Text
                    14—3—4
В книге изложены основы термодинамического анализа и расчетов
химических процессов.
Первые восемь глав посвящены теории и практике расчета
термодинамических величин — теплоемкости, тепловых эффектов,
теплосодержания, энтропии ит. д. Методика и техника вычислений иллюстрируются
большим количеством примеров решения практических задач.
В главах IX—XVIII дан обзор отечественной и зарубежной научной
литературы в области экспериментального и теоретического
исследования равновесий химических реакций- Из всего критически отобранного
материала и на основе наиболее достоверных данных осуществлен
термодинамический анализ процессов химической переработки нефтяных и
природных газов. Этот раздел содержит результаты большого числа
расчетов, выполненных автором и оформленных в виде графиков, таблиц,
конкретных рекомендаций по выбору оптимальных условий для
осуществления многих нефтехимических процессов производства полупродуктов
и мономеров.
В XIX главе дана сводка наиболее достоверных величин
термодинамических функций, необходимых для расчета равновесий химических
реакций, теплотехнических расчетов аппаратуры и других целей.
Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников,
работающих в исследовательских и проектных институтах, в цехах и
лабораториях заводов.


ПРЕДИСЛОВИЕ Контрольные цифры развития народного хозяйства СССР на 1959— 1965 гг., утвержденные XXI съездом КПСС, и постановление Майского Пленума ЦК КПСС A958 г.) «Об ускорении развития химической промышленности и особенно производства синтетических материалов и изделий из них для удовлетворения потребностей населения и нужд народного хозяйства» предусматривают необходимость наиболее полного и комплексного использования богатых ресурсов химического сырья, особенно природных и попутных газов, газов нефтепереработки продуктов коксохимических предприятий. При современном уровне и методах переработки нефти в нашей стране одновременно с основными целевыми продуктами топливного характера (назначения) — авто- и авиабензины, керосин, реактивные топлива, различные масла и т. д. — получается до 15—18% (в расчете на перерабатываемое сырье) нефтяных газов, являющихся прекрасным сырьем для многих химических производств. Если учесть перспективы дальнейшего развития добычи и переработки нефти на ближайшие 5—10 лет, а также широкое вовлечение в производство химических продуктов ряда других источников сырья, таких как попутный и природный газы, то легко себе представить, какими поистине неисчерпаемыми сырьевыми ресурсами располагает наша страна. По самым ориентировочным подсчетам уже в 1958 г. количество такого сырья определялось цифрой свыше 10 млн. т в год, а в ближайшие годы эта цифра увеличится в несколько раз. Для того чтобы использовать эти богатейшие источники сырья наиболее рационально и в сжатые сроки, продусматривается проведение в широких масштабах научно-исследовательских, проектио-конструктор- ских и опытных работ в области химии, по созданию высокопроизводительных экономичных процессов получения и переработки синтетических материалов и других химических продуктов. В рещении важной народнохозяйственной задачи — ускорения развития химической промышленности — призваны сыграть большую роль теоретические исследования в области химии. Значительное место в этих исследованиях бесспорно принадлежит химической термодинамике и особенно учению о равновесиях химических реакций. Изучение равновесий химических реакций представляет принци- пиальныц теоретический интерес, так как на основании данных о равновесии и термодинамических величинах можно судить о ряде деталей строения молекулы и глубже вникнуть в сущность химических превращений. С практической точки зрения изучение термодинамики реакций является задачей большой важности, так как данные, получаемые в ре- 1*
Предисловие зультате подобного рода исследований, позволяют определить зависимость выходов продуктов реакций от условий проведения процесса, выявить наиболее оптимальные условия и, следовательно, научно обоснованно решать задачу разработки высокопроизводительных и экономически эффективных процессов. Около десяти лет назад нами была написана монография: «Термодинамические расчеты процессов топливной промышленности» (Гостоптех- издат — 1949 г.). В указанной монографии основное внимание было уделено термодинамике реакций между углеводородами и только частично были затронуты процессы газификации твердых топлив и в весьма сжатой форме были представлены данные об органических соединениях, содержащих кислород (спирты, кислоты и некоторые другие). В 1956 г. была начата работа по подготовке второго издания книги и стало совершенно ясно, что она должна быть подвергнута коренной переработке, а содержание ее значительно расширено. В связи с этим главы «Химическое равновесие в жидкой фазе» и «Экспериментальные методы определения констант равновесия)) полностью исключены из книги. Далее, имея в виду, что теоретические основы и методы расчета термодинамических величин по молекулярным константам и спектроскопическим данным достаточно широко освещены в отечественной и зарубежной литературе, автор счел возможным полностью переработать и резко сократить главу «Статистические методы расчета термодинамических величин», ограничившись лишь весьма кратким изложением основных формул, необходимых для расчетов, и примерами, иллюстрирующими технику вычислений. Из первого издания книги также полностью исключена последняя глава «Сводка экспериментальных и вычисленных термодинамических величин», содержащая на сегодня уже несколько устаревшие данные. Таким образом, в результате переработки монографии из книги первого издания часть материала была исключена и написаны шесть новых глав: Глава VII — Статистические методы расчета термодинамических величин; Глава VIII — Приближенные методы расчета термодинамических величин; Глава XI — Реакции синтеза важнейших мономеров; Глава XVII — Реакции синтеза аммиака, синильной кислоты, амидов, нитрилов и некоторых других азотсодержащих органических соединений; Глава XVIII — Реакции гидрохлорирования. Практически заново составлена последняя заключительная глава XIX «(Сводка экспериментальных и вычисленных термодинамических величин элементов, простейших газов, углеводородов, а также органических соединений, содержащих кислород, азот, серу, галоиды». Главы I, II, III, IV, V, VI, IX, X, XII, XIII, XIV, XV и XVI переработаны и дополнены некоторыми новыми сведениями. Такое значительное изъятие (до 45%) материала из первого издания книги позволило автору включить во второе издание большой новый Экспериментальный и теоретический материал, появившийся в отечественной и зарубежной научной литературе за последние десять лет, $ также изменить название книги.
Предисловие Значительное место отведено расчету равновесий реакций синтеза важнейших мономеров и полупродуктов, являющихся исходным сырьем для производства различных высокомолекулярных продуктов и пластиков; в их числе ацетилен, этилен, пропилен, дивинил, изопрен; ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы и другие; алкилбен- золы — стирол, вииилнафталин; альдегиды — кетоны, кислоты, спирты, некоторые азотсодержащие соединения и др. Книга, по всей вероятности, не лишена недостатков, поэтому автор будет признателен всем лицам и организациям, которые сочтут необходимым сообщить ему свои критические замечания. В заключение считаю своим приятным долгом выразить благодарность Комиссии по химической термодинамике при Президиуме Академии наук СССР (председатель — член-корреспондент Академии наук СССР Я. И. Герасимов) за просмотр и критику плана книги и профессору М. С. Немцову за ряд ценных указаний и советов во время моей работы над рукописью при подготовке ее к изданию. Выражаю благодарность также 3. Т. Введенской за помощь, оказанную мне при оформлении рукописи.
ГЛАВА I СКРЫТЫЕ ТЕПЛОТЫ. ТЕПЛОЕМКОСТИ 1. ТЕПЛОТА, ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ, ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ С современной точки зрения энергия — форма движения материи. В соответствии с формой движения различают тепловую, механическую, химическую, лучистую, кинетическую и другие виды энергии. Всякая система (тело или группа тел, находящихся во взаимодействии и мысленно обособленных от окружающего мира) при заданных условиях обладает вполне определенным запасом энергии. В термодинамике принято полный запас энергии системы называть внутренней энергией системы; при этом подразумеваются как тепловая, так и химическая энергия. Обычно изменение внутренней энергии измеряют при переходе системы из одного состояния в другое или определяют избыток внутренней энергии системы в данном состоянии по сравнению с энергетическим запасом ее в каком-либо стандартном состоянии. Математическим выражением первого закона термодинамики является уравнение A) где Q — количество тепла, полученное системой; U — увеличение внутренней энергии системы; А — работа, совершенная системой. При пользовании уравнением A) следует иметь в виду, что количество тепла Q считается положительным, когда оно сообщается системе; работа А считается положительной, если она совершается системой против внешних сил, и изменение внутренней энергии U — положительно, если энергетический запас системы возрастает. Если поглощение теплоты системой происходит при постоянном объеме, то изменение внутренней энергии Qv =U2- Uv B) так как в этом случае система не совершает работы (dV = 0) и, следовательно, поглощенное системой тепло эквивалентно изменению ее внутренней энергии. Например, плавление 1 г льда сопровождается изменением внутренней энергии, равным AU=U2-Ux = ky C) где U2 и Ut — внутренняя энергия 1 г воды и льда; % — скрытая теплота плавления.
Скрытые теплоты. Теплоемкости Изменение объема системы в данном случав столь незначительно, что им можно пренебречь. Теплота, поглощенная системой при постоянном давлении, равна QP = U%-UX + P{V%-V& D) где Р (V2 — Vi) — работа, совершенная системой в результате изменения объема. Функция, изменение которой равно Qp = U2 — Ux + Р (V2 — Fx), была названа тепловой функцией и обозначается буквой Н H=U + PV. E) В инженерной практике эту функцию часто называют теплосодержанием системы (полное тепло). При выполнении технологических расчетов теплосодержание системы при 0° С и атмосферном давлении условно считают равным нулю. При теоретических расчетах иногда считают Н = 0 при 0° К. 2. СКРЫТАЯ ТЕПЛОТА ИЗМЕНЕНИЯ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ Тепло, поглощаемое или выделяемое системой при постоянной температуре, называется скрытой теплотой. Тепла, поглощаемое системой при температуре плавления или испарения, называется скрытой теплотой плавления или скрытой теплотой испарения. В ряде случаев индивидуальные вещества существуют в виде различных аллотропических модификаций; переход одной модификации в другую также совершается при определенной температуре с поглощением (выделением) тепла, например, превращение ромбической серы в моноклинную, серого олова в белое и т. д. (табл. 1). Таблица 1 Аллотропические изменения некоторых веществ Наименование веществ арамбич —> SMOHonn Snflenoe —> Sncepue Мпа—>Mn? Температура, °С 114—151 -0 1070—ИЗО Скрытая теплота, кал/г - атом 7,0 530 1325 В таких случаях скрытая теплота перехода одной модификации в другую именуется скрытой теплотой превращения (аллотропического изменения). Так как указанные изменения агрегатного состояния совершаются при постоянной температуре, тепло, поглощаемое (выделяемое) телом (вещество^), приходится измерять посредством определения понижения (повышения) температуры какой-либо другой системы (калориметра), служащей источником (резервуаром) теплоты. Однако в ряде случаев скрытая теплота может быть определена с достаточной степенью точности посредством расчета из известных теоретических соотношений с использованием простейших физико-химических констант вещества. Теоретические основы и методика подобного рода расчетов приведены в следующем параграфе.
8 Глава I 3. КРИВАЯ УПРУГОСТИ ПАРА. ОБЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ' Одним из важных следствий второго закона термодинамики является уравнение Клапейрона — Клаузиуса X = Т (F2 - Fj) ^ , F) , где X — теплота превращения при температуре Т; V2 и V1 — удельные объемы пара и жидкости в случае испарения жидкости (жидкости и твердого вещества или пара и твердого вещества в случае плавления или сублимации); Р — упругость насыщенного пара вещества при температуре Т\ dP -pfi — производная давления по температуре. Так как практически для всех веществ объем пара (одной грамм- молекулы) во много раз больше объема вещества в жидком или твердом состоянии (например, при 0° С и атмосферном давлении объем пара равен приблизительно 22 л, тогда так объем жидкости для воды — 18 си3, бензола — 92 см3 и т. д.), то в уравнении F) без особой ошибки можно заменить V2 — Vt величиной F2. В таком случае 1 TV ^ А-1V df- Если считать, что пары подчиняются законам иде то можно написать ET V — — После подстановки значения V из уравнения (8) в получим или откуда и после интегрирования Из A1) получаем _ RT*d_P_ 2dP ~~ Р dT~ ni dT~F dlnP dT ' G) шьных газов, уравнение G) (9) A0) Л" А 4,573 lg -S Г27\ *1 A2) где Рг и Р2 упругости пара, соответствующие температурам Тг и Т2; среднее значение скрытой теплоты в данном интервале температур. *) Здесь предполагается, что в первом приближении в нешироком интервале температуры Я = const.
Скрытые теплоты. Теплоемкости В качестве примера произведем расчет скрытой теплоты испарештя толуола при различных температурах- Воспользуемся для этого экспериментальными данными упругости пара жидкого толуола, приведенными в табл. 2. Таблица 2 Упругость пара Р жидкого толуола (в мм) в внтервале от 25 до 110° С (Кальбаум [8]) и °с 25,8 28,8 31,6 34,0 36,3 Р 30 35 40 45 50 и сс 45,2 51,8 62,0 69,6 75,9 Р 75 100 150 200 250 и °с 80,9 85,8 89,7 93,2 96,5 Р 300 350 400 450 500 99,4 102.5 105,3 107,8 110,4 Р 550 600 650 700 760 Вычислим несколько значений скрытой теплоты испарения для тем-* ператур, близких к комнатной B5,8—36,3° С), и в точке кипения (99,4— 110,4° С); $ля удобства расчета составляем вспомогательную табл. 3. Таблица 3 Результаты расчета скрытой теплоты испарения толуола по уравнению A2) и °с 25,8 28,8 31,6 34,0 36.3 99,4- 102,5 105,3 L 107,8 1104 т, °к 299,0 302,0 304,8 307,2 309,5 372,6 375,7 378,5 331,0 383,6 Р, мм '30 35 40 45 50 550 600 650 700 760 \gP 1,477 1,544 1,602 1,653 1,699 2,740 2,778 2,813 2,845 2,880 0,067 0.058 0,051 0,046 0,038 0,035 0.032 0,035 Тш-Тг 3,0 2,8 2,4 2,3 X, кал/моль 9220 8730 9100 8700 Среднее 8940 3,1 2,8 2,5 2,6 7850 8130 8450 9000 Среднее 8360 Используем для расчета уравнение A2) 4,573 Ig у Т9Т, Подставляя в это уравнение соответствующие значения для интервала температур 25,8—28,8° С (табл. 3), находим ; 4,573 Ig ?s \ а * = 4,573 (lg Ра—Ig Л) Г,^ _ 4,573 ¦ 0,067 • 302 • 299 откуда X = 9220 кал/моль.
10 Глава I Результаты аналогичного расчета для других интервалов температур приведены в последней графе табл. 3. Вообще говоря, скрытая теплота испарения должна уменьшаться с повышением температуры. Колебания вычисленных нами величин в интервале 7800—9200, около средней величины порядка 8500, объясняются неточностью экспериментальных данных, положенных в основу расчета. В этом можно убедиться, выполнив аналогичный расчет по уравнению Питцера и Скотта [9] _ 67 lg т +r27i6470# A3) В этом случае, когда зависимость упругости пара вещества дана в пиде эмпирического уравнения, вроде уравнения A3), вычисление величины скрытой теплоты испарения может быть осуществлено более простым путем. Из уравнения (9) следует, что dT ЯТ2 ' При переходе от десятичного к натуральному логарифму уравнение A3) должно быть переписано в следующем виде A3а): Ьх> [2,3026 ¦ 2866,53 а _ . — о опОс nrj Р = ———Tf, Ь,7 In 1 + 2,o0z6 • 27, Дифференцируя уравнение A3а) по Т, находим d\nP __' 2,3026-2866,531 _ 6/7 -. rfj" * Т2 \Т * \^"/ Приравнивая правые части уравнений A4) и A5), получаем Я, 2,3026 • 2866,53 __ 6/7, откуда X = Я-2,3026.2866,53 — Л-6,721 = 1,986.2,3026-2866,53—1,986 ;6,7Г или X = 13100-13,25 Т. (ЮА Пользуясь уравнением A6), находим, что при температуре 298° К B5° С) скрытая теплота испарения толуола X = 9150 кал/моль. Эта величина весьма близка к полученной нами ранее (ср. средние значения для интервала температур 25,8—36,3°, табл. 3). Сопоставлением экспериментальных данных было установлено, что отношение скрытой теплоты испарения (в точке кипения) к абсолютной температуре кипения — приблизительно постоянно для многих веществ ^ИСпар - К- Теул Т{\4\ кип Это соотношение известно теперь под названием правила Трутона. Однако вследствие того, что в ряде случаев это правило не совсем точно, различными авторами были предложены эмпирические формулы. Кистяковским: ^-8,75+ 4,571 lg Г; A8)
Скрытые теплоты* Теплоемкости Нерястом: и Бингхэмом: y- = 8,5 lg T ^ = 9,5 lg T -0,007 Г; -?= 17 + 0,011 Т. A9) B0) B1) Для расчета скрытых теплот испарения но уравнениям A7), A8), A9), B0) и B1) удобнее переписать указанные уравнения в следующем виде: X = 21Т, A7а) X = 8,75 Т + 4,571 Т lg T, X = 9,5 Г Ig T - 0,007 7\ X = 1771 + 0,0011 Г2. A8а) A9а) B0а) B1а) Приведенные здесь эмпирические уравнения подвергались неоднократной проверке. Однако сопоставление многочисленных экспериментальных данных с величинами, рассчитанными при помощи указанных уравнений, показало, что ни одно из них не может явиться универсальным и справедливым для всех жидкостей: полярные жидкости, такие как вода, спирт и др., сильно отклоняются от этих уравнений (табл. 4). Таблица 4 Средние величины скрытых теплот испарения различных жидкостей, вычисленные по уравнениям A7а), A8а), A9а), B0а) и B1а) Соединение Скрытые теплоты испарения, кал/молъ A7а) A8а) 7650 7150 8210 7200 7770 7650 10330 A9а) 8150 7590 8790 7640 8410 8150 11230 B0а) 8140 7620 8720 7670 8370 8140 10860 B1а) Вода Этиловый спирт .... Октан Бензол Толуол Циклогексан Нафталин 373 351 398 353 383 373 491 7830 7370 8360 7410 8040 7830 10310 6490 6100 6940 6140 6670 6490 8610 Поэтому наиболее часто при выполнении термодинамических расчетов пользуются уравнением Клаузиуса — Клапейрона F), которое позволяет вычислять скрытую теплоту испарения при различных температурах достаточно точно, если известна зависимость упругости пара от температуры; отклонения рассчитанных таким образом величин от опытных обычно не превышают нескольких процентов, причем отклонения тем меныде, чем точнее и в большем интервале температур измерены упругости пара жидкости.
12 Глава I В заключение следует упомянуть, что в 1951 г. П. Л. Чу и С. С. Чин предложили обобщенное уравнение для вычисления скрытой теплоты испарения где X — молярная скрытая теплота испарения; Г1ф — критическая температура, °К; я — приведенное давление; Ф — приведенная температура. Авторы утверждают, что при вычислении скрытой теплоты испарения по их уравнению ошибка не превышает 5%. *) 4. ТЕПЛОЕМКОСТЬ. ТЕПЛОЕМКОСТЬ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ. ТЕПЛОЕМКОСТЬ ГАЗОВ И ПАРОВ. МОЛЯРНАЯ И УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ Количество тепла, необходимое для нагревания одного грамма вещества на один градус, назылается истинной удельной теплоемкостью. §г = '• B2) Если М — молекулярный пес лощества, то g = Me = С, B3) где С — истинная молярная теплоемкость вещества. В случае поглощения тепла при постоянном объеме B) Qv= U2- иг все тепло затрачивается на повышение внутренней энергии системы. Из кинетической теории газов известно, что внутренняя энергия идеального одпоатомного газа равна его кинетической энергии, т. е. ^ B4) Следовательно = {Щ = Cv = | R = 2,979. B5) Здесь Cv теплоемкость при постоянном объеме. И действительно, опыт показывает, что теплоемкость одноатомных газов в широком интервале температур равна 2,98 и практически не зависит от температуры. При поглощении теплоты многоатомными газами возрастание внутренней энергии молекул происходит не только за счет увеличения кинетической энергии поступательного их движения, но и вследствие увеличения энергии вращательных движений всей молекулы и внутримолекулярных вращательных и колебательных движений. Поэтому молярная теплоемкость многоатомных газов более 3 кал/моль и в большей или меньшей мере зависит от температуры. Опыт показывает, что, как правило, молярная теплоемкость тем больше, чем *) Журн. Физ. химии, XXV, вып. 102 A951).
Скрытые теплоты* Теплоемкости 13 выше молекулярный вес вещества и чем сложнее молекулы, из которых оно состоит. Ниже мы увидим, что в гомологических рядах различных классов органических соединений молярная теплоемкость закономерно возрастает с увеличением молекулярного веса. Выше было показано, что теплота, поглощаемая системой при постоянном давлении, затрачивается на изменение ее внутренней энергии и внешнюю работу D) или и E) Н = U + PV. При дйфферзнцировании уравнения E) по Т получаем аг)-(аг)-'-\ат }р Для одного грамм-моля идеального газа B7) = CV + B. B8) Как известно, это соотношение B8) хорошо подтверждается на опыте в случае небольших давлений и сравнительно высоких температур, 5. ЗАВИСИМОСТЬ ТЕПЛОЕМКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что теплоемкость газов и па#ов увеличивается с повышением температуры. Для иллюстрации в табл, 5 приведены теплоемкости некоторых веществ в газообразном состоянии в широком интервале температур. Функццональную зависимость теплоемкости от температуры принято выражать в виде уравнения типа С =* a + ЬТ + сТ* + dT* B9) или С = CQ + aT + b/T. B9a) Теплоемкость некоторых простейших газов в сравнительно широком интервале температур может быть выражена линейным уравнением С = a + ЬТ. C0) Так, например, для водорода Ср = 6,5+ 0,0009 Г; C1) для окиси углерода СР = 6,5+ 0,0010 Г. C2)
14 Глава I Теплоемкость многоатомных газов изменяется с температурой по более сложному закону и поэтому функциональную зависимость ее от температуры чаще приходится выражать в виде уравнения второй степени, а иногда и более высоких степеней. Например, для углекислоты, по данным Мидлтона [37], Cv = 5,79 -f 0,0 И Т — 0,000002 Т\ C3) а для водяного пара Ср = 9,197 - 0,0053 Т + 0,00000636 Г2 + 0,000000003 Т*. C4) В настоящее время в литературе опубликовано сравнительно большое количество данных о теплоемкости многих веществ — водорода, окиси углерода, углекислоты, водяного пара, парафиновых, олефиновых п циклических углеводородов, спиртов и т. д. — найденных экспериментально па основе термохимических измерений или вычисленных по спектроскопическим дашп.ш. Подобного рода данные в справочниках и оригинальных статьях приводятся обычно в виде таблиц типа табл. 5. Таблица 5 Теплоемкость Ср в кал/^раЯ ¦ моль некоторых газон и паров в интервале 300—1000° К (Нагмап с сотр. [19], Стелл и Мгпфильд [35]) Соединения (ra:i) Кислород .... Подород .... Азот Окись углерода Углекислота . . Мотан Этан Пропан Температура, °К 300 7,02 0,89 6,96 6,9fi 8,89 8,Г,Г> 13,05 17,42 400 7.10 (i,!O 6,99 7,01 9,87 9,74 16,14 22,15 500 7,4:3 6,99 7,07 7,12 10,66 И,13 19,20 26,70 600 7,67 7,01 7,20 7,62 11,31 12,55 21,92 30,67 800 8,06 7,08 7,51 7,62 12,30 15,10 26,38 37,0fi 1000 8,33 7,22 7,82 7,93 12,99 17,21 29,82 41,87 Ссылка на литературу ¦ [19] } [35] Однако при выполнении различных термодинамических расчетов, с деталями которых мы познакомимся несколько позднее, часто бывает необходимо знать функциональную зависимость теплоемкости от температуры, выраженную в виде уравнения B9). Существуют различные математические методы расчета коэффициентов эмпирических уравнений. Интересующимся можно гюрекомондовать, в частности, книги Виньерона [6], а также Уиттекера п Робинсона [7]. В настоящем параграфе разбираются только некоторые из них и даются примеры расчета. Метод наименьших квадратов Имеется ряд пар значений, которые в виде таблицы выражают зависимость одной величины (у) от другой (х), например, теплоемкости от температуры. Необходимо найти такие численные значения в уравнении у = f(x)=a + bx + cx2 + ,.., C5) чтобы оно наилучшим образом удовлетворяло табличным данным.
