Энтальпия образования индивидуальных веществ. Прогнозирование энтальпии образования методом Бенсона
Таблица 1.6
Тип атома или группы |
Количество атомов или групп данного типа |
Парциальный вклад, кДж/моль |
Вклад в свойство, кДж/моль |
1,3,5,7,9-Декапентаин | |||
Ct–(H) |
2 |
112,72 |
225,44 |
Ct–(Ct) |
8 |
123,78 |
990,24 |
Аддитивная составляющая свойства |
10 |
1215,68 | |
|
1215,68 |
Для атомов углерода при тройной связи принят символ Ct при расчете аддитивной составляющей свойства. В первом окружении атома Ct за пределами тройной связи находится только один атом или одна группа (табл. 1.2, подраздел “Сt группы”).
Суммарное количество парциальных вкладов в свойство алкинов равно числу углеродных атомов в молекуле. Например, для 3-метил-1-пентина будем иметь: 1 группу Ct-(H), 1 группу Ct-(C), 1 группу CН-(2С,Ct), 1 группу CН2-(2C), 2 группы CН3-(C).
При расчете поправок на гош-взаимодействие для насыщенной части молекулы учитываются все неконцевые углерод-углеродные связи, начиная с связи.
Ароматические углеводороды
Прогнозирование ароматических углеводородов состоит в вычислении аддитивной составляющей энтальпии образования и введении поправок:
· на взаимодействие заместителей, находящихся при соседних углеродных атомах в ароматическом ядре;
· на гош-взаимодействие для насыщенной части молекулы; расчет производится аналогично рассмотренному выше подходу.
Для ароматических атомов углерода используются две разновидности символов: Cb и Cp (табл. 1.1). Атом Cb единообразно связан тремя углерод-углеродными связями с соседними атомами ароматического ядра. Эта информация вынесена в символ, поэтому в первом окружении атома Cb указывается только одна группа, находящаяся за пределами ароматического ядра. Атом Cp, являющийся узловым в соединениях с конденсированными ароматическими ядрами, может иметь в ближайшем окружении три различных атома. Как минимум один из них также является узловым. Два других могут быть либо неузловыми ароматическими углеродными атомами (Cb), либо узловыми (Cp). Парциальные вклады в свойство для указанных комбинаций атомов различны, что отражено в табл. 1.2 (подраздел “Ароматические Сb и Сp группы”).
Суммарное количество парциальных вкладов в свойство при расчете его аддитивной составляющей равно числу углеродных атомов в молекуле. Например, аддитивная составляющая 1,3,5-триметилбензола будет слагаться из парциальных вкладов типа Cb–(C) - 3 шт., Cb–(H) - 3 шт., CH3–(Cb) -3 шт.
При расчете поправок на гош-взаимодействие учитываются все неконцевые углерод-углеродные связи, начиная с связи. Взаимодействия типа “гош-алкил-фенил” или “гош-фенил-фенил” считаются (в редакции [5]) незначимыми. Опыт нашей работы с алкилароматическими углеводородами показывает [25], что это является лишь некоторым приближением. Значения указанных эффектов чувствительны к наличию заместителей в положениях “2” фенильного фрагмента даже при относительно малом эффективном объеме этих заместителей.
Для поправок, учитывающих взаимодействие алкильных заместителей, находящихся при соседних углеродных атомах ароматического ядра, приводится в редакции [5], как и в [6, 7], всего одно значение (табл. 1.2, подраздел “Поправки цис-, орто/пара взаимодействия”), которое вычислено, на наш взгляд, на базе сведений только для метилбензолов. На основании исследования химического равновесия было показано, например в [25, 26], что значения указанных эффектов изменяются на порядок и более при переходе от метильных к третбутильным заместителям. По этой причине набор орто-поправок, определенных нами по экспериментальным данным и охватывающий достаточно широкий диапазон возможных комбинаций заместителей, представлен в табл. 1.11 раздела 1.1.2.
Особенности расчета ароматических углеводородов иллюстрируются примерами, приведенными в табл. 1.7.
Таблица 1.7
Тип атома или группы |
Количество атомов или групп данного типа |
Парциальный вклад, кДж/моль |
Вклад в свойство, кДж/моль |
1,2-Дигидронафталин | |||
CH2–(С,Cb) |
1 |
-20,34 |
-20,34 |
CH2–(C,=C) |
1 |
-19,92 |
-19,92 |
=CH–(C) |
1 |
35,96 |
35,96 |
=CH–(Cb) |
1 |
28,38 |
28,38 |
Cb–(=C) |
1 |
23,78 |
23,78 |
Cb–(C) |
1 |
23,06 |
23,06 |
Cb-(H) |
4 |
13,81 |
55,24 |
Аддитивная составляющая свойства |
10 |
126,16 | |
|
126,16 | ||
1,4-Дигидронафталин | |||
CH2–(Сb,=C) |
2 |
-17,96 |
-35,92 |
=CH–(C) |
2 |
35,96 |
71,92 |
Cb–(C) |
2 |
23,06 |
46,12 |
Cb-(H) |
4 |
13,81 |
55,24 |
Аддитивная составляющая свойства |
10 |
137,36 | |
|
137,36 | ||
Перилен | |||
Cp–(3Cp) |
2 |
6,28 |
12,56 |
Cp–(Cb,2Cp) |
4 |
15,49 |
61,96 |
Cp–(2Cb,Cp) |
2 |
20,09 |
40,18 |
Cb-(H) |
12 |
13,81 |
165,72 |
Аддитивная составляющая свойства |
20 |
280,42 | |
|
280,42 |