
Nikitin E.D., Pavlov P.A., Popov A.P. GSSSD 268-2012. Tables of standard reference data. Critical temperatures and critical pressures of individual substances. М.: Russian Scientific and Technical Centre for Information on Standardiza-tion, Metrology and Conformity Assessment. 2012. 27 p. (in Russian).
Dolomatov M.Yu., Koledin O.S., Kovaleva E.A., Aubekerov T.M. Prediction the physicochemical properties of the components of hydrocarbon system using topological descriptors. Kazan: Izd. OOO “Innovats.o-izd. dom “Butlerov. Naslediye”. 2021. 164 p.
Dolomatov M.Y., Koledin O.S., Akhtyamova K.R. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 7. P. 96-103 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216407.6394.
Harary F. Graph Theory. M.: Lenand. 2023. 304 p.
Cheméo - High Quality Chemical Properties. [Электронный ресурс]. URL: https://www.chemeo.com/.
NIST Chemistry WebBook: NISTS tandard Reference Data-base Number 69. U.S. Department of commerce. 2023. [Electronic resource]. URL: https://webbook.nist.gov/chemistry/.
Ethermo Thermodynamic & Transport Properties Caculation Platform. [Электронный ресурс]. URL:http://ethermo.us.
Cavanaugh J.E. Unifying the derivations for the Akaike and corrected Akaike information criteria. Stat. Probabil. Lett. 1997. V. 33. N 2. P. 201-208. DOI: 10.1016/S0167-7152(96)00128-9.