Скрытые теплоты. Теплоемкости Задача должна быть решена так, чтобы значение у, вычисленное из. составленного уравнения, при заданном значении х в среднем подходило наиболее близко к фактически найденному. Предполагается, что это условие соблюдается в том случае, когда сумма квадратов разностей между каждыми двумя соответственными значениями величин обоих рядов (вычисленного и найденного опытным путем), равна минимуму, т. е. B/ опытн — а — Ъх — сх2J = min, C6) а это может быть лишь в том случае, если частные производные суммы квадратов погрешностей по а, fe, с будут равны нулю I — a— bx—ex2L da _/ I t/ ^^^ tt ¦ \y JO ^^^ \* JL* I db д ^, (y — й — bx—€X^)^ dc — а — Ьх — сх>) = О, = _ 2 ^ [х {у — а — Ьх — сх*)\= О, C7) C8). = - 2 >(y-a — bx-cx2)]= 0, C9) откуда после деления на —2 получим: 2 {у — й — Ьх — сх2) = О, ^j \х (У — а — Ьх — сг2)] = О, ^ [х2 {у - а — Ьх — сх2)] = 0. C7а) C8а) C9а) Если число измерений равно и, то 2а = па. В таком случае уравнения C7а), C8а) и C9а) преобразуются в следующие: = па 2 х2у = а 2 ж2 + Ъ 2 2, C76) 2 х3, C86) с 2 я4. C96) Пример расчета. Составить уравнение зависимости теплоемкости ацетилена от температуры, пользуясь экспериментальными данными, приведенными в табл. 6. Таблица 6 Теплоемкость ацетилена <'р, ««.¦»//;j«f> • моль (Стелл и Мейфильд [35]) Т, °К Т, °К 300 400 500 O00 9 91 11,07 12,13 13,04 700 800 900 1000 УЛ,&2 14,51
16 Глава I Решение. Чтобы не оперировать очень большими числами, вводим следующие обозначения У = СР, D0) Т—300 X = 100 и C5) у = а + Ъх + сх2 и составляем вспомогательную табл. 7. Расчет Cp*=j(T) по методу наименьших квадратов Таблица 7 т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 Ср=У 9,91 11,07 12,13 13,04 13,82 14,51 15,10 15,63 105,21 X 0 1 2 3 4 5 6 7 28 0 1 4 9 16 25 36 49 140 X3 0 1 8 27 64 125 216 343 784 0 1 16 81 256 625 1296 2401 4676 ху 0 И,07 24,26 39,12 55,28 72,55 90,60 109,41 402,29 х2у 0 11,07 48,52 117,36 221,12 362,75 543,60 765,87 2070,29 Подставляем в уравнения C76), C86) и C96) численные значения: 105,21 -= aS + 628 + с140, D2) 402,29 = а28 + 6140 + с784, D3) 2070,29 = а140 + 6784 + с4676. D4) Умножая уравнение D2) на —7 и уравнение D3) на 2, получаем: -736,47 = —56а —1966 — 980с, D5) 804,53 = 56а + 280& + 1568с D6) Поело сложения уравнений D5) и D6) получим 68,11 =846 +588с. D7) Умножением уравнений D2) и D4) на —35 и на 2 соответственно находим: —3682,35 =* —280а - 9806 - 4900с, D8) 4140,78 = 280а + 15686 + 9352с После их сложения имеем D9) 458,43 = 5886 +4452с E0)
Скрытые теплоты. Теплоемкости 17 Умножая уравнение D7) на 7 и вычитая из него E0), находим значение с: 476,77 = 5886 +4116с ^458,43 = 5886 + 4452с 18,34 = — 336с Подставляем значение с в D7) и вычисляем Ь: 68,11 = 846-588-0,0542, h_ 68,11+588-0,A542 _, 10 О - ^ _ i,i J. После подстановки найденных значений b и с в D2) 105,21 = 8« + 28-1,19 -0,0542-140 определяем, наконец, численное значение коэффициента а а = 105,21+0.0Г.42- 140-28- 1,19 = следовательно, у = 9,9347 + 1,19« — 0,0542.x2. E1) Подставив в уравнение E1) вместо у и х их значения из уравнений D0) и D1), имеем Ср = 9,9347 + 1,19 и после открытия скобок - 0,0542 Cv = 5,88 + 0т01515 7 - 0,00000542 Т\ E2) Сопоставление величин, вычисленных по уравнению E2), с опытными показывает, что расхождения между ними не превышают ±0,2—0,3% (табл. 8). Таблица 8 Сравнение вычисленных величин Ср по уравнению E2) с опытными, нал/град - моль ¦*- 1 ^ 300 400 500 600 700 800 900 1000 ^р (опыт) [35] 9,91 11,07 12,13 13,04 13,82 14,51 15,10 15,63 Ср E2) 9,94 11,07 12,10 13,02 13,83 14,53 15,12 15,61 Д +0,03 0,00 —0,03 -0,02 +0,01 +0,02 +0,02 —0,02 +0,01 2 Заказ 119.
18 Глава I Метод акад. Чебышева Метод акад. Чебышева для подбора коэффициентов эмпирических уравнений типа у — а + Ьх + сх2 +... применим только в тех случаях, когда численные значения зависимой переменной (у) известны для равноотстоящих друг от друга значений независимой переменной (х)ч например 2*1 =:= 1 1 2*2 ~= ^-i *^'3 === <ii %п ггз My ИЛИ или жх = 0,1; ^2 == о^; ^з = о,з. Подробно этот метод разобран и книге В. И, Хотимского 11J. По Чебышеву ^ ^ ^| + ..., E3) п 2j% i<Pa i4>i где Ф, (.г) = ./ - 3,5; E4) фя(г) = ^ —7j:+7; E5) Фз М = Bа.-3 - 21.1« + 55./ - 21) | ; E6) 2ф= ; ~" 180 2 П ^ ] M Так как уравнения выше третьон степени очень громоздки и неудобны при расчетах, мы ограничиваемся здесь только четырьмя членами праной части уравнения E3), Для иллюстрации этого метода расчета приводим пример. Пример. Составить уравнение зависимости теплоемкости ацетилена от температуры, использопав для расчета датшыо, приведенные в табл, 6. Решение. Для решения задачи поступаем следующим образом. Так как расчет по методу наименьших квадратов показал, что уравнение второй степени B9) Ср = а -1- ЬТ +сТг хорошо охватывает экспериментальные данные в широком интервале температур C00—1000°), то в данном случае ограничимся расчетом коэффициентов для квадратного уравнения. Вводим сокращенные обозначения 4^ = ?- F0) n
Скрытые теплоты. Теплоемкости 19 а также г-зпо _ Ь100 F1) Сделав соответствующие подстановки в уравнение E3) из уравнений E4—61), находим Л-6,5а + 37р a-13? г , _?_ Г2 100 "~|~ 1002 + 1003 * Окончательно сопоставляя уравнения C5) и F2), получаем: „ _ г I ^-6,5a + 37? " 100 h _ 1002 100а ' Результаты расчета приведены в табл. 9. При п = 8 из E7) и E8) ^%—Ь2 и ^Ф*— 168. Из данных табл. 9 имеем: 2 у = 2593; >] 2уфг = 6811; 2 У Фа = —927; F2) F3) F4) F5) .! =^-324,125; а =^=81,083 и Р = Т5Г = ~5'518- После подстановки этих величин в уравнение F3), F4) и F5) имеем: а = 5,84; b = 0,01528; с - -0,000005518 и окончательно Ср = 5,84 -Ь 0,01528 71 - 0,000005518 712 F6) Таблица 9 Пример расчета уравнения зависимости теплоемкости т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 9,91 11,07 *2,13 13,04 13,82 им 15,10 15ПЗ X 0 1 2 О (_» Л 5 7 по 0 116 222 313 391 460 519 572 методу 2ф] у -л --1 -и Ч-з +5 -I-7 ацетилена от температуры акад. Чебышева 2ЧЧУ 0 -580 -666 —313 +391 f 1380 -4-2595 -Н004 +7 +1 t'l -5 —5 —3 + 1 + 7- Фа// 0 +110 —()()(> -МП!) —1055 —1380 + 519 ! ЛОМ 9,92 11,07 12,10 13,02 13,83 14,53 15,12 15.00 А +0,01 0,00 -0,03 -0,02 +0,01 +0,02 +0,02 -0,03 = -0,02 2*
20 Глава I В графе девятой табл. 9 приведены вычисленные по уравнению F6) значения теплоемкости. Здесь так же, как и и предыдущем расчете, вычисленные величины находятся в хорошем соответствии с опытными (отклонения также не превышают 0,2—0,3%). Метод натянутой нити Положим, что имеется ряд пар значений, которые в виде таблицы выражают зависимость у от х: У0У1У2У3' ¦ -Vi' ¦ -tfk. ¦ -Уч. Если эти величины связаны линейной зависимостью, то в общем у = ах + Ь. F7) Для каждой пары: Ух = У-2 = У:1 = 2Л< = ¦ "> 2 4- Л, «'.+ *, «.* 4- &, n = ajn + h. Просуммировав только что приведенные уравнения от i = 1 до к и от /с -|- 1 до г/, соответственно получим: i=-. 1 i = 1 i = n г =* n 2 2/i = a 2j ^ + («—k) b. F9) i ^ h -\ 1 i = it + t Откуда: i = h I = n (л —A) ^] yi — /c V yt a = 4^ ^iv1- i G0) (и—A) V xi — k У xj; l 1 2 i = 1 i = k + 1 i — 1 i 1 = Л -f i i = 1
Скрытые теплоты* Теплоемкости 21 В случае квадратного уравнения: у = ах*+Ъх + с, G2) yt = ах\ -f Ьх{ + с. G3) Вычитание G3) из G2) дает: или откуда х —fr = а (х + .гч) + й. G4) Вводим новые неременные: У yi ^ * — I ' /нг\ д._ д.. — 2/ и г + г» — г • G5) После этого G4) превращается в уравнение у' = as' + /;, G6) т, е. в уравнение прямой, коэффициенты которого определяются иа уравнений G0) и G1). По аналогии с G0) и G1) записываем: (п'-к') i= *; - л- 2 *; i = 1 i - ft' + 1 2 5 В качестве примера применения этого метода рассчитываем зависимость теплоемкости ацетилена от температуры. Пример. В этом примере п' = 7 и к' = 4. Суммирование дает (табл. 10): 2 »»¦ = 0,0429, 2 у\ = 0,026025, г 1 i 5 2 i = 5 i = к i = 7 2 *J = 3400 и 2 xi = 3600. i = 1 i := 5 Подставив эти значения в G7) и G8), определяем: = 3-0,0429-4.0,026025 = _ 000005857 3 • 3400 — 4 • 3600 u,UUUUUJoo/, , _ 0,0429 ¦ 3600 — 3400 • 0,026025 Л ал „two. Ь 4-3600-G-4)-3400 = 0,01570,^6.
22 Глава I Замена коэффициентов а и Ь в уравнении G6) их численными значениями приводит к следующему результату: у' = —0,000005857 х' + 0,0157036. G9) Для определения численного значения коэффициента с уравнения G2) подставляем и это уравнение найденные величины а и Ъ (округленные), а также значение у, при х = 300, 9,91 = -0,00000586 -3002 + 0,0157.300 + су откуда с = 5,7274 или после округления: с = 5,73. Таким образом, у = _ 0,00000586 х2 + 0,0157 х + 5,73, но так как в нашем случае y—CVy а х = Т, то Ср = 5,73 + 0,0157 Т — 0,00000586 ТК (80) В графе 7 табл. 10 приведены результаты расчета величин Cv по уравнению (80), Таблица 10 Результаты расчета по методу натянутой нити T=x 300 400 500 600 700 800 900 1000 9,91 11,07 12,13 13,04 13,82 14,51 15,10 15,63 Л| /VI , 0 — too —200 —300 —400 —500 —600 —700 V—Vi 0 —1,16 -2,22 —3,13 —3,91 1 -4,60 -5,19 —5,72 у' 0 0,0116 0,0111 0,0104 0,0098 t = 0,0429 0,0092 0,00865 0,008175 = 0,026025 х' 700 800 900 1000 3400 1100 1200 1300 3600 9,91 11,07 12,11 13,04 13,85 14,54 15,11 15,57 2а - Л 0 0 —0,02 0,00 +0,03 +0,02 +0,01 —0,06 = —0,02 В приведенных выше примерах расчета коэффициентов эмпирического уравнения зависимости теплоемкости от температуры B9) С = а + ЬТ -Ь сТг
Скрытые теплоты. Теплоемкости 23 но методу наименьших квадратов, акад. Чебышева и методу натянутой нити сознательно были использованы одни и те же данные для теплоемкости ацетилена для того, чтобы показать, что все они (методы) в конечном счете приводят к эмпирическим уравнениям, практически одинаково хорошо согласующимся с экспериментальными данными. Однако из этого не следует, что всеми тремя методами всегда можно и целесообразно пользоваться при решении практических задач. Выше уже было указано, что метод акад. Чебышева применим только в тех случаях, когда численные значения зависимой переменной (теплоемкости) известны для равноотстоящих друг от друга значений независимой переменной (температуры). По этой причине указанный метод, например, не может быть использован для составления уравнения зависимости теплоемкости бензола от температуры по экспериментальным данным, представленным в табл. 11. Таблица И Теплоемкость паров бензола Ср, нал/град ¦ моль (Питцер и Скотт [9J) 388 393 417 26,3 26,7 28,4 428 463 481 28,6 30,5 31,6 В заключение следует отметить, что разобранные здесь методы могут быть применимы для составления и других эмпирических уравнений, например зависимости упругости пара, плотности от температуры и т. д. 6. НЕКОТОРЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ТЕПЛОЕМКОСТИ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ ПО СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИМ ДАННЫМ Беневитц и Рознер [10] для расчета теплоемкости паров различных органических соединений, содержащих углерод, водород и кислород, предложили следующее уравнение: + Cn - 6 - V (81) где и п — число атомов в молекуле; i — число валентных связей в молекуле; t — функции, отвечающие определенным характеристическим частотам колебаний валентных и деформационных связей. Данные, необходимые для расчета теплоемкости в интервале от 290 до 690° К, приведены в табл. 12. Пример. Расчет теплоемкости этилового спирта по уравнению (81) при температуре 410° К. Структурная формула этилового спирта выглядит так: Н II I I Н-С-С-О-Н I I н н
24 Сиязь С—С с-о с=с с=о с-н с—н о-н Hi jT J"V ТТ J*^ «J W * ww j"fc молекула HgC — GH3 Спирт H2C=GH2 Кото и Алифатическая Ароматическая H2U Глава I Численные значения Су и ( У 990 1031 1C20 1700 2920 3050 3419 О 390 205 845 390 1320 1320 1150 290 0,362 1,470 0,320 1,824 0,0426 0,549 0,0320 1,470 0,0002 0,125 0,0002 0,125 0,0001 0,220 330 0,513 1,572 0,463 1,859 0,0867 0.718 0,0677 1,572 0,0010 0,213 0,0006 0,213 0,0002 0,340 /й для расчета тепло 370 0,660 1,647 0,606 1,884 0,148 0,871 0,119 1,647 0,0031 0,317 0,0021 0,317 0,0006 0,469 Темпера 410 0,796 1,704 0,742 1,902 0,223 1,005 0,186 1,704 0,0077 0.427 0,0053 0,427 0,0018 0,598 Здесь число атомов в молекуле п -¦- 9; число валентных связей 2 qi = = 8. Остальные величины, фигурирующие в уравнении (81), находят пользуясь следующими данными: Связи 5 (С-И) 1 (С-С) 1 (С-О) 1 (О—И) 5 ¦ 0,0077 1 ¦ 0,796 1 ¦ 0,742 1-0,0018 0,427 1,704 1,902 0,598 Сумма 1,578 6,339 После подстановки этих величин и уравнение (81) получаем 6 Сь = -;г -1,986 1-1,578 + C -9 — 6 - 8) 6,339 8 13 = 5,96 + 1:58 + -^ ¦ 0,339 = 17,84; но так как CVQ = CVQ + Ry то 17,84 + 1,986= 19,826. Для определения теплоемкости при давлении, равном 1 ату необходимо еще внести поправку на изменение теплоемкости при изменении давления от р = 0 до р ~ 1 С}> - С Р0 (82) которая может быть найдена из соотношения 5- Tl Р1Ф-Т* (83) В табл, 13 приводятся для сравнения теплоемкости некоторых органических веществ, вычисленные по уравнениям (81—83) и найденные экспериментально.
Скрытые теплоты. Теплоемкости 25 емкости газов по уравяенвю (81) Таблица 12 тура, °К 450 0,921 1,746 0,867 1,916 0,308 1,122 0,262 1,746 0,0157 0,540 0,0112 0,540 0,0043 0,721 490 1,031 1,784 0,979 1,927 0,397 1,222 0,345 1,784 0,0268 0,651 0,0214 0,651 0,0059 0,835 530 ' 1,128 1,813 1,079 1,935 0,490 1,308 0,432 1,813 0,0463 0,755 0,0355 0,755 0,0164 0,939 570 1,214 1,833 1,167 1,942 0,581 1,381 0,520 1,833 0,0697 0,852 0,0547 0,852 0,0272 1,033 610 1,289 1,851 1,245 1,947 0,669 1,444 0,606 1,851 0,0983 0,942 0,0791 0,942 0,0418 1,117 650 1,355 1,867 1,314 1,952 0,754 1,498 0,690 1,867 0,132 1,025 0,108 1,025 0,0601 1,186 690 1,412 ' 1,880 1,373 1,955 0,834 1,546 0,769 1,800 0,171 1,099 0,142 1,099 0,0886 1,260 Фугаси и Руд и [11], принимая во внимание, что уравнение (81) позволяет получать результаты, которые находятся в хорошем согласии с экспериментальными измерениями теплоемкостей паров различных органических веществ, заменили в указанном уравнении функции Эйнштейна (Су и С&, у Беневитца и Рознера) степенными рядами вида С = Е = Го + ГХТ (84) Эти авторы переписали уравнение (81) в следующем виде: Таблица J3 Сравнение результатов расчета теплоемкости по уравнениям (81—83) о опытными данными Соединения Бензол Ацетоп Этилацотат . . . Этиловый спирт . Метиловый спирт Циклогексаи . . /, с 20 74 100 107 137 167 350 i 68 103 137 1 181 1 73 1 112 137 У 167 { 137 164 1 350 162 100 Ср вычисленные 20,2 23.6 25,2 25,5 27,3 29,1 38,3 19,8 21,3 22,8 24,6 29,5 31.8 33,3 35,2 20,0 21,0 27,1 14,5 35,5 Ср опытные 20,1 23,3 25,8 25,9 27,3 29,3 38,1) 20,1 21,7 22,5 23,9 29,7 32,7 33,7 35,3 19,8 20,9 28,2 14,7 34,8 (S5) где, так ^ке как и п уравнении (81), 21 gi — число валентных связей в молекуле; п — общее число атомов в молекуле; Е , Еь. — функции Эйнштейна для данной связи с характеристическими частотами колебаний \{ и O*.
