Введение к работе
Актуальность темы. Наиболее изученным классом индивидуальных органических соединений являются н-алканы, по которым имеется обширная информация в научной, патентной литературе и справочных изданиях. В меньшей степени изучены двух- и многокомпонентные системы из н-алканов. Исследование таких систем требуют применения соответствующей криогенной аппаратуры при использовании хладогентов твердого СОг или жидкого азота. Также изучение двух- и многокомпонентных систем из н-алканов осложняется существованием различных, в том числе ротационных, структур. Еще менее изучены фазовые равновесия н-алканов с циклоалканами, аренами и галогенпроизвод-ными углеводородов. Предельные углеводороды широко применяются в качестве теплоносителей, теплоаккумулирующих веществ, а также в качестве растворителей. Однако, они имеют невысокую растворяющую способность по отношению к полимерам. Галогенпроизводные углеводороды, в том числе тетра-хлорэтен (тетрахлорэтилен), применяется в качестве растворителей в машиностроительной, лакокрасочной, текстильной отраслях промышленности. При выборе оптимального состава растворителя к нему предъявляют ряд требований: высокая растворяющая способность и избирательность, однородность состава, низкая температура плавления для применения в условиях экстремально низких температур, низкие значения пожаро- и взрывоопасности. Разработка смесевых растворителей, имеющих высокую растворяющую способность, низкую температуру плавления и не обладающих стойким запахом, является важной задачей. Изучение фазовых равновесий в системах из н-алканов и тетрахлорэтена, бензола, тетрахлорметана позволит получить данные о фазовых соотношениях в двойных системах с участием неполярных (малополярных) компонентов с молекулярными кристаллическими решетками, а также выявить составы, перспективные для применения в условиях низких температур в качестве растворителей.
Цель работы - расчет, экспериментальное исследование рядов двухком-понентных систем из тетрахлорэтена и н-алканов и выявление фазовых равновесий в них.
В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:
Разработка методики исследования систем из н-алканов с постоянным компонентом ряда (тетрахлорэтеном) и реализация ее в алгоритме.
Формирование рядов двухкомпонентных систем на основе тетрахлорэтена и н-алканов, в которых постоянный компонент - тетрахлорэтен, а второй
компонент представлен членами гомологического ряда от н-декана до н-эйкозана.
Прогнозирование типа диаграмм плавкости двойных систем и их расчет различными методами.
Исследование двухкомпонентных систем методом низкотемпературного дифференциального термического анализа (НДТА) и калориметрии ДСК и построение фазовых диаграмм.
Прогнозирование растворяющей способности двухкомпонентных эвтектических составов на основе н-алканов и тетрахлорэтена.
Научная новизна работы. Предложен алгоритм исследования рядов двойных систем н-СпН2п+2 - постоянный компонент, в рамках которого впервые рассчитаны ликвидусы 11 двухкомпонентных систем на основе тетрахлорэтена и н-алканов (н-СпН2п+2 где n=l0...20) с использованием уравнения Шредера - Ле Шателье, изотермическим, изоконцентрационным и интерполяционным методами. Построены фазовые диаграммы 13 систем и описаны фазовые равновесия в них. Определены составы и температуры плавления смесей, отвечающих точкам нонвариантных равновесий, энтальпии плавления эв-тектик в четырех системах и рассчитаны энтропии плавления эвтектических составов. На два состава поданы заявки на патенты.
Практическая значимость работы. Предложена методика исследования рядов систем из н-алканов с постоянным компонентом тетрахлорэтеном, реализованная в алгоритме. Исследования фазовых диаграмм позволили выявить ряд эвтектических составов, которые могут быть использованы в качестве растворителей и обезжиривателей для машиностроительной, текстильной и нефтяной промышленности, а также для пополнения баз данных по фазовым диаграммам двойных систем с участием н-алканов. Предложенный алгоритм может быть использован для исследования других рядов с участием н-алканов и одним постоянным компонентом.
Основные положения, выносимые на защиту:
- прогнозирование фазовых диаграмм и расчет эвтектических составов
двухкомпонентных систем с участием тетрахлорэтена и н-алканов;
методика исследования рядов органических систем из н-алканов и постоянным компонентом - тетрахлорэтеном;
результаты исследований 13 двухкомпонентных систем, в которых в качестве постоянного компонента выступает тетрахлорэтен, а второй представлен члемами гомологического н-СпН2П+2 где n=l0...20, бензолом и тетрахлормета-ном;
составы и температуры плавления выявленных эвтектик и их свойства.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на: XX Российской молодежной научной конференции, посвященной 90-летию Уральского государственного университета им A.M. Горького «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 20-24 апреля 2010 г.), IX Международном Курнаковском совещании по физико-химическому анализу (Пермь, 2010 г.), . IV Международной конференции «Экстракция органических соединений» ЭОС-2010 (Воронеж, 20 - 24 сентября 2010 г), конференции «Бутлеровское наследие» (Казань, май 2011 г.)
Публикации. По содержанию диссертации опубликовано 10 печатных работ, включая 1 монографию, 6 статей, из которых 4 статьи в ведущих рецензируемых периодических изданиях и 3 тезисов докладов.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста, включая 28 таблиц, 83 рисунка и состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка из 110 наименований.
