Прогнозування найменших надмолекулярних структур алканів нормальної та ізомерної будови

Abstract

Розглянуто задачу адекватного прогнозування температур плавлення tmp вуглеводнів, як базової температури для багатьох практичних розрахунків, на основі моделювання їх надмолекулярної будови. Проаналізовано коливальність залежності tmp(nС) у гомологічних рядах алканів нормальної та ізомерної будови. Проведено огляд методик врахування у розрахунку параметрів властивостей речовини «парності-непарності» молекул за кількістю атомів карбону для алканів. Прийнято до розгляду найменшу структурну одиницю речовини у вигляді кластеру з певним координаційним числом. Використано для розрахунку tmp алканів ізомерної будови методику розрахунку їх середньої довжини lсер, розроблену для прогнозування температури самоспалахування. Показано, що залежності tmp від молекулярної маси кластеру для вуглеводнів та металів суттєво відрізняються. Зроблено висновок про визначальний вплив будови кластеру на tmp (лінійна будова для вуглеводнів та у вигляді кристалічної ґратки для металів). Розглянуто 3 методики розрахунку довжини кластеру на підставі значень lсер молекули та координаційного числа. Встановлено, що розрахунки на підставі параметрів однієї молекули дають недостатню кореляцію для tmp алканів – 0,92, після адаптації методики для визначення довжини кластеру досягнуто R2=0,984, врахування еквівалентної довжини кластеру підвищує R2 до 0,993. Показано, що розрахунок tmp повинен враховувати еквівалентну довжину nСeкв та молекулярну масу M кластеру. Розроблено комплексний параметр «легкість плавлення» як nСeквM0,2 та відповідну аналітичну залежність для tmp з R2=0,99 для 90 сполук рядів алканів нормальної та ізомерної будови, н-алкенів, н-алкінів та н-циклоалканів. Доведено опосередкованим шляхом наявність та визначальний вплив надмолекулярної кластерної будови речовини. Досягнуто можливість прогнозування tmp вуглеводнів з адекватним відбиванням коливальності залежності tmp(nС).