Глава I Численные значения yi для каждой связи были получены из рамап- спектров; значения 6i были определены эмпирически из экспериментальных данных. Константы /*0, Ги 1\ уравнения (84) даны в табл. 14. Подставляя данные табл. 14 в ураонение (85), можно получить {Съ\ =0 как функцию от температуры. Таблица 14 Константы уравнения (84) Связи С—С С—0 с=о С—Н (алифатическая) С—Н (ароматичг- СКая) О-Н Го —1,090 —1,173 -0,432 —0,324 0,299 0,171 0,150 Еп \\ ю3 6,000 6,132 1,233 0,724 —1,224 -0,934 —0,810 Г2 • 10е —3,441 —3,550 0,935 1,308 1,658 1,284 1,055 Го 0,730 1,461 — 1,140 0,730 -0,938 -0,938 -1,135 Tt ¦ Юэ 3,414 1,633 7,254 3,414 3,900 3,900 5,363 Га•10е —2,577 —1,414 —4,936 —2,577 — 1,342 -1342 —2,740 В качестве примера авторы приводят расчет теплоемкости бензола: 6 (С - Н) = 6 @,171 - 0,934 • 10~3 Г + 1,284 ¦ 10~u 'Л) 3 (С - С) = 3 (—1,090 + 6,00 • 10~3Т — 3,441 • iO~'(l • У'я) 3 (С = С) = 3 (-0,432 + 1,233 • 10~3 Т + 0,935 • 10~с; Т2) 2 <Л /i Yi - -3,540 i- 16,095 • 10~3 Г + 0,186 • 10~6 Т2. 6 (С — Н) = 6 (—0,938 + 3,900 ¦ 10 Т — 1,342 ¦ 10~" 712) 3 (С — G) = 3 @,730 + 3,414 ¦ 10~J Т — 2,577 • 10~(i 712) 3 (С = С) =3 (- 1,140 4- 7,254 • КГ3?1 — 4,930 • 10~G7'2) ~3 - 55,404 ¦ 10~3 T — 30,591 • 10"" T. Л1алео, для молекулы бензола ^qi = \2'-, ('Mi — 6 — ^]<7>.) = 18, откуда таком случае L V qi ft fii = -10,287 + 83,106 ¦ 10 3 Г - 45,887 и, наконец, F'r);j __. u = -7,869 -f- 99,20 • 10~:< T - 45,700 ¦ 10~(i • T\ Фугаси и Руди, принимая, что пары органических веществ подчиняются уравнению состояния Бсртло [12], нашли зависимость (СР)Р = р = (Сг)Р =. о +
Скрытые теплоты- Теплоемкости После подстановки в уравнение (87) значения (Сс) =0 из (86), а также критических давления />кр = 48 am и температуры 7'кр = 561° К, было найдено (Ср)р = 1 = ГГ| - 5-88 + 99,20 -10 Т - 45,70 • IСГГ| • Г2, (88) В табл. 15 для сравнения во второй графе приведены данные, вычисленные по уравнению (88), а в третьей и четвертой графах вычисленные и экспериментальные данные Беневитца и Рознера [10]. Таблица 15 Теплоемкость бензола при р = 1 t, °С 20 74 100 107 137 167 350 Ср, кал /г рад • моль Вычисленные но уравнению (88) 20,0 23,5 25,1 25,6 27,4 29,2 38,3 Данные Бепевитца и Рознера [10] вычисленные 20,2 23,6 25,2 25,5 27,3 291 38.3 опытные 20,1 23,3 25,8 25.9 27,3 29,3 38,9 Добраггц [13] счел необходимым уточнить уравнение (85); с этой целью он ввел в указанное уравнение поправочные члены, учитывающие свободное вращение отдельных групп атомои в молекуле (Л), - о - ЗЯ + 4" + (89) где а — число связей, допускающих свободное вращение. Кроме того, Добратц, пользуясь известными данными характеристических частот колебаний v и 6 валентных связей углерода с галоидами, азотом и серой, составил таблицу коэффициентов уравнения (84), которая позволяет рассчитывать теплоемкость паров практически всех органических соединений, содержащих указанные элементы (табл. 16). Пример, Расчет теплоемкости ацетона по уравнению (89). Структурная формула ацетона н о н I II I Н—С—С—С—Н н н В данной молекуле шесть связей С—Н, две С—С и одна С = О; следовательно, 2 qt = 9; п = 10 и а = 2 (свободное вращение двух СНз-групц вокруг связи С—С), откуда 9 "
28 Глава I Таблица 16 Характеристические частоты и константы уравнении Го -\- ТХТ -f- Га Т% Связи C-J \ S—S } С—Вг С—Cl \ с—s ) C-G ) G—N > N—N J C--0 \ N—0 J C-F \ C-S / c=c \ c=o \ N-0 J S—H C-H 1 N-H ] 0-H Y-ча- стота, 500 560 650 990 1030 1050 1620 1700 2570 2920 3420 Го 0,181 —0,073 —0 562 -1,090 — 1,173 — 1.128 -0,432 —0.324 0,129 0.220 0.150 I\ • 108 4,664 5.158 6,385 6.000 6.132 5,845 1,233 0,724 -1,333 — 1.224 -0,870 r2 • ioe —3,338 -3,591 —4,495 -3,441 —3.555 -3,253 0,935 1.308 2.263 1,658 1,055 o-ча- стота, см 260 280 330 390 205 530 845 390 1050 1320 1150 Го 1,461 1,242 1,023 0,730 1,461 0,011 -1,140 0.730 — 1.128 -0,938 — 1,135 Г, • 10а 1,730 2.046 2,590 3,414 1,033 5.119 7,254 3,414 Г) ,845 3,9D) 5,363 Г, • 10е —1,272 —1,501 -1.874 —2,.O7 — 1.414 -3.699 —4.936 —2,577 -3.253 -1.342 -2,740 Для связей: 6 (С-Н) . 2 (С-С) . I (С=О) . .6ДУ. = 6 (+0,229— 1,224 -КГ3 Т +1,658-10"fi 71*) . 2?Yt = 2 (-1,090 + 6,000 • IO":J Т - 3,441 • КГ'Т«) . Яу. = 1 (-0,324 Н- 0,724 • 1 (TJ Т + 1,308 • 10"* 71*) ~3 "Г| 6 (С-Н) . 2(С-С) . 1 (С = О) . = - l,ia -!-5,38- 10~3Г -f 4,374.10"Г|Л. /'А. = ^-(—0,938 Ь 3,900 .10" 'Г— 1,342 -10^ У'2) 26 р 26  . .9 13 К. = ^г (+ °'730 + -4'414 ¦10 т — 2'577 •10 т*) о = 4г ( + 0,730+ 3,414 10 2Т- 2,577 10~° Г2) -6-a-V ? ЯгЕ6{ = - 4,966 + 48,594 • 10~3 Т - 22,798 • 10"fi Г2). Следов атольно: p Зд-6-q W [L.y^i-ib1. =-6,10 +54,00-1O~S Г-
Скрытые теплоты« Теплоемкости 29 С другой стороны: ЗД + -^ = 7,95. После подстановки этих величин в уравнение (S9) получается (Л\,)р=0 = 1>5 Л 54,00 -КГ3 Т — 18,4;М0Г2. (90) Для ацетона Рщ> = 47 am, Гкр = 508° С 81 = 1,2- Ю'Т1—. Таким образом, окончательно имеем ((ч>)р = 1 = 2,4 ¦ 107 Г3 -з «¦ + 3,84 + 54,01 - 10~d T - 18,43 -10 v—ti В табл. 17 приведены для сравнения теплоемкости различных органических соединений, определенные экспериментально (вторая графа) и вычисленные по уравнениям (81) и (89) (третья и четвертая графы). Таблица 17 Теплоемкость некоторых органических соединений <'р (в кал /град - моль) при давлении 1 am Соединения Теплоемкость, Ср опытная *) вычисленная (81) вычисленная (89) Мотилацетат . Этилформиат . Этплнропион ;it н-Бутанол . . Ияобутанол Этанол Ацетон МОТИЛЭТИЛКеТпИ Бензол Толуол Метилциклогокгап 410 410 410 410 410 410 437 623 341 376 410 АН) 410 410 410 27,5 27,9 39,4 32,9 33,3 19,8 20,9 28,2 20,1 21,7 22,5 23,9 29,8 27,3 33.6 44.5 27,3 27,3 39,6 32,1 32.1 20,0 21,0 27,1 19,8 21,3 22,8 24,6 28,8 27,3 33,5 44,8 27,3 27.3 39,9 32,7 32,7 20,1 21,1 26,8 20,4 21,8 23,2 24,7 29,3 27,3 33,6 44,9 •) Экг.тфимлнтальные данные при 410° К иолучены Бет'питдрм и Роанером, остальные взяты из тзГп(иц Ландольта [14]. В табл. 18 приведены экспериментальные и рассчитанные теплоемкости некоторых органических соединений, содержащих галоиды и азот.
30 Глава 1 Таблица IS Теплоемкости Ср (пал/град - моль) некоторых галоидопроизводных углеводородов и соединений, содержащих азот Соединения CHCIaF CCI3F CCI2F—CCI,F C2H4Clt CjHsBi C,H,CI CCI4 CHCI, CBr4 CH,Br2 CH3NH2 CH3NHCH3 t, °C 40 140 40 140 80 140 110—220 28—116 80—200 27—118 120—230 100 400 25 400 200 400 200 400 25 50 25 50 Теплоемкость, Cv опытная 14,7 17,2 18.8 21.2 30.9 33,1 ) 22,7 17,5 20,7 17,3 18,7 21,52 24,20 9.75 15.63 23.80 24.72 17,18 19,60 12,9 \ 13,8 16,6 18,7 > [15] [16] Г 4 71 117J [18] вычисленная 16,4 18.4 19,3 21.4 30,9 33,3 22,0 17,6 20.0 18,1 19,7 21,4 24,4 11,4 1C,5 23,5 24.6 17,7 19.5 12,3 12,9 16,7 17,8 Добратц считает, что результаты расчетов теплоемкости по видоизмененному им уравнению находятся в лучшем согласии с опытными данными, чем теплоемкости, вычисленные по уравнению (85) (табл. 17). Вместе с тем в результате сравнения расчетных данных с экспериментальными данными автор приходит к выводу, что в большинстве случаев расхождения между опытными п вычисленными величинами но превышают 5%. Стелл и Мепфнльд [351 считают, что предложенное Добратцем [13J квадратное уравнение зависимости характеристических частот колебаний налептных связей от температуры (табл. 1Н) справедливо для расчета теплоемкости пе пыше 700° К, так как при температурах несколько выше 700° К указанное урашкмше становится неточным и совершенно непригодным для расчетов иыпю 800° К. Эти авторы также приписали отдельным валентным связям характерные для них частоты и составили новую таблицу данных, необходимых для расчета теплоемкостой и интервале 2ГП)—1500° К. Пользуясь данными табл. 19, Стелл и Менфильд [35] рассчитали теплоемкости 29 различных углеводородов в вышеуказанном интервале температур и, сравнив результаты своих расчетов с опубликованными в литературе экспериментальными данными, пришли к выводу, что ошибка вычислений в среднем не превышает ±4%, хотя в отдельных случаях достигает 15—18%. Вместе с тем авторы считают, что наиболее достоверные результаты расчета по материалам табл. 19 могут быть получены для интервала 300—1000° К. Метод дает плохие результаты при расчете теплоемкостей метана, этана и ацетилена и не учитывает различий в теплоемкостях изомеров.
Скрытые теплоты. Теплоемкости 31 Таблица 19 Данные для расчета теплоемкостей углеводородов по Стеллу и Мейфильду [35] С-Н алифатическая Y= 2914 О = 4182 С—С алифатическая O = 1419 С=С алифатическая симметричная Y=1618 O = 2321 С=С аляфа- тическая метричная Y= 1664 O = 2387 алифатическая Y o= 1600 С—Н ариль- ная Y = 3045 6 = 4370 С—С ариль- нан Y=980 б = 1419 с=с ариль- ная Y = 1618 9 = 2321 250 300 350 400 450 500 600 700 800 800 1000 1100 1200 1300 1400 1500 0,0000 0,0004 0,0018 0,0063 0,0159 0,0324 0,0907 0,1812 0,2040 0,4387 0,5474 0,61713 0,7868 0,8032 0,9907 1,0785 б = 1247 в = 1790 0,2214 0,3991 0,5866 0,7634 0,9206 1,0569 1,2721 1,4268 1,5383 1,6218 1,6848 1,7327 1,7710 1,8007 1,8249 1,8441 = 390 = 560 0,0161 0,0520 0,1156 0,2040 0,3076 0,4210 0,6489 0,8548 1,0290 1,1732 1,2923 1,3894 1,4680 1,5335 1,5881 1,6339 = 599 = 860 EV 0,0129 0,0442 0,1009 0,1827 0,2810 0,3899 0,6126 0,8169 0,9942 1,1415 1,2620 1,3623 1,4447 1,5120 1,5683 1,6162 = 421 = 604 0,1260 0,2765 0,4388 0,6040 0,7606 0,9010 1,1338 1,3084 1,4390 1,5365 1,6120 1,6707 1,7170 1,7542 1,7841 1,8084 = 470 = 675 0,0000 0,0002 0,0012 0,0043 0.0111 0,0244 0,0728 0,1510 0,2544 0,3716 0,4927 0,6136 0,7992 0,8360 0,9346 1,0238 = 1318 = 1891 0,2214 0,3991 0,5866 0,7634 0,9206 1,0569 1,2721 1/.268 1,5383 1,6218 1.6848 1,7327 1,7710 1,8007 1,8249 1,8441 = 390 = 560 0,0161 0.0520 0,1156 0,2040 0,3076 0,4210 0.6489 0,8548 1,0290 1,1732 1,2923 1,3894 1,4680 1,533Г> 1,5881 1 6339 = 844 = 1211 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 0,0793 0,1826 0,:И60 0,4(>38 0,6100 0.7514 0,9937 \ .1833 1,3305 1,4438 1,5313 1,6001 1,6566 1,7011 1.V371 1,767', 1,3296 1.4980 1,6120 1,6920 l,7'i<J6 1,7916 1,8481 1,8844 1,9080 1,9238 1,9354 1,9446 1,9510 1,9565 1,9610 1,9650 0,8044 1,0443 1,2298 1,3710 1,4786 1,5614 1.6793 1,7553 1,8060 1,8415 1,8691 1,8914 1,9045 1,9161 1,9253 1,9331 1,2491 1,4336 1,5593 1,6490 1,7140 1,7624 1,8272 1,8686 1,8957 1,8162 1,9272 1,9375 1,9456 1,9514 1,9564 1,9606 1,1190 1,3250 1.4702 1,5750 1,6530 1,7107 1,7900 1,8388 1,8738 1,8967 1,9134 1,9257 1,9350 1,9428 1,9487 1,9536 0,0591 0,1450 0,2640 0.3996 0.5420 0,6790 0,9220 1,1190 1,2735 1,3940 1,4870 1,5623 1,6225 1,6711 1,7107 1,7438 1,3296 1,4980 1,6120 1,6920 1,7496 1,7916 1,8481 1,8844 1,9080 1,9238 1.9354 l,944o 1,9510 1,9565 1,9610 1.9650 0.3735 0,5922 0,7966 0,9740 1,1235 1,2468 1,4305 1,5571 1,6474 1,7126 1,7613 1,7977 1,8263 1,8483 1,8678 1,8825 Стелл и Мейфильд [35J видоизменили уравнение (89) следующим образом: = AR (89а) полагая, что Ср = = о 3w — 6 — a — И Ф = vT
32 Глава I Пример. Расчет теплоемкости пропана по уравнению (89а) при 400° К. Здесь а = 2, и =11, 20i=W и Ф = 1,5. Связи Колебания q Ф Е С-Н с-н с—с С-С Y O Y O 8 8 2 2 1 1 ,5 — ,5 0 0 0 1 ,0063 ,4638 ,7634 ,6920 0 1 ,050 ,527 — 5 5. ,566 ,076 1,577 10,642 (¦][ = AR -{- -^- + >Г giEyi -L- Ф V qiEu. = 9/J35 -f 1,577 +10,642 = 22,154. Пример. Расчет теплоемкости фенилацетилена при 400° К по уравнению (89а). а — 1, 2?г = 14, п =14, Ф=1,5. Связи Колебания q Ф Н С = С аром. у С = С аром. 6 С — С аром. Y С— С аром. ft 1 — 0,2040 0,612 — 1,5 0,9740 — 4,38:'. — 0,7634 2,290 — 1,5 1,6920 — 7,614 С — Н аром. у Г) — 0,0043 0,021 С— Н аром. o П 1,5 0,3996 — 2,997 С - С алиф. у 1 — 0,7634 0,763 — С —С алиф. ft I 1,5 1,6920 — 2,538 С = С алиф. у 1 — 0,6040 0,604 С=Сал»ф. o 1 1,5 1,5750 — 2,363 С —Н алиф. у 1 — 0,006:'. 0,006 — С —II алиф. ft 1 1,5 0,4638 — 0,696 4,296 20,591 6'р = 4Л + -у- + 4,296 + 20,591 = 8,942 + 4,296 -t- 20,591 = 33,829. Прциеденные в настоящелг параграфе эмпирические уравнения в общем позволяют с достаточной степенью точности, во всяком случае вполне приемлемой для многих термодинамических и тем более для технологических расчетов, определять теплоемкость органических веществ в газообразном (и парообразном) состоявши. Теплоемкость смесей идеальных газов вычисляется по закону аддитивности. Если, например, теплоемкости водорода и окиси углерода выражаются уравнениями С/1Щ = 6,5 + 0,0009 Т, 6',1СО = 6,5 + 0,0010 7', то для пятидесятипроцентной смеси указанных газоп С,, — 0,5 С,,Нп + 0,5,СрС() = 6,5 -f- 0,00095 Т кал/град -моль смеси.
Скрытые теплоты* Теплоемкости 33 Для вычисления теплоемкости нефтяных паров было предложено несколько уравнений. В настоящее время в расчетной технике принята следующая формула Ср = 4~^015 A,8 t -j- 702) ккал/град. кг, предложенная Бальке и Кей [34], где СР — теплоемкость нефтяных паров фракций с уд. весом с?15* в больших калориях на 1 кг при температуре в °С. По этой формуле исследована теплоемкость паров пяти нефтяных фракций с удельным весом от 0,68 до 0,9 при 15,55° С. Предложенное уравнение удовлетворяет экспериментальные данные со средним отклонением около 1,3%. Для вычисления теилоемкостей жидкостей в настоящее время нет еще общих уравнений, позволяющих делать расчеты на основе теоретических представлений, так как теория этого вопроса еще не разработана. Однако некоторыми исследователями делались попытки вывести эмпирические уравнения, основанные на экспериментальных измерениях теплоемкости отдельных жидкостей, Так, например, Караваев [3] для фракций бакинских нефтей с удельным весом 0,88—0,916 предложил следующее уравнение, для интервала 100-400° С, Ct --=-¦ 0,4825 + 0,00077 (f—100) шал!град, кг (здесь С\ — средняя удельная теплоемкость). В настоящее время и СССР наиболее часто для расчета теилоемкостей смешанных нефтей пользуются следующим уравнением С/ = -U- @,403-0,000810 ккал/град. кг, у d где Ct — средняя удельная теплоемкость; t — температура, °С; d — удельный вес нефти. Маклеод [38], воспользовавшись величинами теплоемкостей бензола, ацетона, четыреххлорпстого углерода, хлороформа, циклогексана, этилового эфира, нафталина, нормальных гексана, гептана и октана в точке их кипения п применив метод наименьших квадратов, вывел уравнение линейной зависимости между молярной теплоемкостью пара (Ср пар) и жидкости (Ср жидк) С]} пар e Ujcfoo Ср жидк 10,о/. Брмггс [39] предложил почти аналогичное уравнение ^р пар == tsp жидк Ю,и. Более; полный обзор эмпирических уравнений для расчета тепло- емкостей ^шдких углеводородных смесей, а также соответствующие номограммы и таблицы приведены в книгах И. Л. Гуревича [4], С. Н. Обряд- чикова [2|] и Г. Г. Рабиновича [5], к которым мы и отсылаем читателей, интересующихся этими вопросами. *) dlh — удельный вес жидкого нефтепродукта. 3 Закаа 119.
34 Глава I Ввиду малой точности подобного рода эмпирических уравнений следует рекомендовать при выполнении термодинамических расчетов пользоваться данными непосредственных экспериментальных измерений. 7. ЗАВИСИМОСТЬ ТЕПЛОЕМКОСТИ ГАЗОВ И ПАРОВ ОТ ДАВЛЕНИЯ Небольшие изменения давления в пределах одной атмосферы для простейших газов при комнатной температуре или в пределах нескольких атмосфер или даже десятков атмосфер при температурах значительно более высоких, чем критическая, практически не влияют па теплоемкость. Однако при температурах, близких к критической, теплоемкость начинает очень быстро увеличиваться. Поэтому при расчетах процессов, протекающих при высоких давлениях, приходится считаться с указанным явлением. Изменение теплоемкости при постоянной температуре с изменением давления может быть определено непосредственными экспериментальными измерениями. Однако в ряде случаев эти изменения могут быть вычислены из термодинамических соотношений, если известно уравнение состояния газа или имеются экспериментальные данные, характеризующие отклонения этого газа от идеального состояния [20—23]. Из термодинамических соотношений следует, что дР /г Легко установить, что теплоемкость идеального газа не зависит от давления. Уравнение состояния идеального газа PV = ВТ, (92) откуда V = ^r (92а) и, далее, ( dV\ R __ (dW\ л {т \дТ h Р \~' JV В общем случае для реальных газов можно написать (926) RT где а — коэффициент, характеризующий степень отклонения исследуемого газа от идеальных законов (устанавливаемый, конечно, экспериментально), являющийся функцией температуры и давления. В таком случае (92Ь) а = V р а ЩТ = -Т(Щ=Т(Щ- <94>
Скрытые теплоты- Теплоемкости 35 В разное время различными авторами было предложено до 5,0 уравнений состояния для реальных веществ. Наиболее известным и употребительным из них является уравнение Ван-дер-Ваальса (95) где а и Ъ — константы, присущие данному химическому соединению. Константы эти, как известно, могут быть вычислены на основании следующих соотношений: Й: " 'iP' V"°' (96) Здесь индекс «кр» относится к величинам, отвечающим критической точке. Уравнение Ван-дер-Ваальса в некоторых случаях дает достаточно хорошее схождение с экспериментальными данными, однако не охватывает со всей полнотой свойств всех паров и газов. Из уравнения (95) можно вывести уравнение соответственных состояний рут где я = -=-— ; ф = —— ; # — — безразмерные переменные. Уравнение (98) по своей точности не может превышать точность (95) г однако само применение безразмерных величин позволяет в некоторых случаях добиться точности вычислений, не прибегая к значительному усложнению вычислений. Так, например, Майснер и Кайзер [24] показали, что в пределах средних давлений соотношение Р — V — Т для ряда газов можно выразить уравнением в котором / является однозначной функцией приведенной температуры. Если заменить НТ/Рнр V новой переменной 2, то уравнение (99) будет иметь такой вид ^ = е-" = е-*»» . A00) Это уравнение справедливо для температур не выше критической. Выше кри^ческой температуры оно дает зршчительные оклонения от опытных данных. Для того чтобы учесть эти отклонения Коп, Льюис и Вебер [25 J видоизменили уравнение A00) путем добавки поправочного члена Ф в показателе 3* PV —21-тФ —ПЛИ±<1> МГИ\
36 Глава I Для нахождения зависимости / как функции температуры авторы использовали данные Амага (относящиеся к этилену) для расчетов выше критической температуры. Для температур ниже критической были использованы данные для насыщенных паров следующих углеводородов: пропана, нормального бутана, изобутана, нормального и изопентана, нормальных гексана, гептана и октана, а также диизопропила, диизо- бутила и бензола. Необходимо отметить, что уравнение A00) хорошо ?§ч \ 3 \ = 0,650,70,75 0,8 0,85 0,9 — \ 0,95 tf 02 0,4 0,6 OS Л (,0 OJB- 0,8- 0,4- 0,2- S s ч i ч \ ч \ \ s 4 *** Sa 4 л \ ^4 4 =^ ^= -— '— "—щ —-. - i J ¦if = — J — ^— J if 0 0/f 0,8 2,0 2,8 Рис. 1. Поправки ua отклонения гаяов и паров от идеального состояния, вычисленные по уравнению (МО)- согласуется с эксперилгеиталыгымп данными только в случае углеводородов, содержащих в молекуле больше трех атомов углерода. Тиль и Кэй [2G] проделали расчет отклонений от идеального состояния по уравнению A01) и сравнили полученные величины с пеличипами, определенными опытным путем для лигроипа и бензина с целью проверки применимости этого метода к сложным нефтяным углеводородным смесям и показали, что вычисленные величины вполне соответствуют опытным, за исключением критической зоны. Отклонения в критической зоне авторы объясняют разницей между чистыми веществами и смесями, основываясь на том, что в случае бензина (широкая фракция) отклонения больше, чем в случае узкокшгящеи фракции лигроина. На рис. 1 приведены поправки па отклонения газов и паров от идеального состояния, вычисленные по уравнению A00); пользуясь этиа! рисунком, можно решать указанное уравнение графически.
Скрытые теплоты. Теплоемкости 37 Ватсон и Нельсон [27] предложили коэффициент (фактор) сжимаемости \i для высших углеводородов при температурах до по приближенным уравнениям: для низких значений приведенных давлений, ц = 1,0 - [0,73 (д) — 0,18] я для высоких значений приведенных давлений \i = 1,0 - @,24 - 0,14 G) (8 - я), т где О — приведенная температура, равная -=— ; = 1,5 вычислять A02) A03) я — приведенное давление, равное Эдмистер [28] для вычисления термодинамических свойств углеводородов под давлением выше атмосферного преобразовал уравнение (92Ь) в уравнение следующего вида A04) aicp up Я где а = аг ¦ акр; Р = я Р^р\ Т = и-л кр. которое в сущности является приведенным уравнением состояния (или уравнением соответственных состояний). Автор цитируемой работы [28] сопоставлением критических данных (Ркр* J'kpi ^kpi gkp) для большого числа углеводородов (от метана до октана включительно, а также бензола, циклогексана, диизопропила и диизо- бутила) установил, что отношение RT^/P^v акр является практически постоянным и равным в среднем 1,37. Величина аг является функцией приведенных давления и температуры (я и й). Функция аг была определена из экспериментальных данных Р — V — Т для метана, этилена, этана, пропана, изопентана, л-пентана, л-гексана, л-гептана и циклогексана. Вычисленные на основании указанных данных значения аг для каждого углеводорода были отложены на графике аг — я, в результате чего была получена серия изотерм, изображенных на рис. 2. Таблица 20 Точность Iм — V — Т поправок Соединения Метан Этилен Этан Пропан Изопентан к-Пентан Циклогексан н-Гексан к-Гептан Максимальное отклонение вычисленного объема от наблюденного, % [29, 30] 6,6 10,6 5,9 13,6 14,5 2,8 9,0 11,2 12,0 [28J 5,6 8,0 3,5 9,8 6,9 5,3 4,5 5,5 8,0
38 Глава f В табл. 20 для сравнения приведены максимальные отклонения в процентах объемов паров различных углеводородов, вычисленных по Эдми- стеру [28] от экспериментальных данных Броуна [29] и Льюиса [30]. На основании этих данных Эдмистер сделал заключение, что кривые рис. 2 могут быть использованы для термодинамических расчетов. В табл. 21 приведены численные значения функции аг, найденные Эдмистером при помощи рис. 2; там же помещены производные 1-^) , оп- ределенные, так же как и в ранней работе автора, графическим дифференцированием. Эдмистером были вычислены и некоторые другие величины [например, Ailn —, (тг1) ], которые необходимы при расчетах энтропии теплосодержания и других термодинамических функций углеводородов. Указанные величины также помещены в табл. 21. Приведенное давление Л* OfS ft0 1,5 2,0 Жидкость. Отсчет л по верхней шкале U5 2,0 15 3,0 3,5 flpud еден но е да 8л е мае л Рис. 2. Поправки на отклонения газов и паров от идеального состояния по Эдмистер у [28]. В табл. 21 &СР — увеличение изобарической теплоемкости при увеличении давления от 0 до л. кр (B кал/град, моль). Если уравнение A04) решить относительно V, то получим V = HV к A04а)
CD p со о о 00 сл рророо о ооо " 1 ЕТ СП СЛ I ppppp о ел осл i оелоел i^^O COtOtObA-Hi-O W^^O 1 сл о сл ослоелоел оелоел Ъ^^а^^оосЪ^^оо Сп СО О СЯ to ОСЛ О СЛ -О CO4^CjlCOCJ>CnJt\J спселслсс ^J СП СО t>O !-*¦ !-»¦ !-*¦ С J^00COCO -*J CO i-fc СО ^q tODC^ оооооо оооо "bo bo"^i"-*j"-*j^<j tDtooobo J K> СО -<i О> СЛ О> и*. CD СО CD^C^ ^CDO^O Q 5 се ft I 1 I 5 я SS ррррроро рооооо оооо СО ГО То !-* U ^ О О tO tO "ь^ Т-*. "о О tObi^O >О СЛ СО СП 00 tO I со сп о сл ft Ф СЛСЛСООСЛ оо^сосооососоа>со 4^го5^оо1оЪосо OOOQWN?OUlOii^Q О СЛ О ^ ь* 00 tO CO елело оосо со | сл о ' ^ о рр> р о р las to о о to a> -^ > Сп О Сп ^J CD О СО 'О О СО ¦ "елооооспа^оелсосл^ю сл сл < Сп popорр ррро j-vj^too госоа>оо^го ^ ooo^ 'OtorocD ел о to оо 4^ оо ел о-<i оо H.OOOOOOO н^ !-*¦ Hi н^ о ОО О О О О О ОО ОООООООО ОО ОО ) О ( >4^ » О 00 СП >*v CO tO h* o; >^ to н^ 00 ОГО-JCOHi-O HiijQ--JCO a: О О С c: yi W Спел4^О «fr s П •8 о о се 3 с
В ел о ел о ел ел ел рОООррОО О ел о ел ел О О ОО О О О О О СО СО ГО N5 ГО ЬО ^iTo^O СЛ O^l Сл to О о ел о елосл pppppp&pppppppppppppppppppppppp os t*o ю ел i^> os c^ ел h"^ oo ел ю os f_o (^> со ^-j ^р* со ел со i—^- <^? c_c*> oo "*j os os os os oo ел со ор роо&РРРРРРРРРРРРР ^^^b^clk^ik^ РР РР Р ^ fo to со Ik* "Jt* оео^о^ с as ¦ oo рррр Op ррр рррр рррр oovioboo^^cbFo^^ooo as as ео oo i г Oo ел to to 5" ОСЛ as cobo о ел pp ьоЪо о to С0 as to ^ as со го го со со со с^слр^ср fo^oo со o o as ro спсо о"о ^ro сор со ?K to to о CnJ ел to сп о ел о -J to ^ I o; ел ел ел ^-со ел оо S
Скрытые теплоты- Теплоемкости Продолжение табл. 21 • 1,10 1,15 1,20 я 0,05 0,10 0,2 0,3 0,4 0,5 0.6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0 2,25 2,50 2,75 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0,05 0,10 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,25 2,50 2,75 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0,419 0,417 0,416 0,418 0,421 0,426 0,431 0,437 0,444 0,451 0,460 0,480 0,510 0,520 0,517 0,496 0,455 0,398 0,347 0,304 0,267 0,204 0,158 0,124 0,095 0,071 0,383 0,381 0 378 0,377 0,378 0,380 0,382 0,389 0,396 0,403 0,410 0,415 0,412 0,399 0,369 0,333 0,296 0,263 0,205 0,159 0,125 0,096 0,073 0,348 0,346 0,342 0,341 0,340 0,341 0,342 0,344 к In ' Р 0,018 0.037 0,076 0,114 0,152 0,190 0,230 0,269 0,309 0,350 0,392 0,477 0,567 0,612 0,660 0,753 0,840 0,936 1,02 1,094 1,16 1,268 1,349 1,411 1,460 1,499 0,015 0,032 0,066 0,099 0,132 0,165 0,198 0,265 0,312 0,402 0,473 0,545 0,616 0,686 0,769 0,845 0,913 0,974 1,075 1,154 1,215 1,263 1,301 0,014 0,027 0,058 0,086 0,П5 0,143 0,171 0,229 АСР 0,118 0,243 0,510 0,805 1,15 1,54 2,01 2,59 3,29 4,17 5,35 9,45 15,85 18,2 19,0 19,3 18,1 16,2 ил 12,75 11,7 10,7 10,2 9,8 9,5 9,3 0,100 0,205 0,429 0,676 0,960 1,275 1,625 2,48 3,62 5,44 8,22 11,20 13,65 14,50 13,20 11,50 10,7 9,54 8,67 8,18 7,88 7,67 7,50 0,088 0,182 0,376 0,593 0,830 1,08 1,36 2,00 АН ка 0,0657 0,132 0,268 0,405 0,550 0,697 0,855 1,02 1,20 1,39 1,60 2,075 2,69 3,01 3,31 3,81 4,15 4,40 4,56 4,70 4,80 4,97 5,05 5,14 5,20 5,25 0,0605 0,121 0,243 0,369 0,495 0,626 0,763 1,055 1,375 1,730 2,110 2,52 2,97 3,35 3,70 3,94 4,13 4,27 4,46 4,60 4,69 4,75 4,81 0,0555 0,111 0,222 0,336 0,453 0,573 0,695 0,940 AS' кг 0,040 0,081 0,165 0,253 0,345 0,444 0,547 0,660 0,780 0,910 1,06 1,42 1,88 2,41 2,84 3,11 3,27 3,38 3,42 3,44 3.43 3,41 3,39 3.34 3,30 0,035 0,071 0,144 0,220 0,300 0,380 0,470 0,655 0,870 1,100 1,375 1,675 1,985 2,25 2,48 2,62 2,70 2,74 2,79 2,80 2,80 2,80 2,79 0,031 0,062 0,127 0,194 0,263 0,333 0,408 0,560
Глава I Продолжение табл. 21 о 1,20 1,30 1,4 я 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,25 2,50 2,75 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,0 2,25 2,50 2,75 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0,05 0,10 0,20 0.30 0,40 0,60 0,80 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,25 2,5 2,75 3,0 3,5 4,0 4,5 Or 0,347 0,350 0,351 0,351 0,349 0,344 0,329 0,305 0,280 0,254 0,201 0,159 0,125 0,096 0,073 0,291 0,289 0,285 0,282 0,280 0,279 0,277 0,276 0,275 0,272 0,270 0,267 0,263 0,256 0,243 0,228 0,213 0,181 0,149 0,120 0,093 0,072 0,248 0,245 0,241 0,238 0,235 0,231 0,229 0,226 0,223 0,220 0,216 0,212 0,208 0,200 0,192 0,183 0,173 0,154 0,132 0,108 0,286 0,345 0,402 0,461 0,519 0,577 0,648 0,714 0,774 0,830 0,924 0,999 1,058 1,103 1,140 0,011 0,021 0,044 0,069 0,088 0,131 0,174 0,216 0,259 0,301 0,343 0,384 0,424 0,475 0,523 0,568 0,610 0,686 0,750 0,801 0,842 0,869 0,009 0,016 0,033 0,051 0,068 0,102 0,135 0,168 0,200 0,231 0,262 0,293 0,323 0,359 0,395 0,428 0,460 0,518 0,570 0,612 a cp 2,80 3,79 5,03 6,60 8,30 9,65 10,1 9,4 8,8 8,25 7,46 6,95 6,60 6,34 6,16 0,07 0,141 0,289 0,447 0,616 0,995 1,41 1,88 2-40 2,98 3,59 4,20 4,84 5,60 6,19 6,39 6,39 6,10 5,72 5,34 5,00 4,75 0,055 0,109 0,222 0,337 0,456 0,715 1,00 1,30 1,63 1,98 2.34 2,72 3,11 3,60 4,10 4,52 4,84 5,11 5,00 4,80 AH 1,210 1,495 1,800 2,12 2,44 2,76 3,10 3,40 3,63 3,80 4,03 4,18 4,29 4,37 4,43 0,046 0,0925 0,186 0-280 0,377 0,570 0,767 0,970 1,183 1,40 1,62 1,85 2,08 2,36 2,62 2,88 3,09 3,42 3,65 3,78 3,86 3,92 0,040 0,080 0,160 0,240 0,322 0,488 0,650 0,820 0,985 1,16 1.33 1,50 1,68 1,90 2,11 2,33 2,51 2,85 3,10 3,285 AS' 0,725 1,906 1,10 1,31 1,525 1,725 1,94 2,11 2,25 2,35 2,45 2,48 2,49 2,50 2,50 0,0246 0,0495 0,0995 0,150 0,201 0,308 0,418 0,530 0,655 0,780 0,915 1,048 1,184 1,35 1,50 1,635 1,765 1.94 2,035 2,090 2,115 2,125 0,0196 0.03P0 0,0786 0,118 0,158 0,240 0,324 0,410 0,499 0,590 0,685 0,778 0,875 0,990 1,115 1,225 1,32 1,49 1,615 1,69
Скрытые теплоты. Теплоемкости Продолжение табл. 21 * 1,4 1,5 1.6 1,8 я 5,0 5,5 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5.0 5,5 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1.2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0,05 0.1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5 1 4,0 4,5 0,087 0,068 0,212 0,210 0,206 0,198 0,194 0,190 0,187 0,183 0,178 0,174 0,169 0,164 0,152 0,138 0-124 0,108 0,091 0,075 0,060 0,183 0,180 0,176 0,169 0,164 0Д60 0 156 0,151 0,146 0,141 0,137 0,132 0,121 0,109 0,098 0,088 0.076 0,061 0,048 0,136 0,133 0,128 0,120 0,115 0,111 0,107 0,103 0,097 0,093 0,090 0,086 0,079 0,070 0,062 0,054 0,045 / 1 Р 0,647 0,675 0,007 0,013 0,026 0,053 0,080 0,106 0,132 0,156 0,180 0,204 0,226 0,249 0,202 0,350 0,394 0,433 0,466 0,494 0,516 0,006 0,011 0,022 0,044 0,065 0,085 0,105 0,124 0,143 0,160 0,177 0,195 0,234 0,270 0,303 0,332 0,358 0,37!) 0.399 0,004 0,008 0,015 0,028 0,042 0,054 0,066 0,078 0,089 0,100 0,110 0,120 0,143 0,164 0,182 0,198 0,212 АСР к, 4,55 4,30 0,043 0,085 0,170 0,344 0,530 0J33 0,950 1,175 1,420 1,67 1,94 2,21 2,90 3,55 3,97 4,11 4,09 3,99 3,85 0,034 0,067 0,134 0,268 0,410 0,563 0.72Г» 0,890 1,07 1,24 1,43 1,62 2,10 2,58 3,00 3,29 3,42 3,43 3,40 0,026 0,051 0,100 0,200 0,305 0,410 0,515 0.620 0,728 0,840 0,950 1,050 1,310 1,56 1.80 2,00 2,16 АЯ *э 3,39 3,46 0,035 0,0695 0,139 0,279 0,420 0,560 0,700 0,840 0,980 1,125 1,265 1,410 1,750 2,075 2,35 2,60 2,80 2,95 3,06 0,031 0,062 0,124 0,248 0,370 0,493 0,616 0,740 0,860 0,98 1,10 1,22 1,50 1,767 2,00 2,22 2,40 2,55 2,69 0,025 0,050 0,100 0,199 0,298 0,395 0,490 0,585 0,680 0,770 0,865 0,950 1,150 1,350 1,53 1,695 1,85 AS' к2 1,75 1,82 0,016 0,0322 0,065 0,130 0,199 0,267 0,334 0,403 0,475 0,550 0,624 0,700 0,880 1,040 1,175 1,290 1,380 1,460 1,520 0,0134 0,0270 0,0547 0,110 0,165 0,221 0,278 0,331 0,390 0,449 0,505 0,564 0,704 0,833 0,950 1,057 1,150 1,230 1,300 0,010 0,0202 0,0410 0,0820 0,123 0,164 0,205 0,248 0,290 0,330 0,370 0,408 0,500 0,590 0,677 0,755 0,830
Глава I Продолжение табл. 21 1,8 2,0 2,2 2,5 я 5,0 5,5 0,05 0,10 0,20 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,о ; 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0,1 0,2 0,4 0.6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0.1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0,034 0,026 0,099 0,096 0,092 0,084 0,079 0,075 0,071 0,067 0,063 0,059 0.056 0,053 0,048 0,042 0,036 0,028 0,021 0,014 0,008 0,066 0,062 0,056 0,051 0,047 0,043 0,039 0,03E 0,034 0,032 0,030 0.025 0,020 0,014 0,008 +0,001 —0,004 -0,007 0,029 0,027 0,022 0,018 0,014 0,0010 0,008 0,006 0,004 0,003 +0,002 -0,002 —0,006 —0,011 —0,016 —0,020 —0,024 —0,027 к In — f1т 111 р 0,223 0,231 0,003 0,005 0,009 0,018 0,026 0,034 0,041 0,048 0,055 0,061 0,066 0,072 0,084 0,096 0,105 о.из 0,119 0,124 0,126 0,003 0,006 0,011 0,016 0,020 0,025 0,028 0,032 0,035 0,038 0,041 0,047 0,052 0,056 0,058 0,059 0,059 0,058 0,002 0,003 0,005 0,007 0,009 0,010 0,011 0,011 0,012 0,012 0,012 0,012 0,011 0,009 0,007 +0,003 —0,001 —0,007 К, 2,28 2,36 0,017 0,035 0,070 0,143 0,218 0.295 0,373 0,450 0,528 0,603 0,680 0,752 0,935 1,10 1,25 1,375 1,48 1,56 1,62 0,025 0,051 0,105 0,161 0,219 0,277 0,333 0,391 0,448 0,500 0,554 0,680 0,790 0,885 0,975 1,05 1,12 1,18 0,016 0,032 0,064 0,096 0,128 0,160 0,192 0,224 0,255 0,288 0,319 0,395 0,467 0,535 0,605 0,665 0,725 0,785 АН h 1,974 2,086 0,021 0,042 0,084 0,165 0,247 0,326 0,404 0,480 0,554 0,630 0,700 0,770 0,935 1,088 1,23 1,365 1,485 1,596 1,692 0,0639 0.0730 0,144 0,213 0,280 0,346 0,410 0,474 0,535 0,595 0,654 0,795 0,925 1,046 1,158 1,26 1,35 1,436 0,030 0,059 0,115 0,169 0,220 0,270 0,320 0,369 0,415 0,460 0,502 0,607 0,705 0,797 0,882 0,960 1,031 1,095 AS' 0,900 0,960 0,008 0,0161 0,0.52 0,064 0,096 0,128 0,160 0,191 0,221 0,251 0,281 0,311 0,381 0,446 0,507 0,ГN5 0,620 0.675 0,720 0,0135 0,0268 0,0530 0,0790 0,105 0,130 0,155 0,180 0,202 0,225 0,248 0,300 0,352 0,400 0,448 0,490 0,530 0,57 0,011 0,022 0,0435 0,0645 Tita* ^ ч^» VJ Л-Ч- г 0,0850 0,105 0,1235 0,142 0,160 0,178 0,195 0,236 0,275 0,314 0,350 0,385 0,415 0,446
Скрытые теплоты- Теплоемкости 45 откуда первая производная 3V \ _ 1 / dV \ ДТКР (ЭаЛ и вторая производная { (пГ)- A05) С другой стороны, из (91) дР }т Комбинируя A05) и (91), получим Отсюда получаем где /са = Др?а = 1,37. Решение (интегрирование) уравнения A07) Эдмистер также производил графическим методом. A f** В пятой графе табл. 21 помещены численные значения -^ , полу- ченпые автором в результате решения уравнения A07). Таким образом, пользуясь табл. 21, можно вычислять изменение теплоемкости углеводородов с увеличением давления. Естественно, что в тех случаях, когда имеются данные по сжимаемости для того или иного углеводорода, целесообразнее воспользоваться этими данными для вычисления теплоемкости по методу, описанному в настоящем параграфе. Результаты такого расчета несомненно будут значительно более надежными, чем результаты расчета, основанного на использовании уравнения соответственных состояний. Однако, так как расчет по методу Эдмистера вряд ли может привести к ошибкам свыше ±5%, то для большинства технологических расчетов табл. 21 может сослужить большую пользу. Здесь следует сказать несколько слов о технике вычислений термодинамических функций газов и паров под давлением по коэффициентам сжимаемости. При вычислении теплоемкости, теплосодержания, энтропии и некоторых других величин приходится пользоваться такими соотношевиями, как (91), ia также A09)
46 Глава I При решении этих уравнений правильность получаемых результатов зависит в основном от точности экспериментальных данных, положенных в основу расчета, и в значительной степени от точности производных 3V \ / d*V \ / 3V \ (и0) определяемых по коэффициентам сжимаемости, Так как зависимость объема от температуры выражается при построении графиков почти прямыми линиями, непосредственное определение указанных производпых при помощи таких графиков может привести к неточным результатам. Учитывая это обстоятельство Деминг и Шуп 131], [32], [33J при вычислении термодинамических свойств азота, водорода и окиси углерода для нахождения производных пользовались следующими функциями а = - V, (92в) Линии а — Т и А — Т (так же, как и а — Р н А — Р) представляют собою ясно выраженные кривые (а не прямые) линии, что в значительной степени увеличивает точность вычисления производных. При указанном методе расчета соотношения между соответствующими производными и Р — V — Т, а и А определяются следующими уравнениями: PV Г /ЗА] oV \ 'RT ' V \ дТ !>, ov \ ш у \ ал /j, ^ ^112^ X V дТ дУ \ -&т-}. i+ 2Д pv 2± эт 2A dT HT PV P av "dp- \_ д 2Д T !+¦ A15) Однако А. М. Розен считает, что Домииг и Шуп только частично преодолели затруднения, возникающие при обработке экспериментальных данных о сжимаемости газов и паров при высоких давлениях и использовании этих данных для расчета термодинамических функций по уравнениям, аналогичным (91, 108, 109). В отличие от Деминга и Шуп, автор цитируемой работы предлагает пользоваться вместо уравнений (92) и (92в) какое-либо линейное относительно температуры уравнение, например, РУг= ВР + СТ A16)
Скрытые теплоты. Теплоемкости 47 и далее обрабатывать отклонения от этого уравнения а = У-У1. A17) Желающим более подробно ознакомиться с методикой расчета, предложенной А, М. Розеном, рекомендуем обратиться к первоисточнику *. ЛИТЕРАТУРА 1. В. И. X о т и м с к и й. ВыравниваЕше статистических рядов по методу наименьших квадратов (способ Чебышева). Управление печати и пропаганды ВСНХ, Москва A925). 2. С. Н. Обрядчиков. Принципы перегонки нефти. M--JI., Гостоптехиздат A940). 3. Ы. Караваев. «Нефтяное дело», № 6 A913). 4. И. Л. Г у р е в и ч. Свойства нефти и первичная гонка. Технология нефти, ч. I, стр. 117 и дальше. Гостоптехиздат, М.-Л. A941). 5. Г. Г. Рабинович. Расчет нефтеперегонной аппаратуры. Стр. 65 и дальше. Гостоптехиздат A941). 6. А. В и н ь е р о н. Обработка результатов физико-химических наблюдений. ОНТИ. Л. A936). 7. Э. У и т т е к е р, Г. Робинсон. Математическая обработка результатов наблюдений. ОНТИ, Л. A935). 8. G. W. А. К ahlb aura. Zs. ph. Chem. 26, 003, 1918. Landolt — Bornstein. Tab. 11, 1370. 9. K. S. Pitzer, D. W. Scott. J. Am. Ch Soc. 65, No 5. 803 A943). 10. R. Benewitz, W. Rosner. Zs. ph. Ch. B, 39, 126 A938). 11. P. Fngassi С h. E. Rudy. Ind. Eng. Ch. 30, No 9, 1029 A938). 12. J. R. Part ing ton, Shilling. Specific Heats of Gases, p. 40, New York, D. Van Nostjand Co A924). 13. С J|. Dobrat z. Ind. Eng. Ch. 33, No 6, 759 A941). 14. Lafidolt-Born stein. Physikalisch-chemische Tabellen, Vol. II, 1252, Berlin A936). 15. A. F. В e n n i и g, H. С М с Harnes. Ind. Eng. Ch. 31, 912 A930). 16. Intern. Critical. Tables, vol. V, p. 80, New York A929). 17. D. f. Stevenson, J. G. В е а с h. J. Cbem. Phys. 7, 25 A939). 18. W- A. Fels ing, F.W.Jessen. J. Am. Ch. Soc. 55, 4418 A933). 19. D. p. W a g m a nn, J. E. К ilp at rick, W. J.Taylor, K. S. Pitzer, F. D. ftossini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 34, 143—161 A945). 20. W. С E d m i s t e r. Ind. Eng. Ch. 28, No 9, 1112 A936). 21. H. M. Kvalnes, V. L. G a d d y. J. Am. Ch. Soc. 53, 397 A931). 22. F G. Keyes, H. G. Burks. J. Am. Ch. Soc. 49, 1403 A927). 23. A. E u с k e n, K. Lud e. Zs. ph. Chem. B, 5, 413 A929). 24. H. P. M e i s n e r, Kayser. Mas. Ind Techn. Eng. Thesis A930). 25. G- А. С о p e, W. K. Lewi s, II. С Weber. Ind. Eng- Ch. 23, No. 8, 887 A931). 26. E. W. Thiel, W. B. Kay. Ind. Eng. Ch. 25, No 8, 894 A933). 27. K. M. Watson, E. F. Nelson. Ind. Eng. Ch. 25, No. 8, 880 A933). 28. W. С E d m i s t e r. Ind. Eng. Ch. 30, No 3, 352 A938). 29. G.G. В г о w n, M. Sounders, R.L.Smit h. Ind. Eng. Ch. 24, 514 A932). 30. W. K. Lewis. Ind. Eng. Ch. 25, 257 A936). 31. W. E. Dem ing, L. S. S h u p e. Phys. Rev. 37, 638 A931). 32. W. E. Deming, L. S. Shnpc. Phys. Rev. 38, 2245 A931). 33. W. E. Deming, L. S. Shupe. Phys. Rev. 40, 848 A932). 34. W. H. В a h 1 k e, W. В. К а у. Ind. Eng. Ch. 21, No 10, 942 A929). 35. D. R. S t u 1 1, F. D. M а у f i e 1 d. Ind. Eng. Ch. 35, No 6, 639 A943). 36. G. N. Lewis, M. Randall. J. Am. Ch. Soc. 34, 1128 A912). 37. W. W. M у d 1 t о n. J. Inst. Petrol. 30, No 248, 211 A944). 38. D. W. M а с 1 e о d. Trans. Farad. Soc. 31, 746 A935). 39. D. K. II. Briggs. Chemistry and Industry 43, 1328 A954). *) A. M. Розен. Журн. Физ. хим., XXVII, вып. 2/178 A953).
ГЛАВА II ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ. ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ 1. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ. ЗАКОН ГЕССА В соответствии с первым законом термодинамики 0--=и2-их + л, A) где Q — сообщенная системе теплота; U2 — Ux — увеличение внутренней энергии; А = f PdV— совершенная работа. VI Уравнение A) записано в термодинамической транскрипции. В термохимии принято выделяемую при реакции теплоту считать положительной, а поглощаемую — отрицательной. В таком случае уравнение A) должно быть переписано так - Q-U2- Ux + A B) или U,-U2=Q + A$ C) где 17г — U2 — тепловой аффект реакции; Q — теплота реакции, причем Q = - С Если реакция протекает при постоянном объеме, то из C) получаем Если реакция протекает при постоянном давлении, то из A) получаем Aа) где Н2 и II\—теплосодержание системы в конечном и начальном состояниях. В таком случае иг - U2 = QP+A E) и Qv = Н, - Н2 = - Д Н. Eа)
Тепловые аффекты* Теплосодержание 49 Следовательно, тепловой эффект реакции при постоянном давлении равен теплоте реакции плюс работе, совершенной системой (причем указанная работа может быть положительной, если реакция протекает с увеличением объема, и отрицательной, если реакция протекает с уменьшением объема). Тепловой эффект реакции при постоянном объеме численно равен теплоте реакции. Опыт показывает, что тепловой эффект реакций зависит не только от химических превращений, имеющих место в системе и сопровождающихся изменением ее внутренней энергии, но и от агрегатного состояния и температуры. В настоящей книге в дальнейшем для обозначения агрегатного со* стояния реагентов применяются следующие символы: (г), (ж) и (тв) для газообразного, жидкого и твердого состояний веществ, например: Н2(г) — газообразный водород, СвНв(ж) — жидкий бензол, С10Н8(тв) — твердый нафталин. При таком обозначении, например, реакция взаимодействия газообразных водорода и кислорода с образованием жидкой воды записывается следующим образом Н2(г) + -f~°2(r) = Н2°(ж) + 68 В оригинальной научно-технической литературе, а также в специальной справочной большинство данных о теплоте исследованных реакций отнесено к стандартным условиям; 18° С и 1 am, В термодинамике в качестве стандартных условий приняты температура 25° С B98° К) и давление 1 am. Теплотой реакции при указанных стандартных условиях называют изменение энтальпии (теплосодержания) системы. Для вычисления тепловых эффектов химических реакций по термохимическим данным пользуются законом Гесса и следствиями указанного закона. Этот закон представляет собой один из частных случаев закона сохранения энергии, но был открыт ранее принципа эквивалентности (в 1840 г.) русским академиком Гессом. Закон Гесса формулируется следующим образом: «Тепловой эффект химического превращения зависит только от начального и конечного состояний системы, но не зависит от пути, по которому протекает процесс». Первое следствие закона Гесса: «Тепловой эффект разложения какого- либо химического соединения точно равен и противоположен по знаку тепловому эффекту его образования». Второе следствие закона Гесса: «Если совершаются две реакции, приводящие из различных начальных состояний к одинаковым конечным состояниям, то разница между их тепловыми эффектами представляет собою тепловой эффект перехода из одного начального состояния в другое». Третье следствие закона Гесса: «Если совершаются две реакции, приводящце из одинаковых начальных состояний к различным конечным состояния^, то разница между их тепловыми эффектами представит собою тепловой Эффект перехода из одного конечного состояния в другое». *) Пример, Рассчитать тепловой эффект реакции С (графит) + 2Н2 (г) = СН4 (г) + §Р| *) Цитируется по Н. А. Колосовскому [1]. 4 Заказ 119.
SO Глава II зная, что теплоты горения: Углерода (графита) С (графит) 94 052 кал Водорода На (г) 68 310 * Метана СН4 (г) 212 798 » Решение. С учетом теплот сгорания можно написать следующие уравнения: | С (графит) + О2 (г) » СО2 (г) + 94 052 \ \ 2Н2 (г) + О2 (г) = 2Н2О (ж) + 2-68310 \ . III В данном случае совершается два процесса, приводящие из рааличных начальных состояний [первоесостояние: С (графит) +Оа (г) -f-иНа (г) и второе — СШ (г) + 2Оа (г)] к одинаковым конечным состояниям [третье — СО2(г) +2Н,О(г)]. В соответствии со вторым следствием закона Гесса тепловой эффект реакции образования метана из элементов должен быть равен разности тепловых эффектов этих двух процессов (т. е, I и II) Qp = 94 052 + 2.68 310-212 798 = 17 874. Следовательно, С (графит) + 2Ш(г) = СН4(г) + 17 874. Вообще говоря, при выполнении термохимических расчетов на практике очень редко пользуются приведенной здесь схемой, так как указанные расчеты могут быть выполнены значительно проще и быстрее при вычислении тепловых эффектов органических реакций по теплотам сгорания. Для этой цели пользуются следующим правилом, вытекающим из закона Гесса: для того чтобы вычислить тепловой эффект органической реакции, необходимо из суммы теплот сгорания исходных веществ вычесть сумму теплот сгорания образующихся продуктов реакции. В применении к разобранному только что примеру С (графит) + 2Н2(г) = СН4(г) + Qp сформулированное здесь правило реализуется следующим образом: С (графит) + 2На(г) = СН4(г) + Qp, Qp = 94 052 + 2. 68 310 - 212 798 = 17 874. Пример. Вычислить тепловой эффект реакции СО(г) + Н2О(г) = ГО,(г) + Н,(г) + Qp. Решение. Имея в виду, что теплоты сгорания для окиси углерода —• 67 636 кал и водорода — 68 310 кал, находим, что Gр = 67 636 — 68 310 + 10 512 = 9838 кал, где 10 512 — теплота испарения 1 г/мол жидкой воды при стандартных условиях.
Тепловые аффекты- Теплосодержание Для расчета тепловых эффектов реакций в настоящее время приходится пользоваться таблицами теплот горения или образования из элементов в стандартных условиях, а в некоторых случаях энергиями связей; экспериментальный материал по результатам термохимических измерений сконцентрирован в основном в таблицах Ландольта, а также в «Справочнике физико-химических величин)) Технической энциклопедии* Новейшие данные публикуются в специальной литературе. При пользовании указанным материалом всегда следует иметь в виду, что при расчете теплот сгорания органических соединений принято считать, что содержащиеся в молекуле вещества атомы элементов сгорают: водород — в жидкую воду, углерод — в газообразную углекислоту, азот — в газообразный азот, галоиды превращаются соответственна в кислоты. Сера превращается в SCh. Например 6СО2 (г) + 3 4-н*О (ж) + ^N2 или СвН5С1 -±?»~ 6СО2 (г) + 2 4- Н2О (ж) + НС1. В табл, 1 приводим некоторые данные по теплотам сгорания простейших веществ. Таблица 1 ¦ Теплоты горения Д Нс° при стандартных условиях, кал/молъ (Вагман и др- [8]) Реакция горения На(г)+*/аОа(г)=НаО(г) H.(r) + V»O»(r)=HaO(A) С (графит) + V, О2 (г) = СО (г) С (графит) + О2 (г) = СО2 (г) Теплота горения — Д#с° 57798 68310 26416 94052 Тепловой эффект АН —57798 —68310 —26416 —94052 Теплоты горения некоторых газообразных углеводородов помещены в табл. 2. Как уже было указано выше, в справочной литературе очень часто наряду с данными по теплотам сгорания помещаются данные теплот образования из элементов при стандартных условиях. Теплоты образования определяются из топлот горения по закону Гесса. Для иллюстрации в табл. 3 помещены теплоты образования некоторых соединений из элементов. Чтобы вычислить тепловой эффект реакции, пользуясь данными теплот образования из элементов, необходимо из суммы теплот образования продуктов реакции вычесть сумму тепдот образования исходных, веществ. Призер. Вычислить тепловой эффект реакции СН4 (г) + 2НаО (г) = СО2 (г) + 4Н2 (г) +QPj '
52 Глава II Таблица 2 Теплоты горения Д Нс° газообразных парафиновых углеводородов при стандартных условиях, кал/моль (Прозен и др. [9]) Соединения Метан . Этан Пропан w-Бутан п-Пентап w-Гексан и-Гептан н-Октан w-Нонан и-Декан Теплота горения -Д#с° 212 798 372 820 530 605 687 982 845 160 002 570 160 010 317-450 1 474 900 1 632 340 А*) 160 020 157 780 157 170 157 180 157 4Ю 157 440 157 440 157 450 157 440 Таблица 3 Теплоты образования Д Hf некоторых соединений из элементов при стандартных условиях, кал}моль (Вагман с сотр. [8]; Прозен и др. [9]) Соединения Вода жидкая Н2О (ж) . . Вода газообразная Н2О (г) Углекислота СО2 (г) . . . Окись углерода СО (г) . . Метан газообразный СН4 (г) Этан Пропан »-Бутан С2Нв (г) С3Н8 (г) С4Н10(г) н) Д — разность на СН2 группу. 68310 57798 94052 26416 17874 20336 ) 24820 29812 j [8] [91 пользуясь данными табл. 3. Решение. Qp = 94052—17874—2 ¦ 57798= —39418. Пример Вычислить тепловой эффект реакции СО (г) + Н2О (г) = СО2 (г) + Н2 (г) + Qp. Решение. Qp = 94052 — 26416 — 57798 = 9838. В ряде случаев для расчета тепловых эффектов реакций приходится пользоваться данными об энергиях связей в молекулах реагирующих веществ. (Под энергией связи, например Н — Н, подразумевается количество энергии в калориях, необходимое для разрыва связи.) Некоторые данные по энергиям связей приведены в табл. 4. Пример. Вычислить тепловой эффект реакции СО(г) + На(г) = СНяО(г) + Qp. Решение. Здесь на разрыв связи затрачивается, кал/моль: Для окиси углерода С == О . . . . 210 000 Водорода Н—Н 103 000 При замыкании связей в альдегиде выделяется, кал/моль: Для 2 (С—Н) 2 ¦ 87000 » С—О 143 000 Следовательно, Qv = - 210000 - 103000 + 2-87000 + 143000 = + 4000 кал/моль.
Тепловые эффекты. Теплосодержание Энергия связей (в пиал) *) Таблица 4 Связь Н-Н 0-0 N-N S—S с=о N=0 С—И С—С с=с с-с 0-Н С—0 С-0 с=о с=о с=о ^он с\° S—Н N—С Природа связи н S2 со N0 Углеводороды » » Ацетилен Гидроксил Спирты Эфиры Кетоны СН2О Др альдегиды HGOOH Др. кислоты Формиаты Др. сложные эфиры ____ Е Сыркина, Дяткиной [3] — — — — — 85,56 62,77 101,16 128,15 110 75 75 155—157 144 — 150 348 — 360 313 327 82 53,5 в ккал по данным Кондратьева [4] 102,72 117,3 169,5 83 210,3 121,8 — — — — — — — —— — — — — — _ —• Паулинга [15] 103,4 170 87,3 58,6 100 123 110,2 70 70 152 142 14» . 87,5 48,6 *) Более полные сведения об энергиях связей в различных органических соединениях содержатся в ряде работ, например: Н. Н. Семенов [2]; В. Н. Кондратьев. Успехи химии. XXVI, вып. 8, 861—94A957); Hemp Wry, Skitzer. J. Ch. Ph. 18, 902A950); G. Glook'ler J. Ch. Ph. 19, 124 A951) и др. Определение теплового эффекта посредством комбинирования уравнении химических реакций Закон Гесса позволяет вычислять тепловые эффекты, оперируя с уравнениями химических реакций так же, как и с обычными алгебраическими уравнениями. Пример. Зная тепловые эффекты реакций: С (графит) + О2 (г) = СО2 (г) + 94052, (I) СО (г) + -|- Оа (г) - СО2 (г) + 67636, На (г) + -~ О2 (г) = Н2О (г) + 57798, (И) (III)
54 Глава II определить тепловые эффекты реакций: С (графит) + ±- О2 (г) = СО (г) + QP1V, : С (графит) -f Н2О (г) = СО (г) + Н2 (г) + <?р . С (графит) + 2Н2О (г) = СО2 (г) + 2Н2 + Q%1. Решение. Вычитание (II) уравнения из (I) дает С (графит) + -|- О2 (г) = СО (г) + 94052 - 67636, откуда <?Г= 26416. Вычитание (III) из (IV) . С (графит) — Н2 (г) == СО (г) — -—- Н2О (г) + 26416 — 57798, откуда С (графит) + Н2О (г) = СО (г) + На (г) — 31382 и <?р=— 31382. И, наконец, после умножения уравнения (III) на 2 2Н2 (г) + О2 (г) = 2Н2О (г) + 2 • 57798 и вычитания полученного уравнения из (I), находят: __С (графит) + О2 (г) = СО2 (г) + 94052 2Н2 (г) + О2 (г) = 2Н2О (г) + 2 • 57798 С (графит) — 2Н2 (г) = СО2 (г) — 2Н2О (г) + 94052 — 2 ¦ 57798 или С (графит) + 2Н2О (г) = СО2 (г) + 2Н2 (г) + 94052 — 2 • 57798, $[ = 94052 — 2 • 57798 - - 24 544. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА РЕАКЦИИ ПО КОНСТАНТАМ РАВНОВЕСИЯ Зависимость константы равновесия реакции от температуры определяется уравнением dT ~ RT* v ' Это соотношение позволяет рассчитать тепловой эффект реакции, если известна зависимость константы равновесия от температуры или численные значения константы равновесия при двух или нескольких Температурах.
Тепловые эффекты* Теплосодержание , 55 Методика расчета в этом случае такая же, как при вычислении скрытой теплоты плавления или испарения по уравнению Клапейрона — Клаузиуса C). Пример« Зависимость константы равновесия реакции С0(г)+Н20(г) = Н2(г) + С02(г)-Ь<?р . , определяется следующим эмпирическим уравнением Ig Кр - ~у16 + 0,783 lg T - 0,00043 Г. G) Здесь Найти тепловой эффект Qp. Решение. Замена десятичного логарифма в уравнении G) натуральным дает In Кр = ~2<3Г2П6 + 0,783 In T — 2,3 • 0,00043 Т. Откуда J^=l^u«+^L_ 2K.0,00043. (8) Из F) и (8) и, наконец, ^р = 2,3 • 2116 • R + 0,783 • RT — 2,3 • 0,00043 RT*; при Т = 298° К или t = 25° С 5Р = 4,573-2116+ 0,783-1,986-298 —2,3-0,00043-1,986-298я- = 9700 + 463 —173 = 9990 кал. Вспомним, что по термохимическим данным тепловой эффект был пайден равным 9838 кал (см. пример на стр. 52). Пример. Константа равновесия реакции 2СН8ОН (г) = 2Н2 (г) + НСООСНз (г) + Qp o /»'н, •/»нсоосн» б T Определить <?р. Решение. - 2,3-5,43, d\nKp _ — 2,3-3149 dT ~ T*
56 Глаза II Qv — 2.3-3149 ЦТ2 ~ Га и Qp = _ 4,573 - 3149 = -14300. Пример. Зависимость константы равновесия реакции синтеза метанола из водяного газа СО (г) + 2Н2 (г) = СН3ОН (г) + Qv выражается уравнением \пКр = ^|~-6- + 8,82 In Т - 0,00685 Т - 28,8. Определить тепловой эффект этой реакции. Решение. После дифференцирования этого уравнения получается: + Ж J _ + °+iM_ 0,00685 И Qv = + 17660 + 8,82. RT - 0,00685 = + 17660 + 8,82 -1,986 • 298 - 0,00685 • 1,986• 2982 = + 17660 + 5220 — 1210 = 21670. Здесь гг Рсо ' Р2и2 л = Пример. Константы равновесий реакций 2Н2 (г) + НСООСНз (г) = 2СН3ОН (г) (I) и СН3ОН (г) + СО (г) = НС00СН3 (г), (II) исследованных экспериментально, выражаются следующими уравнениями: lg Л* =^1^ + 5,43, Aа) Определить тепловой эффект реакции СО (г) + 2Н2 (г) - СН3ОН (г) + Решение. Сложение уравнений (I) и (II) дает: 2Н2 (г) + НСООСНз (г) = 2СН3ОН (г) +СН3ОН (г) + СО (г) = НСООСНз (г) 2Н2 (г) + СО (г) = СН3ОН (г) ' (III)
Тепловые аффекты. Теплосодержание 57 Следовательно, зависимость константы равновесия реакции (Ш) может быть получена суммированием уравнений Aа) и (Па): ш 1 l l„ К11 — 3149 — 1835 , с /о а а4 + lgA ^ h 5,43 + 6,61, —4984 , ,9П/ =—у— + 12,04, . jariu —4984-2,3 . jo а/ о о In Ap = 1- 12,04 -2,6. Отсюда, rflg?1 4984-2,3 и Qp _ 4984 ¦ 2,3 ~ Г2 ИЛИ Qp = 4984 • 2,3 -1,986 = 22800. Для сравнения приведем расчет теплового эффекта реакции синтеза метанола из водяного газа по теплотам сгорания. Теплоты сгорания: СО (г) 67636 кал Н2 (г) 68310 кал СНзОН(г) 182580 кал Из этих данных получаем Qp = 67636 + 2. 68310 — 182580 = 21676. Если учесть, что использованные выше равновесные данные относятся к температурному интервалу 100—250° С, а термохимические данные к комнатной температуре, то расхождение между величинами теплового эффекта, полученными двумя независимыми путями, не превышающее 5%, следует признать вполне допустпмым. Во всяком случае для многих технологических расчетов точность такого порядка вполне приемлема. 3. ЗАВИСИМОСТЬ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА РЕАКЦИИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ Зависимость теплового эффекта реакции от температуры определяется уравнением Кирхгофа dQ = S сгаТ — 2 c2dT, (9) которое после интегрирования принимает вид Qt* = QTx + / B ci - 2 cs) dT A0) или, при Ti = 0 и Т2 = Т, 0
58 Глава II где QT—тепловой эффект реакции при температуре Т° К; Qo — тепловой эффект реакции при температуре Т = 0°К; ci — сумма истинных теплоемкостей, умноженных на стехиометри- ческие коэффициенты исходных веществ (реагентов); С2—сумма истинных теплоемкостей, умноженных на стехиометри- ческие коэффициенты продуктов реакции. Часто при расчетах пользуются следующим сокращенным обозначением Тогда - т От =Qo+fbCdT. (На) о Если реакция протекает при постоянном объеме т QT(v)=Qo+f*CvdT A2) о или при постоянном давлении _ - т <?т (p) = Qo + f&CpdT. A3) о Для решения (интегрирования) уравнений A1 —13) необходимо энать функциональную зависимость теплоемкости от температуры, выраженную в виде уравнения типа (см* I, 5). Ср = а + ЬТ + сТ*.„ A4) Пример* Определить зависимость теплового эффекта реакции от температуры, пользуясь следующими данными СО (г) + 2Н2 (г) = СН3ОН (г) + 21676, при температуре 300° К. Теплоемкости СО (г): Ср = 6,5 + 0,00ЮГ; Н2 (г): Ср = 6,5 + 0,0009 Т; СН3ОН (г): СР = 2,0 + 0,037\ Решение. В данном случае А Ср = СРсо + 2СРВг — С (СРСО= 6,5 + 0,0010 Т f СРсо + 2CPR2 = 19,5 + 0,0028 Т ^20 + °0300Г А Ср = 17,5 -0,0272 Т
Тепловые эффекты. Теплосодержание 59 Следовательно, — - т о f (tf?-b0272T)<tr=Q0+ f 17,5 dT - f 0,0272 Г<*Г = о о o = Qo + 17.6Г - *% Так как <?т = 21676, то 21676 = Qo + 17,5-300 - 0,0136-31Ю2. Откуда (Го = 21676 — 17,5-300 + 0,136-3002 = = 21676 - 5250 + 1224 = 17650. Таким образом: ~QT = 17650 + 17,5 Т - 0,0136 Т\ Пример. Тепловой эффект реакции гидрирования этилена при комнатной температуре С2Н4 (г) + Н2 (г) = С2Н6 (г) + 30600. Теплоемкости Н2 (г) : Ср = 6,78 + 0,0003870Г; С2Н4 (г) : Ср = 1,34 + 0.0325Г - 0,00001152Т2; С2Нв (г) : Ср = 2,24 + 0,0339Т — 0,00001636т12. Определить зависимость теплового эффекта указанной реакции от температуры; вычислить тепловой эффект при температуре 1000° К G27° С). Решение. Из приведенных данных определяем ^С* - ?рс2н4 + Срщ ~ Срсн.' * Ср = 5,88 - 0,007013 Т + + 0,00000484 Т\ QT = 29116 + 5.88Г - 0.0035065Г2 + 0,000001613Гэ. При Т = 1000° К <?юоо = 29116 + 5,88-1000 - 0,0035065 • 10002 + -Ь 0,000001613-10003 = 29116 + 5880 - 3506 + 1613 = 33103. 4. ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ ГАЗОВ И ПАРОВ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ Теплорая функция Гиббса Н, или как ее часто называют — тепло- содержаниае, определяется из уравнений: дН dH - CvdT, A6)
60 Глава II ИЛИ Ят2 = //т1+ f CvdT. A7) Теплосодержанием системы в технике принято считать количество тепла, необходимое для нагревания системы от 0° С до заданной температуры. В таком случае т CvdT 2 73 или Нт -Hw= j CvdT. A8) т 273 В термодинамике тепловая функция вычисляется по уравнению т Нт -Яо = fCpdT. A9) о Из указанных соотношений следует, что для определения теплосодержания газов при той или иной температуре необходимо знать их теплоемкость при постоянном давлении в заданном интервале температур. Пример. Теплоемкость метана в интервале 300—1000° К выражается уравнением Ср = 3,4 + 0,0195 Т - 0,00000506 Т\ Определить теплосодержание указанного газа при 1000° К. Решение. ЯТ2-ЯТ1= f CvdT, Г2=1000°, 7\-300°; следовательно, 1000 #юоо - ^зоо = / C,4 + 0,0195 Т - 0,00000506 Г2) dT = 300 1000 1U00 1000 = f4 3,4 dT+ f 0,0195 Td T— J 0,00000506 ТЧТ = 300 30 f J 300 300 300 = 3,4 A000 - 300) + ^— A0002 - 3002) - °'00000506 A0003 — 3003) = = 3,4 • 700 + 0,00975 A000000 — 90000) — — 0,000001686 A000000000 — 27000000) = = 3,4 • 700 + 0,00975 • 910000 — 0,000001686 ¦ 973000000 = = 2380 + 8872,5 - 1640,5 = 9612 кал/моль.
Тепловые аффекты. Теплосодержание 61 Теплосодержанием паров при заданной температуре принято считать количество тепла, необходимое для нагревания вещества от 0° С до заданной температуры с учетом теплот плавления и испарения. Так, например, теплосодержание паров этилового спирта при 200° С складывается из тепла, необходимого для нагревания жидкого спирта от 0° С до температуры кипения (~80°), теплоты испарения и, наконец, теплоты, необходимой для нагревания паров спирта от температуры кипения до 200° С. Пример. Скрытая теплота плавления твердого бензола %х при 5,5° С равна 2372 кал/молъ, теплота испарения А,2 при 25° С равна 8040 кал/моль. Теплоемкость Ср бензола твердого = 30 кал/молъ °С; жидкого = = 7,1 4- 0,084 Т; парообразного = 6,55 4- 0,052 Т. Вычислить теплосодержание паров бензола при 100° С. Решение. На нагревание твердого бензола от 0° до 5,5° С необходимо затратить ^ = 30 • 5,5 = 165 кал/молъ. На нагревание жидкого бензола от 5,5 до 25° G потребуется; .498,2 298,2 298,2 42= f G,1 4- 0,084 T)dT = f l,ldT+ / 0,084^ = 27*8,7 27*8,7 278,7 = 7,1 B98,2 - 278,7) 4- -~- B98,22 - 278,72) = = 7,1 • 19,5 4- 0,042 (88750 - 77700) - 138,5 + 464,5 = 603 кал/молъ. И, наконец, тепло, необходимое для нагревания паров бензола от температуры испарения 25° до 100° С, 373,2 q3 = f F,55 4- 0,052 Т) dT = 6,55 C73,2- 298,2) 4- 29 8,2 4- ^y~ <373>22 - 298,22) = 491 + 0,026 A38500 - 88750) = = 491 4- 1293 = 1784 кал/молъ. Таким образом, #373 — Я273 = qx 4- К 4- <Ь 4- К + Яз = 165 + 2372 + 603 4- 8040 4-1784 = = 12964, Я37з — #273 = 12964 кал/молъ или 12964-1000 Я373 — //273 = ~78-1000 Уэйр и; Итон [12] для расчета теплосодержания паров нефтяных фракций при повышенных температурах и атмосферном давлении предложили следующее эмпирическое уравнение, выведенное на основе экспериментальных измерений Я = B15 - 87d) 4- @,415 - 0,104 d) t + 4- @,000310 — 0,000078 d) l2 Брит. тепл. ед./фунт.
62 Глава II Б, IL Воинов [5J, сгруппировав члены, содержащие dt и введя Переходный коэффициент от британских единиц к единицам метрической системы, получил из уравнения Уэйра и Итона следующее уравнение Н = E0,2 + 0,109* + 0,0001412) D - d) - 73,8, B0) где t — температура, °С; d — удельный вес при 15° С; Н — теплосодержание паров нефтяной фракции, выраженное в ккал/кг. В цитируемой статье Б. IL Воинов [5] приводит таблицу теплосодержания паров нефтяных фракций в интервале от 0° С до 550° С для жидкостей с удельным весом d15 = 1,0 и поправочных коэффициентов, позволяющих быстро определить теплосодержание паров фракций нефти с удельным весом ниже единицы; цифровые данные, помещенные в вышеуказанной таблице, вычислены Воиновым по уравнению Уэйра и Итона. Г, Г, Рабинович в своей книге [6] приводит результаты расчета паров нефтяных фракций по уравнению, модифицированному Воиновым, для того же интервала температур, но через более узкие температурные интервалы (через каждые 2° от 50 до 450° и через 5° от 450 до 550° С) для жидкостей с удельным весом от 0,65 до 1,0. 5. ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ Так же как и для газов, теплосодержание жидкости есть количество тепла, необходимое для нагревания от 0° С до заданной температуры t. Однако, так как для жидкостей нет общих теоретических уравнений зависимости теплоемкости от температуры (I, 6), то для расчета теплосодержания жидкостей приходится пользоваться теплоемкостью, определенной экспериментально, либо применять не вполне точные эмпирические уравнения. Фортч и Уитмен для расчета теплосодержания жидких нефтепродуктов предложили следующее уравнение Я = @,3451 + 0,000443 **) B,1 — d) ккал/кг. B1) По Крэгу, Н - —~ @,403 t + 0,000405 t2) ккал/кг. B2) yd По Уэйру и Итону, Я = 0,2 — @,465 d — 0,83) * + 0,00052 t* ккал/кг. B1а) В табл. 5 даны результаты расчета теплосодержания (нефтепродуктов с уд. весами 0,75 и 0,95) по этим трем уравнениям. Из данных табл. 5 следует, что расчет по уравнениям B1) и B1а) приводит к практически одинаковым результатам. Однако ввиду того, что для жидких нефтепродуктов СССР формула B2) дает наиболее правильные результаты, в большинстве случаев предпочитают пользоваться именно этой формулой, так как максимальные отклонения вычисленных величин от опытных не превышают 5% (табл. 5).
Тепловые эффекты. Теплосодержание 63 Сравнение величия теплосодержання жидкнх нефтепродуктов, вычисленных по уравнениям B1), B2) и B1а) Таблица 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 d = 0,75 B1) 0 — 52,5 — 117 — 194 — 282 — 382 —• B2) 0 24,44 51,21 8032 111,77 145,56 181,70 220,20 261,0 304,1 349,6 397,4 B1a) 53,6 117,4 — 192 276 — 371 — B1) 0 44,7 100 ¦ 165 — 240 — 325 — rf = 0,95 B2) 0 21,69 45,50 71,37 99,31 129,34 161,44 195,61 231,87 270,1 310,5 352,97 B1a) 0,2 44,3 99 163,5 —^ 239 . 325 — 6. ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ ГАЗОВ И ПАРОВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ВЫШЕ АТМОСФЕРНОГО Из термодинамических соотношений известно, что изменение теплосодержания при изменении давления можно найти по формуле: dv )Т J[dT dH дР Уравнение состояния для идеальных газов PV = RT. B3) Отсюда У = - RT и дУ дТ B4) B5) Подстарляя B4) и B5) в B3), находим, что для идеальных газов дН \ = JIT R_ т = 0 /т р ~ Р ' т\ е. теплосодержание при постоянной температуре не зависит от давления и, следовательно, при различных температурах и давлениях является только функцией температуры = CpdT. B6) Ватсон и Нельсон [10] на основании диаграммы, характеризующей сжимаемость высших углеводородов, вывели следующие уравнения: B7) B8) = 1,0 - [0,73 (#Г3 — 0Д8] я, - 1,0 - @,24 — 0,14 *) (8 - я).
64 Глава II Ватсон и Нельсон [10] считают, что указанные уравнения позволяют с достаточной степенью приближения определять коэффициенты сжимаемости при приведенных температурах до Ф = 1,5 [101. Из уравнений B7), B8) и B3) цитируемые авторы нашли для низких значений приведенного давления Д НМ — 4,4 я0 B9) и для высоких значений приведенных давлении АН'М = + 0,28 Ф Гя' — я - 81п -?-], C0) L J где АН— изменение теплосодержания с изменением давления от нулевого л о до давления я, в области которых еще применимо уравнение B7); Д Н9 — изменение теплосодержания с изменением давления от я до л', где я — приведенное давление на пределе применимости уравнения B7); л' — любое давление выше я, области применимости уравнения B8). Учитывая, что кривые поправок jll на диаграмме, построенной Броу- ном, Саундерсом и Смисом L11], все же значительно отличаются от прямых, нанесенных при помощи уравнений B7) и B8), А. А. Введенский [7] выполнил более точный расчет изменения теплосодержания углеводородов с изменением давления. Для этого автор [7] воспользовался вышеупомянутой диаграммой [И]. Из уравнения соответственных состояний \ / и уравнения Майснера и Кайзера L13] А. А. Введенский нашел C2) лт Так как соотношение -—^- для ряда углеводородов: нормаль- кр кр ного пентана, гексана, гептана и октана, а также и для изопентана, диизобутила, гексаметилена и бензола в среднем равно 3,78, то О ПО it /QQ\ — O,/opUe . \<J<j) С другой стороны, если в уравнении B3) заменить объем, давление и температуру приведенными величинами, то оно преобразуется в следукь щее: А / ATI \ /V A (Т\ C4)
Тепловые эффекты* Теплосодвр жание 65 ИЛИ и, наконец, где откуда кр' кр я C5) C6) f я Д Я = 24,2 • AtpV^p A Z7 кал/моль. Здесь 24,2 — коэффициент перехода от литро-атмосфер к калориям. При определении производных (-^|я А, А. Введенский [7] в отличие от других авторов применил аналитический метод дифференцирования, а не графический. Суть метода сводится к следующему. Пользуясь величинами ц, характеризующими отклонения от идеального состояния, при различных приведенных температурах и заданном давлении, вычисляют величины приведенных объемов. Например, при я = 0,1 и различных значениях д величины \i имеют следующие значения: д . . . 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00; \i . . . 0,832 0,875 0,900 0,920 0,931 0,943 0,95 0,96. Пользуясь соотношением Ф ¦= 3,78 4- можно определить величины qp для различных д. Например, при я = 0,1ид = 1,в соответствии с диаграммой \л = = 0,96, следовательно, Ф = 3,78-0,96^-= 36,3. Выполнив подобного рода вычисления для всего ряда цифр, предыдущей таблички, находят <р для всех значений д (четвертая графа табл. 6). Таблица 6 Сравнение величин ф, найденных экспериментально, с вычисленными по уравнению C7) я 0,1 0,65 ! 0,70 : 0,75 | 0,80 0,85 ! 0,90 0,95 ' 1.00 V- 0,832 0,875 0,900 0,920 0,931 0,943 0,95 0,96 Ф опытные 20,5 23,1 25,5 27,8 29,9 32,1 34,1 36,3 Ф вычисленные 20,15 22,8 25,2 27,6 30,0 32,1 34,4 36,4 А —0,35 —0,3 —0,3 —0,2 +0,1 0,0 +0,3 +0,1 5 Заказ 1119.
66 Глава II Далее одним из способов, описанных в главе 1,5, составляют уравнение зависимости <р от 0: ф = а + Ь О + cd2. Введенский для лг = 0,1 нашел, что Ф = 20,9 -Ь 74,2 Ь — 16,85 f»a. C7) Для сравнения в табл. 6 в графе пятой приведены численные значения ф, найденные из ;зтого уравнения C7). Для нахождения производной (д^) остается продифференцировать уравнение C7) по Щ =74,2-33.7 0. C8) В 1938 г. Эдмистер [14] опубликовал работу, в которой он приводит результаты расчетов ряда термодинамических функций углеводородов при высоких температурах и давлениях, в том числе поправок на изменение теплосодержания паров углеводородов при изменении давления. Более подробно цитируемая работа и методика расчета разобраны в главе I. В табл, 21, где приняты следующие обозначения: д — при- Т р веденная температура, т. е. -—1 я — приведенное давление, т. е. —— > АН 1 п —2 приведенная поправка на теплосодержание, А3 = Ркр X X ^Кр пол!град - моль. Следующий пример иллюстрирует применение данных табл. 21 для расчетов. Пример. Найти АН для бензола при температуре 561° К и давлении 47,7 am. Решение. В данном случае 0 = 1 и я=1; приведенное давление при атмосферном давлении равно: ту^ = 0,021. При 0 = 1 и давлениях л = 1 и я = 0,021 находим в табл. 21 л 1-f (глава I) -г— = 3,95 и 0,033 @,033 определено экстраполяцией). к3 Следовательно, АН - C,95 — 0,033) . 820 =[3200 кал/моль. ЛИТЕРАТУРА 1. Н. А. К о л о с о в с к и й. Химическая термодинамика. Стр. 37—39. Гос- химтехиздат. Ленинградское отделение A932). 2. Н. II. Семенов. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности- М, Изд-во АН СССР A958), 3. Я. К. С ы р к и н, М. Е- Д я т к и н а, Химическая связь и строение атома, стр. 288. Госхимивдат. М. A946). 4. В. Н. Кондратьев. Структура атомов и молекул. АН СССР; стр. 299 и 302, М-—Л- A946).
Тепловые эффекты. Теплосодержание 67 5. Б. П. Воинов. «Азерб. иефт. хоз»., XV, № 2, 111 A935). 6. Г. Г. Рабинович. Расчет нефтеперегонной аппаратуры, стр. 100- Гос- топтехиздат A941). 7. А. А. Введенский. Бюллетень ГИВД, № 5, 16 A934). 8. D. D. W a g m a n, J. Е. К i 1 р a t г i с k, W. J. Т а у 1 о г, К. S. P i t- z е г, F. D. R о з s i n i; J. Res. Nat. Bur. Stand. 34, 143 A945). 9. E. J. R. Prosen, К. S. P i t z e г, F. D. Rossini. J. Res. Nat- Bur. Stand. 34, 403 A945). 10. K. M. W a t s о n, E. F. N e 1 s о n. Ind. Eng. Ch. 25, № 8, 880 A933)- Brown., M. Sounders, R. L. Smith. Ind. Eng. Ch. 24, Weir, G. L. Eaton. Ind. Eng. Ch. 24, No. 2, 211 A932). Meisner, Kayser. Mas. Ind. Tech. Eng. Thesis A930). Edmister. Ind. Eng. Ch. 30, No 3, 352 A938). auling. The Nature of Chemical Bond. New York A945). 11. G. 513 A932). 12. H. 13. H. 14. W. 15. L. G. M. P. С p
ГЛАВА 111 ЭНТРОПИЯ i. ЭНТРОПИЯ СИСТЕМЫ. ИЗМЕНЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ И ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ Из второго закона термодинамики следует, что для обратимых процессов i fr OL/ / л \ При изменении агрегатного состояния, например, в точке плавления или испарения 2 St - SL = ^ f dQ, B) 1 ИЛИ так как в данном случае полученное системой тепло равно скрытой теплоте изменения агрегатного состояния, т. е. Пример. Скрытая теплота плаилспия бензола в точке плавления +5,5° С равна 2372 кал!моль. Определить изменение энтропии при плавлении 1 г-молъ бензола. Решение. к = 2372, Т = 273,16 + 5,5 = 278,7° К, 2372 Д S -= т^^пг = ^»5 кал/град • моль. Z7o,7 Пример. Скрытая теплота плавления метилциклопонтана при 130,73° К равна 1656 кал/молъ. Определить изменение энтропии при плавлении 1 г-моля метилцикло- иентана. Решение. Т = 130,73°К, X = 1656 кал/молъ, A S = -^- = 12,667 кал/грод • моль. 1 du« / О
Энтропия 69 Если поглощение или выделение теплоты при постоянном давлении сопровождается изменением температуры системы, то изменение энтропии может быть определено следующим образом. В соответствии с первым законом термодинамики dQ = du -f PdV dQ = CvdT + PdV. D) Из A) и D) получаем dQ __ ,„ _ С, dT PdV ~Y — "'S — —у, -\—jt- ¦ или ,e Cr.dT PdV . Но из уравнения Клапейрона для идеального газа, при Р = const. PdV = RdT. Следовательно, ,„ CvdT 1ЫТ "^> = —уг- + -уг- . или а так как Сх> 4- Я = то f^Cvd\nT1 G) откуда II Д5 = С,Лп^ - (8) Пример. Определить изменение энтропии водорода при нагревании 1 г-молл от 25 до 100° С, если истинная молекулярная теплоемкость его равна СРн2 = 6,5+ 0,0009 т1. Решение. Д?= f CP~= j F,5+0,00097)^, Д^= у*'6M^+ У 0,0009 с/Г = 6,5 In Jj+ 0,0009 (Т2~Т1) =
70 Глава III = 6,5 • 2,3 Ig p + 0,0009 (T2 - 7\) = = 6,5 ¦ 2,3 lg Щ- -f 0,0009 C73,2 - 298,2), = 14,55 кал/моль °К. Если процесс протекает при постоянной температуре, то из E) имеем ,„ _CvdT .PdV ао — -jT ( у— j при Т = const; dT — 0; dS = ^Г- . (9) Но л - v В таком случае откуда A5 = i?ln^ =Д1п?-. A1) Промер. Определить изменение энтропии 1 г-моля идеального газа при сжатии от 1 до 100 am. Решение. A S = 1,986 - 2,3 lg щ = 4,573 • (—2,00) = -9,146 кал1Моль °К. Пример. Энтропия жидкого о-ксилола при 25° С равна 58,8 кал/град • моль; упругость пара и интервале от 0 до 60° С: lg Р = =3327^ _ 8i() ]g т + 3 Вычислить энтропию паров о-ксилола при 25° С и давлении, равном 1 am. Решение. Для решения задачи необходимо знать скрытую теплоту испарения о-ксилола и упругость его паров при 25° С. Из уравнения Клаузиуса-Клапейрона следует, что (см. I, 3) dlnP X dT ~ RT* • Если в вышеприведенном уравнении зависимости упругости паров 0-ксилола от температуры заменить десятичный логарифм натуральным, то будем иметь In р = ^^|327Д6_ _ а^0 ыт + 23 31,7771; после дифференцирования получим d_\n_P 2,3 ¦ 3327,16 _ 8$ dT — т* Т '
Энтропия 71 Но так как dlnP dT ~~ ЯГ2 ' то X _ 2,3-3327,16 8,0 f2 f ' откуда X = R • 2,3 • 3327,16 — 8,0 RT = 4,573 • 3327,16 — 8,0-1,986 T = =¦15 200 — 15,9 Т. При Т = 298,2. Х = 15 200 — 15,9*298,2 = 15 200 — 4740 = 10 460 кал/молъ. Упругость паров жидкого о-ксилола при 25° С B98,2° К) определяется из уравнения lg р = -3327,16 _ 8,0 lg T + 31,7771. При Т =* 298,2 lgP = ~~3zmf- - 8'° Ig 298'2 + 31'7771 = °'82' откуда P = 6,6 мм. В соответствии с заданным ? ?^ 4,573 lg ^ - 35,1 + 4,573 @,82 - 2,881) = = 35,1 - 4,573 - 2,061 = 35,1 - 9,43 = +25,67, AS= +25,67 кал/моль°К. И, наконец, $298,2 (пар) = 58,8 + A S = 58,8 + 25,67 = 84,47, ^298,2 (пар) = 84,5 кал1моль°К. 2. ЭНТРОПИЯ ВЕЩЕСТВ ПРИ СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ (В СТАНДАРТНОМ СОСТОЯНИИ). МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭНТРОПИИ ПО ТЕРМОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ Ради единообразия энтропию, так же как и другие термодинамические функции, принято относить к стандартному состоянию, т. е. к гипотетическому состоянию вещества, в котором оно подчиняется закону идеальных газов: PV = RT при давлении 1 am. В применении к веществам, находящимся в газообразном состоянии при указанных условиях, в особенности к простейшим газам как водород, кислород, азот и т. д., при достаточно высоких температурах стандартное состояние близко по своим свойствам к реально наблюдаемому. Однако в случае веществ, состоящих из более сложных молекул, стандартное! состояние может значительно отличаться от наблюдаемого, а существование пара при 1 am часто оказывается даже невозможным.
72 Глава III Так, например, если еще можно согласиться, что пары изобутана (температура кипения при атмосферном давлении равна — 11,72° С) при вышеуказанном стандартном состоянии подчиняются закону идеального газа (PV = ЯТ) и действительно могут существовать при 25° С и атмосферном давлении в виде газа, то пары бензола, упругость насыщенного пара которого при 25° С равна 42 мм, нельзя сжать до атмосферного давления при 25° С, так как при этом неминуемо начнется конденсация (при t = 25° С и р = 42 мм). Тем не менее при расчетах часто приходится иметь дело с подобного рода гипотетическими процессами, как, например, сжатие насыщенного пара до давления выше давления насыщения. Величину энтропии газообразного вещества в стандартном состоянии принято обозначать символом 6'° (за стандартное состояние твердых и жидких веществ принято состояние при давлении в 1 am). Численное значение энтропии вещества по термохимическим данным определяется при помощи следующего соотношения -s0= f %. плавл ¦ плавл испар A2) Для решения этого уравнения необходимо располагать экспериментальными данными по измерению скрытых теплот изменения агрегатного состояния (плавление, превращение модификаций, испарение), а также теплоемкости вещества вплоть до очень низких температур. В настоящее время в термохимических лабораториях всего мира сравнительно легко производятся измерения до температуры кипения жидкого воздуха. Вместе с тем опубликовано большое количество работ> в которых измерения теплоемкости и других величин производились при температурах ниже 20° К. Если вещество в интервале от 0° К до температуры плавления существует в виде нескольких модификаций, то в уравнение A2) вместо первого интеграла необходимо ввести интегралы, соответствующие изменениям энтропии в области существования каждой из модификаций, и члены, определяющие изменение энтропии перехода одной модификации вещества в другую. Например, для метана Тцревр '^плавл у J превр •/ J l превр пепар Т р f ^dT+±?^+ f %&T. A3) •' J ± испар ,j/ l f ^ плавл •' J ± испар j 1 плавл Micnap
Энтропия Так как превращение одной модификации твердого метана в другую происходит при температуре 20,44° К, плавление при 90,6° К и испарение при 111,8° К, то 20,44 111,8 90.6 90 u 20,4 4 298 111,8 Решение уравнения A2) при практических расчетах осуществляется графическим или аналитическим интегрированием; методика подобного рода расчетов будет дана несколько ниже в соответствующих примерах. Определение численного значения интеграла от 0° К и до 10—20° К, т, е. для области температур, при которых не удается произвести экспериментальное определение теплоемкости, выполняется в предположении, что в указанной области теплоемкость меняется пропорционально Т3, т. е. Ср — аТ3 (в соответствии с законом Дебая). Графическое интегрирование производится посредством вычерчивания специальных графиков на миллиметровой или полулогарифмической бумаге соответствующих кривых и измерения площадей, ограниченных этими кривыми (рис. 1). Измерение указанных площадей производится одним J43 следующих способов; а) определением величины площади при помощи планиметра; в) подсчетом квадратиков; с) вырезыванием Рис и Схема построешш графико* площади, | ограниченной кривой, взве- для расчета энтропии посредством шиваиием ¦ и сравнением этого веса с графического интегрирования. весом какой-либо единицы площади, например, 1 см2\ д) вычислением по^ методу трапеций или каким-либо- другим подходящим способом. Пример. Пользуясь экспериментальными данными, приведенными в табл.-l, эьгчислить энтропию жидкого метилциклопентана при 293,16° К. Решение. В данном случае, в соответствии с уравнением A2) величина энтропии жидкого метилциклопентана при температуре 298,16° К может быть определена по формуле — у / \ \ \ ч \ - г / 1 130,73 ,1б- J ~f- 130,73 +7 298,16 / 130,73
74 Глава III Теплоемкость и скрытая теплота плавления метнлциклопентана по данным Дауслинга и Хаффнена [7] Таблица 1 т, °к 12 13 14 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 НО 120 130 130,73 Сп, кал/град • моль твердого метил- циклопентана 0,66 0,84 1,04 1,25 2,48 3,90 5,30 6,60 7,79 8,83 9,78 10,64 11,42 12,78 14,04 15,24 16,30 17,37 18,44 19,51 Точка плавления Т, °К 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 Температура плавления: 130|73° К; А,плавл = = 1656iO кал/моль Ср, кал/град ¦ моль жидкого метил- циклопентана 29,89 29,98 30,14 30,35 30,61 30,92 31,31 31,78 32,29 32,85 33,46 34,13 34,84 35,60 36,40 37,22 38,09 Но так как теплоемкость метилциклопентана определена только до 12° К, то для более низких температур необходимо иоспользоваться формулой Дебая Ср = аТ*. Тогда 12 130,73 Г 298'16 Т 12 130,73 Для решения первого интеграла в этом уравнении необходимо знать численное значение коэффициента а. Так как предполагается, что в температурном интервале от 0 до 12° К теплоемкость твердого метилциклопентана следует закону Дебая, то Г — пТ% Но при 12° К Ср = 0,66, следовательно, 0,66 = а.Г3 = а.123) откуда 0,66 Теперь определяем A «So—12 А 5о—12 = 512 — SQ = / -ff 12 12 =/ аТ* dT = = faT4T-aJL = а 12Э
Энтропия 75 но так как а то 0,66 123 _ 066 123 0,66 f) ?9 3 Численные значения второго и третьего интегралов могут быть найдены одним из вышеуказанных способов. Применим здесь метод трапеций, смысл которого заключается в следующем. Если требуется определить величину площади, ограниченной какой-либо кривой, например, изображенной на рис. 2, то для этой цели делят всю кривую на ряд отрезков таким образом, чтобы каждый из них г (я _ ?т b — с, с — d и т. д.) представлял j прямую линию *), 0,1 0J Рис. 2. Схема построения графика при интегрировании по методу трапеций. Рис. 3. Схема построения графика при расчете энтропии интегрированием по методу трапеций. / 1/ / г 1 1 7 \ \ ШО V \ s г ч 200 - 300 Рис, 4. Зависимость Ср/Т от Т для метилциклопентана (по данным табл. 2). Тогда, например, площадь %\аЬхг определяется как площадь трапеции, которая, как известно, равна произведению полусуммы оснований на высоту __ У1 + Ул i„ площ. x1abx2 2 Понятно^ что общая площадь x^icin будет равна сумме площадей всех трапеций. В нашем случае необходимо определить '2 /4 /^ т. е. найти величину площади, ограниченной кривой -тр— Т. В соответствии с методом трапеций площадь abed (рис. 3) определяется следующим образом площ- abed = ¦ 1 „—— G^2 — Т^, *) В данном случае на рис, 2 отрезки а - Ь, 6 - с и т. д- только в первом приближении можно ^читать прямыми линиями. Однако степень этого приближения будет тем больше, чем на большее количество трапеций разделена площадь, ограниченная кривой.
76 Глава III Например, для интериала температур 20—25° К 2,48 3,90 2 20 25 - B5 - 20) = B5 - 20) = 0,700. Результаты расчета, произведенного таким способом, помещены в табл. 2 и на рис. 4. Таблица 2 Результаты расчета энтропии метилциклопентана т, °к 12 13 14 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 110 120 130 130,73 0,66 0,84 1,04 1,25 2,48 3,90 5,30 6,60 7,79 8,83 9,78 10,64 11,42 12,78 14,04 15,24 16,30 17,37 18,44 19,51 A9,585) С'р т 0,055 0,0646 0,0743 0,0833 0,124 0,156 0,177 0,1885 0,195 0,196 0,1955 0,1935 0,1905 0.1825 0,1756 0,1695 0,163 0,157 0,1535 0.150 @,149) AS 0,05980 0,06945 0,07880 0,51805 0,70000 0,83250 0,91375 0,95875 0,97750 0/J7875 0,99750 0,96000 1,86500 1,79050 1,72550 1,66250 1,60000 1,55250 1,51750 0,10900 т, °к 130,73 140 150 160 170 180 190 200 210 . 220 230 240 250 260 270 280 290 298,16 300 сР B9,81) 29,89 29,98 30,14 30,35 30,61 30,92 31,31 31,78 32,29 32-85 33,46 34,13 34,84 35,60 36,40 37,22 C7,93) 38,09 Д Г cv т @,228) 0,213 0,1995 0,1883 0,1785 0,170 0,163 0,1565 0,1513 0,1466 0,1426 0,1393 0,1363 0,134 0,1317 0,130 0,1283 @.1273) 1656 5130,73 ~"~ 1ЧП 74 iiJ' AS 2^0625 1,9390 1,8340 1,7425 l,'5390 1,4895 1,4460 1,4095 1,3780 1.'3285 1,3085 1,0430 B67 130,7a 208,: / 130,73 С J [-f-dT= А ?Кю,73- 298.16= 26,475. Теплоемкости для твердого метнлцпклонентапа при 130,73° К и для жидкого при 130,73° К н 298,16° К (в табл. 2 взяты в скобки) определяются экстраполяцией: для твердого метилциклопеитапа -'PiSO ' "PI 20 'Р13О.73 10 для жидкого метилциклопентана r r CW.Q —CPi40 29,98-29,89,
dhtmponun 77 и, наконец, Г —С °Р298,16 ~ 10 = 37,22 + 38-09-37'22-.8Л6 Суммирование полученных величин дает 12 130,73 ¦-8.16 37,93- о 12 298,16 у * 130,73 или = °'22 + 19'867 + 12'667 + 26'475 = 59*229 ^298,IG = 59,23. В табл. 3 для сравнения приведены результаты нашего расчета и расчета, выполненного Дауслином и Хаффменом. Таблица 3 Сравнение результатов расчетов энтропии метилциклопентана Дауслипг и Хаффмен [7] Введенский [1] 0_по 0,280 3—130,73 ¦ ¦ ¦ 19,800 зо,73 12.667 30,73— 298,16 26,473 '0 —B° 0,220 19,867 ,73—298,16 ^298,16 (>К)=59,22±ОД ^298,16 (Ж> =59,23 Совпадение результатов расчетов, выполненных различными авторами, не оставляет желать ничего лучшего. Пример, Пользуясь экспериментальными данными, приведенными в табл. 2, рарсчитать энтропию жидкого метнлциклопентана при 298,16° К; при решений задачи построить график Ср по lg Г и применить графический метод интегрирования. Решений Для выполнения расчета составляем таблицу и строим график Cp-^\gT (рис. 5). 130,73 12 \2 130,73 = f^dT + 2,3 f 0 1*2 298,16 - f Cvd\nT 130*73 298,16 f CPd\gT. 0*,73
Глава III Таблица 4 Результаты расчета энтропии метилциклопентана по экспериментальным данным т, < к 12 13 14 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 110 120 130 130,7 Ср 0,66 0,84 1,04 1,25 2,48 3,90 5,30 6,60 7,79 8,83 9,78 10,64 11,42 12,78 14,04 15,24 16,30 17,37 18,44 19,51 A9,585) ig т 1,0792 1,1139 1,1461 1,1761 1,3010 i 1,3979 1,4771 1,5441 1,6021 1,6532 1,6990 1,7404 1,7782' 1,8451 1,9031 1,9542 2,0000 2,0414 2,0792 } 2,1139 2,116 AS 2,3 0,026 0,0302 0,03435 0,233 0,309 1,192 1,69 3,08 2,07 т, °к 130,73 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 298,16 Ср B9,81) 29,89 29,98 30,14 30,35 30,61 30,92 31,31 31,78 32,29 32.85 33,46 34,13 34,84 35,60 36,40 37,22 C7,93) ]gT 2,116 . 2,146 2,176 2,204 ' 2,231 , 2,255 2,279 2,301 ' 2,322 ' 2,342 2,362 • 2,380 2,398 . 2,415 ' 2,431 2,447 } 2,462 2,474 AS 2,3 2,64 2.98- 3,14 2,74 130,73 298,16 2,3 f Cbd\gT = 2,2 -8,669 = 19,94; 2,3 f Cp 12 130,73 ~ A ^ 130,73—268,19 ~2,3 11,5 = 26,45- Численное значение A?'o-i2 находим так же, как и в предыдущем примере 12 12 —jrdl = I —jTdJ = U,22. о '•
Энтропия 19 Для решения второго и третьего интегралов кривую Ср по lg T делим на ряд отрезков прямых и определяем площади, ограниченные этими отрезками по методу трапеций. Например, о-юо = 2,3 (lg 100 - lg 60) = = 2,3 1 B,000 - 1,778) = 3,08. 40 JO го ю / / / / / / у / 1 1 IQ 1дТ 2,0 Весь цифровой материал, необходимый для подобного расчета, промежуточные дайные и окончательные результаты приведены в табл. 4. Суммирование полученных величин дает ^298,16 = 12 130,73 Z5 Рис. 5. Зависимость Ср от lg T для метилциклоцентана (по данным табл. 4). 2,3 f Cpd\gT 1*2 1*2 298,16 / 130,73 = A5o-12 + A5i2—130,73 + 130,73 + ^^130,73—298,16 = 0,22+19,94+ 12,667 + + 26,45 = 59,277. или после округления 09S 16 = 59,28 калIград * моль. 3. МЕТОД ЭКСТРАПОЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НИЖЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОГО ВОЗДУХА Так как измерения теплоемкости при очень низких температурах, особенно вблизи от абсолютного нуля, связаны со значительными затруднениями, некоторыми исследователями делались попытки найти способ экстраполяции теплоемкости в область низких температур на основе данных, полученных при температурах выше температуры жидкого воз- Духа. Келли, Парке и Хаффмен [3], проанализировав данные по измерениям теплфемкостей при 20° К или несколько ниже для метилового, этилового, из<щропилового и гексилового спиртов, ацетона, циклогексанола,
80 Глава III глицерина, глюкозы, толуола, m-ксилола, хинона и гидрохинона в кристаллическом состоянии, пришли к выводу, что кривые молекулярных теплоемкостей алифатических и циклических соединений представляют собою два различных семейства кривых. При этом кривые зависимости теплоемкости от температуры сходных по структуре органических веществ, относящихся, например, к классу алифатических соединений, совмещаются при соответствующем подборе масштаба по ординате или, другими словами, семейство кривых зависимости теплоемкости для соединений одного класса может быть выражено одним уравнением СР = (Л + ВТ) C°Pt A5) где СР° — молекулярная теплоемкость гипотетического стандартного вещества данного класса. В результате обработки экспериментальных данных авторы предложили табл. 5. Таблица 5 Теплоемкости С°р стандартных веществ алифатических и циклических соединений, пал/град • моль По Келли, Парксу и Хаффмену [3] т, °к 20 30 40 50 60 70 80 90 95 100 105 110 115 120 90 JCpdT 0 Применение I класс Алифатические соединения 1,38 2,87 4,40 5,75 6,92 7,95 8,84 9,64 9,98 10,30 10,65 11,00 11,34 11,70 = 432 кал ¦ ¦¦ 8.05 кал/град ¦ моль уравнения A5) Ср = (Л + ВТ) С II класс Циклические соединения 2,65 5,45 7,80 9,65 11,00 12,15 13,22 14,20 14,67 15,15 15,61 16,05 16,50 16 90 = 697 кал — !Л,7 кал/ о рад ¦ моль р позволяет легко вычислить энтропию любого вещества при 90° К следующим образом 90 90 90 90 59о= f^-dT = A f Ц- dT+B f Cp°dT = AS0, о +B f Cp°dT, A6) где iSgo — энтропия стандартного вещества.
Энтропия 81 Например, для анилина имеем: \ 90 120 Сру кал/град-моль . 11,63 . 14,24 Подставляя эти величины, а также С°р при температуре 90 и 120° К для циклических соединений из табл. 5 в уравнение A5), находим: Откуда Следовательно, 11,63 = 14,20 А + 90-14,20 5, 14,24 = 16.90Л + 120-16,90 В. А = 0,751 и В = 0,000758. 90 = ASl + В f C°pdT = 0,751 ¦ 13,7 + 0,000758 - 697 = = 10,29 + 0,53 = 10,82 кал je рад* моль. 90 Величины ?°0 и / С°р Td, приведенные в конце табл. 5, были о получены авторами графическим интегрированием от 20 до 90° К. Экстраполирование теплоемкости ниже 20° К было произведено при помощи функции Дебая, т. е. A7) В табл. 6 приведены величины <5\ вычисленные по уравнению A5) и найденные из экспериментальных данных. Таблица 6 Величины молярных энтропии при температуре 90° К, пал/град моль Соединения Метиловый спирт . . . Этиловый спирт . . . tt-Гексиловый спирт . Изопрсшиловый спирт Ацетон Глицерин Глюкоза Толуол ........ лг-Ксилол Хинон Гидрохинон Циклогексанол . . . Сравнение опытных величин с вычисленными показывает, что расхождения не превышают —2,5%. Ниже приводится пример расчета энтропии анилина по вышеописанному методу. 6 Заказ 119. ^90 экспериментальные 7,9 9,5 14,0 10,6 12,9 9,9 13,2 14,5 15,9 13,5 10,4 11,6 вычисленные 8,3 9,0 14,6 10,0 12,4 10,1 13,3 14,6 16,0 13,2 10,5 11,4 Разность +0,4 —0,5 +0,6 -0,6 —0,5 +0,2 hO,l -0,1 1-0,1 -0,3 +0,1 -0,2
82 Глава III Пример. Рассчитать энтропию жидкого анилина при 298,2° К, пользуясь следующими данными (табл. 7). Таблица 7 Теплоемкость анилина по данным Паркса и Хаффмена |3] г, °к 93,5 99,8 107,7 118,6 139,5 159,9 180,3 200,2 211,3 220,3 229,1 236,3 Ср. кал / г рад ¦ моль Кристаллы 11,92 12,41 1.4,11 14,11 16,02 18,10 20,ЗН 22,80 24,19 25,17 26,2E 27,31 т, °к кал/,-рад- моль Жидкость 275.7 285,8 298,2 44,40 44,72 45,57 Скрытая теплота плавления при температуре 266,8° К, % ==2522 кал/моль Решение. В данном случае имеем 9и 266,8 ± шГ 1 = A Si)—Cj(, 4- A S\ - 266.a 29 8,2 26*6,8 Я—2Я8.2- Численное значение первого интеграла :)того уравнения было найдено в предыдущем примере (см, стр. 81) 0 0 90 =f-^dT = A. Si +B f C°vdT = = 0,751-13,7 + 0,000758-697 = 10,82 кал/град- моль. Для решения второго и третьего интегралов применяем графический метод (табл. 8), который приводит к следующему результату. Суммирование вычисленных величин дает: Д?о_ео= 10,82 АС 9П 7ft 090—266,8 — *jU,/o Л?26о,8= 9,46 А ^206,8—208,2 = 4,98 SV,s 2 — 4A,04 Ka.i/град-молъ °К.
Энтропия 83 Таблица 8 Результаты расчета энтропии анилина по методу Келли, Паркса и Хаффмена C| Т, AS т, °к "Р AS, 90 93,5 99,8 107,7 118,6 139,5 159,9 180,3 200,2 211,3 220,2 229,1 236,3 266,8 A1,63) 11,92 12,41 13,11 14,11 16,02 18,16 20,36 2230 24,19 25,17 26,26 27|31 C1.76) 0,129 0,1275 0,1243 0,1217 0,119 0,115 0,1134 0,113 0,114 0,1145 0,114 0,1145 0,1154 0,119 0,449 0,793 0,972 1,31 2,65 2,33 2,31 2,26 1,27 1,02 1,02 0,83 3,57 26,28 275,7 285,8 298,2 D4,29) 44,49 44,72 45,57 0,166 0,1614 0,1565 0,1526 268,8 90-266,8 T 90 298,2 ^2668- 66,8-298,2 1,458 1,605 1,916 26fi .8 Келли, Парке и Хаффмеи [3] построением графика Ср по InT и последующим графическим интегрированием получили для 298,1° К энтропию- жидкого анилина, равную 45,8 ± 0,7, т. е. очень близкую к вычисленной нами. В более поздней работе Парке, Шомейт, Кеннеди и Кроуфорд [4J пришли к выводу, что правильнее к первому классу относить кислородсодержащие и полярные соединения, а ко второму классу — все углеводороды. Сравнение новых экспериментальных данных с результатами расчетов по методу Келли, Паркса и Хаффмена приведено в табл. 9. Таблица 0 Сравнение молярных энтропии некоторых углеводородов при температуре 90° К , вычисленных на основании экспериментальных данных с рассчитанными по методу Келли, Паркса и Хаффмена [3] Соедшн'нпо Полимер изопрена .... Неопеитаы Бензол . .' Толуол . . .! Л(-КСИЛОЛ Нафталин опытные 8,37 12,02 10,89 14,5 15,9 13,52 S0Q вычисленные По I классу 7,47 0,50 Разность —0,9 —2,52 По II классу 8,32 11,05 11,35 14,6 16,0 13,69 Разность —0,05 -0,97 +0,46 +0,1 +0,1 +0,17 Таким образом, ипдимо, при расчетах величин энтропии методом экстраполяции, по Келли, Парксу и Хаффмену, при определении того класса соединений, к которому следует отнести то или иное вещество, необходимо иметь в виду указание Паркса, Шомейта, Кеннеди и Кроу- форда. В 1950 г. И. И. Годпев и А. С. Свердлин [2] на основании сопоставления вычисленных ими значений энтропии при 90° К по методу Паркса 6*
84 Глава III и Хаффмена [3] для этилхлорида (Sw = 9,71 кал!град, моль) и три- хлорфторметана (S90 = 12,08 кал!град • моль) с опытными величинами, найденными Гордоном и Джоком [8] для этилхлорида (St0 = = 12,64 кал!град • моль) и Осборном с сотрудниками [9] для трихлор- фторметана (Sl0 = 17,09 кал)'град-моль), пришли к выводу, что метод Паркса и Хаффмена [3] неприменим для расчетов энтропии твердых тел. В связи с этим метод экстраполирования теплоемкостей органических соединений нише температуры жидкого воздуха, предложенный Парксом и Хаффменом [3, 4], следует рассматривать как приближенный, а результаты расчетов величин энтропии, выполненные таким путем, необходимо контролировать, например, посредством сопоставления с результатами вычислений по молекулярным константам и спектроскопическим данным (см. главу VII). 4. ЭНТРОПИЯ ГАЗОВ И ПАРОВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Зависимость энтропия от давления определяется следующим термодинамическим соотношением / dS \ I dV Для идеальных газов дР1т=-{^]' A8) PV = тогда dV эт Подстановка выражения A9) в уравнение A8) дает / dS \ R ) = -Р- • A9) I ЭР )т Р ' или dS = — R -^- = — Rd In P, откуда AS = S2 — Яг= — R\n-^- = R\n ^-. B0) Анализ уравнения B0) показывает, что энтропия газов и паров при постоянной температуре уменьшается с увеличением давления. Для расчета изменения энтропии реальных газов с изменением давления приходится пользоваться или подходящим уравнением состояния, с достаточной степенью точности описывающим поведение газа, или непосредственными измерениями. В. Деминг и Л. Деминг [5], воспользовавшись данными по сжимаемости азота, водорода и окиси углерода, рассчитали энтропию указанных газов в интервале температур от —70 до 500° С и давлений от 1 до 1200 am. Результаты их расчетов помещены в табл. 10. Выше было показано, что для идеального газа B0) AS = S« — ^ = 7?In — -^- = 4,573lg ~- .
Энтропия 85 Для того чтобы иллюстрировать, насколько отличается фактическое изменение энтропии газов при сжатии от 1 до 1000 am от вычисленного по этому уравнению, приводим табл. 10. Таблица 10 Сравнение величин Д, вычисленных по уравнениям A8) и B0) р 50 100 200 300 400 600 1000 A S при 250° С Введенский, по уравнению B0) -7,78 —9,16 —10,53 -11,35 —11,90 -12,72 -13,73 Демминг, по уравнению A8) для водорода —7,75 —9,17 — 10,60 -11,44 -12,04 -12,89 -13,94 Д —0,03 +0,01 +0,07 +0,09 +0,14 +0,17 +0.21 Левченко, по уравнению A8) для метана —7,57 -9,47 —11,60 -12,79 -13,47 -14,38 -15,42 Д -0,21 +0,31 +1,07 + 1,44 +1,57 +1,66 +1,69 Из сравнения данных, приведенных в табл. 10, следует, что, если в случае водорода расхождения между величинами, вычисленными в соответствии с законами идеальных газов и рассчитанными по экспериментальным данным, не превышают 1 —1,5%, то в случае метана они достигают уже 11 —12%. Таким образом, для расчета величин энтропии газов и паров под давлением лучше пользоваться данными Р—V—Г. Эдмистер [6], воспользовавшись экспериментальными данными Р—V—Т для большого числа углеводородов, составил специальную таблицу для расчета изменения энтропии газов и паров при изменении давления. Детали расчета изложены в главе I и поэтому здесь не приводятся; результаты расчета помещены в табл. 21 главы I, где я — приведи' денное давление, u— приведенная температура, —г2 приведенная поправка на изменение энтропии с давлением при постоянной температуре. Величина константы кг определяется из критических данных, с которыми она связана следующим соотношением и _ —ир - aItP Kavljepag.MOjib. 1 up Для многих углеводородов кг — почти постоянная величина, равная в среднем 1,454. В заключение приводим пример расчета изменения энтропии AS с давлением. Пример; Критическая температура метана Тнр = 191,1° К; критическое давление PKV = 45,8 am. Определить AS при 420° К A47° С) и 55 am. Решение. Из условий задачи находим: 420_ 191,1 = 2,2; л = 45,8
86 Глава III Пользуясь табл. 21 главы I, определяем, что при О1 =2,2 ил = 1,2 откуда AS = —0,155-1,454 = —0,225. ЛИТЕРАТУРА 1. А. А. Введенский. Термодинамические расчеты процессов топливной промышленности. Стр. 94. Гостоптехиздат. Л.—М- A949). 2. И. Н. Годнее, А. С Свердлин. Ж- физ. хим., XXIV. 670 A950). 3. К. К. К е 1 1 е у, G. S. Р а г k s, H. M. Huffman. J. Ph. Ch. 33, No U, 1802 A929). 4. G. S. P а г к s, С H. S h о ш a t e, W. D. Kennedy, B. L. Crow- ford. J. Ph. Ch. 5, No 5, 359 A937). 5. W. E. De in ing, L. S. Deming. Phys. Rev. 45, No 2, 109 A934). 6. W- С E d m i s t e г. Ind. Eng. Ch. 30, 355 A938). 7. D. R. D о u s 1 i n g, H. M. Huffman. J. Am. Ch. Soc. 68, No 2, 173 A946). 8. J. Gordon, W. F. G i a u q a e. J. Am. Ch. Soc. 70, 1506 A948). 9. U. W. Osborne, С S. Garner, R. N. Doeschcr, D. M. Lost. J. Am. Ch. Soc. 63, 3496 A941).
ГЛАВА IV СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ 1. МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА И СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ На основании первого закона термодинамики соотношение между теплотой, поглощенной системой из окружающей среды, изменением внутренней энергии системы и совершенной работой, определяется следующим уравнением dQ = dU+dA, A) пли dU = dQ — dA = dQ — PdV. (la) С другой стороны, из второго закона термодинамики следует, что для обратимого процесса ^ = dS или dQ = TdS. B) Если рассматриваемый процесс протекает при постоянной температуре — изотермический процесс, то из B) получаем Q = jdQ = fTdS = Т fdS. C) Как следует из уравнения A), в общем случае работа равна =j dQ - (U% - Ux). D) Для обратимых процессов имеем -(Ut-U1), E) а для обратимых изотермических процессов = TfdS- (U% -UX) = T (S2 - Sx) - (U2 - Ux). F) Так как вследствие обратимости рассматриваемого процесса работа, совершаемая системой, достигает наибольшего предельного значения (в соответствии со вторым законом термодинамики), то работу любого изотермического обратимого процесса принято называть максимальной работой.
88 Глава IV Если какой-либо изотермический процесс протекает при постоянном- объеме, то для него уравнение F) должно быть переписано в следующем виде или AAvr = TAS-AUv. G) Максимальная работа обратимого изотермического процесса определяется только начальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути превращения. Поэтому, так же как и другие обладающие этим свойством термодинамические величины, характеризующие состояние (например, изменение внутренней энергии или энтропии), ее можно представить в виде разности Л=-(Р2-*\) = -АГ (8) двух значений некоторой функции Ь\ относящихся к конечному и начальному состояниям системы. Функция F была введена Гельмгольцем и названа им свободной энергией системы. Из G) и (8) уравнений следует, что А F = Д Uv - Т Д S, (9) т. е. что максимальная работа равна убыли свободной энергии системы. Если обратимый изотермический процесс протекает при постоянном давлении, то максимальная работа такого процесса определяется соотношением ЛРг r=T&S— AU — PAV, A0) но так как и + pv = я, то Лрт= — AH + TAS. A0а) Функцию А (Р, Т) в учебной и специальной литературе обозначают буквами ?, Z, Ф и другими и именуют термодинамическим потенциалом лт —ZJ»-AZ. (И) Из A0) и A1) получаем Д2 = АН — TAS. A2) Эта функция была введена Гиббсом и названа им силовой функцией при постоянной температуре. В современной термодинамической литературе ее чаще называют термодинамическим потенциалом Г и б б с а, иногда — свободной энергией Гиббса или свободной энергией при постоянном давлении. Исторически обстоятельства сложились таким образом, что раньше придавали большое значение свободной энергии F (F, Т), так как по условиям экспериментов, проводимых в замкнутой системе п и постоянном
Свободная энергия* Термодинамический потенциал 89 объеме, удобнее было пользоваться для ряда расчетов именно этой термодинамической функцией. Однако в последнее время в результате развития большого количества разнообразнейших каталитических и некаталитических процессов, протекающих в промышленных установках при постоянном давлении в условиях газового или жидкостного потока, чаще пользуются для расчетных целей термодинамической функцией Z (Р, Т). Как следует из уравнения A2), уменьшение Z равно максимальной полезной работе обратимого изотермического процесса, протекающего при постоянном давлении без учета работы изменения общего объема системы. 2. КОНСТАНТА РАВНОВЕСИЯ И МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ Все химические реакции, протекающие в природе, живых организмах, в лаборатории или промышленных установках, обратимы в том смысле, что в зависимости от условий они могут протекать как в прямом, так и в обратном^ направлении. Так, например, смесь водорода с кислородом при температурах от комнатной и примерно до 1200° С реагирует практически до конца с образованием водяного пара. Однако при температурах выше 1200° С (и при атмосферном давлении) реакция не доходит до конца, а при температуре выше 2000° С водяной пар диссоциирует на несколько процентов (табл. 1). Таблица 1 Степень диссоциации водяного пара (Дангмюр [91) t, °с 25 227 727 1227 1727 2227 Т, °К 298 500 1000 1510 2000 2500 Степень диссоциации 100а 2,5 • 10~25 7,2-Ю-14 2,5 • 10~5 0,02 0,57 4,27 Таблица 2 Равновесный процент бензола при дегидрировании циклогексана при атмосферном данлении (А- В. Фрост [1]) t, °с 200 250 300 Т, °К 473 523 573 Равновесный процент 7,15 35,3 93,4 Реакция дегидрирования циклогексана при атмосферном давлении: GeHi2 т± GJHe + ЗН2 при температурах ниже 200° С практически не идет. Однако выще 200° С по мере повышения температуры глубина превращения циклогексана в бензол увеличивается и при температурах выше 300° С циклогексдн дегидрируется практически до конца (табл. 2). Следовательно, при заданных условиях всякая химическая реакция может протекать в определенном направлении до некоторого предела или, как говорят, до тех пор, пока не будет достигнуто состояние термодинамического равновесия, называемое в таком случае химическим равновесием. Однакр следует помнить, что многие химические реакции, протекающие в лабораторной аппаратуре или крупных промышленных установках, обратимые с точки зрения химика-экспериментатора, являются с точки зрения термодинамики необратимыми процессами.
00 Глава IV В равновесной смесн циклогексаиа, бензола и водорода при повышении температуры начинает протекать реакция C6Hi2 —> CeHe + ЗНа и, наоборот, при понижении температуры такая же смесь начинает реагировать по уравнению С6Н6 -f- ЗН2 ~+ C6Hi2, так как каждой новой температуре соответствует совершенно определенное равновесное состояние системы. Однако эта химическая обратимость рассматриваемого процесса не идентична термодинамической обратимости. На самом деле, если не создавать специальных условий для термодинамически обратимого течения реакции, то последняя протекает в прямом или обратном направлении термодинамически необратимо, и все же система при этом практически достигает термодинамического и химического равновесного состояешя. Так как в природе нет вполне обратимых в термодинамическом смысле процессов вследствие того, что при протекании любого механического, физического, химического или какого-либо другого процесса всегда имеются источники необратимости в виде трения, превращения различных видов энергии в теплоту и т. д., то термодинамически обратимые процессы следует рассматривать как своеобразную абстракцию, как некоторый идеальный процесс. Многие реальные процессы, тем не менее, можно осуществить таким образом, что их отклонение от обратимости будет сколь угодно малым. Для этого необходимо, чтобы процесс протекал через ряд бесконечно мало отличающихся друг от друга равновесных состояний системы. Из вышесказанного следует, что и химически обратимая реакция будет термодинамически обратимой лишь в том случае, если она протекает через серию последовательных состояний, бесконечно мало отличающихся от равновесных состояний. Так, например, если взять сосуд при температуре около 200° С и заполнить его до давления в 1 am равновесной смесью цпклогексана, бензола и водорода, а затем быстро нагреть эту смесь до 300° С, то цикло- гексаи почти нацело превратится в бензол по реакции C?H12 —> С6Н6 + -}- ЗН2. Если после этого сосуд опять также быстро охладить до 200° С, то система возвратится в свое первоначальное равновесное состояние. Для реализации этого процесса необходимо, конечно, чтобы в сосуде находился катализатор, ускоряющий реакции дегидрогенизации циклогексана и гидрогенизации бензола. Описанный только что процесс можно назвать химически обратимым. Однако он никак не может быть признан термодинамически обратимым. Если же бесконечно медленно изменять температуру или давление вышеуказанной системы, то равновесное ее состояние будет изменяться также бесконечно мало в ту или другую сторону в зависимости от лапра- плепия изменения параметров системы. При такой реализации процесса он будет протекать не только химически, по и термодинамически обратимо. Как показывает рассмотрение, приведенных выше примеров, равновесное состояние той или иной химической системы зависит от температуры. Особенно это влияние разительно в случае диссоциации водяного пара, где степень диссоциации A00а) возрастает от 2,5-10" '* при 298° К до 0,02 при 1500° К. Как мы увпдим ниже, равновесный состав газовой смеси, получившейся в результате той или иной реакции, и значительной степени зависит
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 91 не только от температуры, но также от давления и соотношения компонентов в исходной смеси. Для иллюстрации приводим объемный процент аммиака в равновесной газовой смеси при различных температурах и давлениях для стехио- метрической смеси водорода и азота (табл. 3). Таблица 3 Объемны» процент аммиака в равновесной газовой смеси при различных температурах и давлениях (Дж, Р. Партингтон, А- Н. Раковский [71) 200 300 400 500 G00 1 15,3 2,2 0,5 0k 13 0,05 10 50,7 14,7 3,8 1,2 0,5 30 67,6 30,2 10,1 3,5 1,9 Давление, am 50 74,4 39,4 15,3 5,6 2,2 100 81,5 52,0 25,1 10,6 4,5 200 85,8 62,8 36,3 17,6 8,2 300 89,9 70,9 47,0 26,4 13,8 600 95,4 84,2 65.2 42.1 23,1 Данные табл. 3 показывают, что объемный процент аммиака в равновесной газорой смеси, получившегося в результате реакции N2 + ЗЫ2 --¦ = - 2NH3, возрастает с увеличением давлеЕШЯ и убывает с повышением температуры. Определение условий химического равновесия тесно связано с нахождением максимальной работы химической реакции. Наибод|ее наглядный и простой хотя и не вполне строгий метод определения связи между константой равновесия и максимальной работой химической реакции в газовой идеальной системе был предложен Вант- Гоффом. *> По Вапт-Гоффу в общем случае для реакции дЛ + rB + .. . = sC + tD +. . . максимальная работа» А равна Л,, ,, = RT In Рс • Рр Рпл ¦ Рн р* ¦ рЧ В A3) где pv pB, рс, pD — парциальные давления реагирующих веществ /I, В, С и D соответственно в равновесной газовой смеси; РЛ1 Р Р Рг —парциальные давления реагентов в исходном со- j\ Xj ^i JL/ СТОЯНИИ, Так как Рс ' PD is ТО А^ ^ = Г с ¦ Р1р A4) *) Д ж. Р. 11 а р т и и г т о н и Л. ft. P а к о в с к и й. Курс химической тер- модитгамики.1 Стр. 155—163, Госхимтохлздат A932).
92 Глава IV Обычно с целью упрощения вычислений принимают, что Р = Р — Р — Р = \- тогда ps . p' Р9А ¦ РГВ И Ар T=RT\nKp. A5) Но так как A]liT = -AZ, ТО /iZ =-RT In Кр. A6) Уравнение A6) имеет чрезвычайно большое значение в практике термодинамических расчетов it называется уравнением изо- термы реакции; о применении его к решению практических задач см. главу V. 3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ГИББСА. ХИМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ И УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ Комбинируя уравнения A) и B), находим Так как внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема и является лишь функцией температуры, то ' dU \ d(J r дт Jv С другой стороны, из уравнения PV = RT, определяем Соответствующая подстановка из A8) и A9) приводит к следующему уравнению l^^CfLJ^, B0) которое после интегрирования превращается в следующее S=S0+ f-^-dT + RlnV. B1) Вспомнив, что Ср = 6'и + R или Св = Ch-R B2)
Свободная анергия. Термодинамический потенциал 93 и определив попутно посредством логарифмирования уравнения состояния PV = RT значение In V, равное lnP, B3) находим, что откуда, после открытия скобок и разделения интеграла на сумму двух интегралов записываем Р Л^Т^ ш Л^Т^ Л^ ТУ 1 vk Гр I ТУ 1VI ^Т^ i? 1 т\ Г) ^^^ = SQ+ f-^-dT — RlnT + R]nR^RlnT — RlnP и в окончательном виде S = SQ + Д ln A + / -уг- ^T1 — AlnP. B4) Из уравнения B6) главы I откуда d// = CrydT или Н=Н0+ fcrdT. B5) Подставляя из B4) и B5) значения S и Я в уравнение A2а) находим Z = Нл 4- / CurfT1 — T (Sn 4- R In R или Z=H0-TSQ-RTlnR + fcpdT-T f^dT + RT\nP B6) и окончательно Z = Z° + ДГ In P, B7) где B6a)
Глава IV Общее условие равновесия системы записывают в ниде уравнений (dS)v v < 0, B8) (dZ)p T > 0. B9) Уравнение B8) яиляется математическим выражением постулата Гиббса: изолированная система, объем и масса которой постоянны, находится в устойчивом равновесии, если при заданной энергии ее энтропия достигла максимального значения. Уравнение B9) соответствует следующей формулировке: система при постоянном давлении и температуре находится в равновесии, если она не может произвести никакой полезной работы. Уравнение B7) справедливо для системы, состоящей из однородных молекул, причем в этом случае числонпое значение Z определяется только температурой, давлением и количеством граммолекул вещества. Если система представляет собою смесь разнородных молекул, то величина Z зависит также и от числа молей ее составных частей. Например, для смеси: т грамм-молей кислорода и т грамм-молей водорода: Z = mZQ2 + mZlw C0) Если смесь этих газов существует при комнатной температуре и атмосферном давлении, то с большой степенью приближения можно считать, что газы подчиняются законам идеальных газов. В этом случае C1) C2) где р0^ и pilt — парциальные давления кислорода и водорода соответственно. Свободная :шергия смеси :)тих газов должна быть равна ИЛИ Z = niZlh + *2Z;b + щ RT\\n pOi + nJlT In рНз. C3) Для смесей, состоящих из большого числа компонентов Z = П&+ п%Ъг + mZl + niRT In Pl + n2RT \n p., + mRT \nPi+ ... C4) или iZ{ + RT v „. in p.. (:*5) Так как для неоднородной системы Z зависит не только от температуры и давления, по и от чисел молей ее компонентов Z = ip(/?7 T, nv n2, . •.), то JL
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 95 ИЛИ im. C7) И соответствии с уравнением B9) рассматриваемая система находится в устойчивом равновесии при постоянных температуре и давлении (Т = const, P = const) в том случае, если B9) dZ = 0. Следовательно, dZ = У (!?-) <*1и = 0, C8) так как при 71 = const ш Р = const первый и второй члены уравнения C7) равны нулю, то dZ \.дТ /Р.» поэтому должны быть исключены из указанного уравнения. Величины dni)j\ Т / п [ 9li Jp, Ч\/ п ' \ Э"*/Р, Т /_ п Гиббс назвал химическими потенциалами компонентов смеси; часто их называют в специальной литературе парциальными свободными энергиями пли парциальными термодинамическими потенциалами и обозначают буквой \i] например, химический потенциал компонента i в смеси равен ;) . *> C9) Подстанив значение (-^—) из C9) в C8), получаем \ oni JP, Г, п dZ = 2 \iidm = О или 2 \цащ - 0. D0) Уравнение D0), так жо как п C8), является математическим выражением условий равновесия системы при постоянных давлении и температуре. Из сопоставления уравнений C8) и C9) следует, что химический потенциал компонента в смеси эквивалентен изменению величины свободной энергии бесконечно большой системы при введении в систему одной грам- молекулы компонента. Легко показать, что если в системе, состоящей из компонентов у1, В, С, ?>, протекает химическая реакция qA f rB + . . . sC I tl) -!- . . . , *> Значо^ /и означает, что все количества молей компонентой, кроме /-того, системе постоянны.
96 Глава IV где ?, г, s, t . . . и т. д. — стехиометрические коэффициенты уравнения химической реакции, то для такой системы условие равновесия должно быть записано в следующем виде: В специальных курсах химической термодинамики и физической химии *) доказывается, что химический потенциал Гиббса каждого компонента в смеси идеальных газов равен термодинамическому потенциалу (свободной энергии при Р = const, Т = const, т. е. Z в принятой здесь транскрипции) одного моля его в чистом виде, т. е. вне смеси при тех же условиях поэтому в соответствии с B7) имеем Мч^о + ДПп/л. D2) Подставляя значение \L{ из уравнения D2) в D1), получим -q(^ + RT\npA)-r(iL°B + RT\npB)- ... +.ф° +RT\npc) + + t(\L°D+RT]npD)+... =0, D3) откуда = RT (q In pA + r In pB — s In pc —t\npD), или но так как Pu'Pd _ /г ,я „о 7° — — — A7J и ^i == Zi , Pa-Pb TO - gZA - rZ°B + sZc + tZ°D = - ЛГ In Kv и окончательно A6) где A6a) AZ = -qZA - rZ? + sZj + a°D . A6) Таким образом, мы опять пришли к уравнению A6) изотермы реакции. *) А. И. Бродский. Физическая химия, том I, стр. 324, Госхимиздат A944).
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 97 4. ЗАВИСИМОСТЬ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ И КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ Выше в параграфе 3 настоящей главы было показано, что B6а) Z° = H0-T(S0 + R In R) + f CvdT - Г f ?l &T% Сопоставленном уравнений A6а) и B6а) можно установить, что вдме- мепие свободной энергии реакции равно AZ= AH0-TA(S0+ R\nR) + f ACvdT -T j' ±gl> dT, D4) гдо А Я 0 = - qlJ - rH0 + sH0+ tH0 D4a) А В С и A S = - qS0A- rS0B+ ?SOc + tS0o, D4b) A[CP = - qCPa- rCt,B+ sCPc+ tCP?. D4c) B Если обозначить л уравнении D4) А (?о + R In R) через — Г и условиться, что зависимость теплоемкостей реагирующих веществ от температуры выражается уравнением Сг. = Г0 + ГХТ + ГЛТ* + ГЯТ*+ .. . D5) и определить A Ct, по D4с) А Ср = А Го + А ГгТ + А Г2Т* + А Г3^ + ..., D5а) то уравнение D4) примет следующий вид A Z = А Но + УТ +/ (АГо + ДГ//1 + А Г2Т* + АГлТ*)а?-~ _7' /< (АГО+ЛГДГ+ АЛГЧ АГ3Т3) ^ Dfi) Интегрирование уравнения D6) в интервале температур от 0 до Т даот следующий результат т A Z = А Яо + У'Г + /* А ГоаТ + f А Т1^?1 + / А 0 0 0 Т /Г Т Т lo о о 1 1 = А Яо -f I'T + А ГО7Т + At1 (I T ^ ГАГоЫ АГ^П Т y ЛЯ + А Г^1 - А Г0Г In Г - \ A rj* - -i- А /у'* - -1- А 7 закаа llfi.
98 Глава IV и окончательно, подставив / = /' + АГ0, получаем AZT = А Яо - А Г0Т In Г - 4"Ari?12 - х*7^3 ~ II А/1зГ4 + ITt <47) Уравнение D7) определяет зависимость свободной энергии реакции от температуры. Для определения связи между константой равнояосия и температурой, вспомним, что из A6) отсюда III Л 7, /»/г, Следовательно, разделив уравнение D7) на — Д7\ можно получить и посл<,к замены натурального логарифма десятичным ё /J ~ 4.57Я71 ~ 1,986 ё ^2-4,573 ^й-4,573 4 12-4.573 7 ~~ 4.573 ' При использовании уравнений D7) и D8) для практических расчетов, следует помнить, что здесь, согласно D4с) А Г, = _ ЯГОа- rrO?+ 8Г0с+ а А = - grlA- гГ1в+ srlv+ trlD и т. д. 5. СТАНДАРТНЫЕ СВОБОДНЫЕ ЭНЕРГИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Выше было показано, что максимальная полезная работа самопроизвольно протекающего при постоянных температуре и давлении процесса эквивалентна изменению (убыли) свободной энергии системы. Это положение играет чрезвычайно большую роль при определении возможного направления химических реакций. Очевидно, что если для химической реакции AZ имеет отрицательное значение при постоянных температуре и давлении, то эта реакция может протекать самопроизвольно. В табл. 4 приведены численные значения свободных энергий некоторых реакций для температур 298, 1000 и 1500° К. Для первых трех реакций — горения водорода, горения углерода и образования метана из элементов — при комнатной температуре B98° К) свободные энергии имеют отрицательное значение, т. е. течение этих реакций должно сопровождаться изменением свободной энергии системы в сторону уменьшения. Следовательно, указанные реакции могут протекать самопроизвольно и, как мы увидим позже, практически до конца.
Свободная Свободные Реакции энергия. энергии Термодинамический потенциал Л Z некоторых реакций, кал*) Температура, с 298 1000 К 99 Таблица 4 150Q 2) /2() 2) С (графит) + О2 (г) = СО2 (г) С (графит) + 2Н2 (г) = СН4 (г) С (графит) + СО2 (г) = 2СО (г) —54635 —04260 -12140 f 28644 -46036 -94610 +4610 -1275 -94707 + 17800 -22034 *) См- главу XIX. Однако хорошо также известен и тот факт, что смесь двух газов — водорода и кислорода — может сохраняться при комнатной температуре и атмосферном давлении сколь угодно долго без каких-либо изменений. Для того чтобы заставить реагировать эти газы, необходимо оказать внешнее воздействие на эту смесь, например зажигание при помощи искры, внесение катализатора и т. п,т и тогда уже раз начавшаяся реакция протекает весьма энергично и до полного превращения исходных веществ. Эти примеры наглядно показывают, что отрицательное значение свободной энергии реакции дает нам прано считать, что указанная реакция может протекать в заданных условиях. Из этих же примеров следует также, что сам но себе факт убыли свободной энергии не позволяет сделать каких-либо заключений о скорости реакции. Для реакции образования окиси углерода, приведенной в табл, 4, изменение свободной энергии при комнатной температуре равно +28644 кал. Эта величина позволяет сделать заключение, что реакция взаимодействия углекислоты с углеродом по уравнению С(графит) + СО2 (г) = 2GO (г) при указанных условиях идет весьма не глубоко. Поэтому было бы напрасной затеей пытаться получить окись углерода при комнатной температуре путем обработки углерода углекислотой. Данные этой же таблицы показывают, что отрицательное значение свободной энергии достигается при температурах 1000° К и выше. Следовательно, в указанном интервале температур (выше 1000° К) реакция взаимодействия углекислоты с углеродом может протекать самопроизвольно до значительной глубины и действительно известно, что эта реакция является одной из основных реакций газификации угля при высокой темпоратуре. Рассмотренная здесь зависимость между знаком изменения свободной энергии (знак минус указывает на убыль, знак плюс — на увеличение свободной энергии) и направлением химической реакции является сама по себе весьма ценной, так как она позволяет помимо опыта определить глубину и возможное направление реакции. 7*
100 Глава IV Так как общее число известных в настоящее время органических соединений достигает нескольких сотен тысяч, естественно, что число мыслимых (возможных) между ними реакций должно измеряться астрономическими цифрами. Это обстоятельство в значительной мере снижает ценность термодинамического метода анализа химических процессов и может быть свело бы его практическую значимость к нулю, если бы потребовалось для каждой реакции отдельно определить свободную энергию. Однако более детальное ознакомление с вопросом показывает, что обладание даже весьма ограниченным числом данных о величинах свободных энергий органических реакций позволяет решать большое число теоретических и практических задач. Стандартные свободные энергии реакций образования водяного пара, окиси углерода, углекислоты и мотана равны: Но (г) + 72О2 (г) = Н2О(г): A Z298° = - 54635, С (графит) + VaOa (г) = СО (г) : A Z298° = — 32S07, С (графит) + О2 (г) = СО2 (г) : A Z,98° = — 94260, С (графит) + 2Н,(г) = СН4(г) : AZ298° = - 12140. Пользуясь этими данными, определим изменение свободных энергий для следующих реакций: 1. СО (г)+НаО (г) - СО2 (г)+На(г), 2. СН4(г)+НяО(г) = СО(г)+ЗНя(г), 3. СН< (г)+2ИаО (г) = СО, (г)+4Н2 (г), 4. СО(г) + 1АОа(г)=СОа(г), 5. С (графит)+СОа (г) = 2СО (г), 6. С (графит)+Н2О (г) = СО (г) + Н2 (г), 7. С (графит) = 2Н2О (г) = СО, (г) + 2Н2 (г), 8. СН4 (г)+СО2 (г) = 2СО(г) + 2Н2 (г), 9. СН4(г)+СО(г) = 2С (графит)+ Н2О+Н2. Как было показано выше, изменение свободной энергии химической реакции типа может быть вычислено по уравнению A6а) A Z = - qZA-rZB- ...+ sZc + tZD В соответствии с этим для реакции 1 СО(г)+Н2О(г) = СО2(г)+Н2(г)
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 101 изменение свободной энергии должно быть равно Д ZA)= - AZCO- Д ZH2O+ Д Zou2= - (- 32807) - (- 54635) + + (— 94260) = ,42807 + 54 635 - 94260 = — 6818. Для реакции 2 СН4 (г) + Н2О (г) = СО (г) + ЗН2 (г) изменение свободной энергии равно AZ.2)=-AZCH4-AZH2O+AZCO=: -A2140)-(-54635) +(-32807) = = 12140 + 54635 - 32807 = + 33968. Для реакции 3 СН4(г) + 2Н2О(г) = СО2 (г) Ь 4Н2 (г) AZC) - - AZCH4- 2AZIl2O+ AZG(h= -(- 12140) - 2 (-54635) + + (- 94260) - 12140 + 2 ¦ 54635 - 94260 - + 27150. Поступая аналогичным образом, можно вычислить измеиеыие свободных энергий и для остальных D — 9) реакций. При желании, эти вычисления читатель может выполнить сам. Приведенный здесь пример показывает, что, располагая данными о свободных энергиях образования соединений из элементов только для четырех веществ (вода, окись углерода, углекислота, метай), мы смогли вычислить свободные энергии для девяти реакций; причем, легко показать, что наши возможности этим далеко еще не исчерпаны. Пользуясь теми же данными, можно выполнить аналогичные расчеты, например, для реакций СН4 (г) -г О2 (г) = С (тл) + 2Н2О (г), СН4(г)+ lV2O3(r) = GO(r)+2fI2O(r), СН4 (г) + 2О2 (г) = СОЯ (г) + 2Н3О (г) и некоторых других. Таким образом, на этом примере показано, что применение стандартных свободных энергий образования соединений из элементов позволяет производить расчеты для всех реакций, если известны A Z0 реагентов. 6. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОБОДНЫХ ЭНЕРГИЙ В настоящем параграфе дается краткий обзор тех методов, которые применяются для определения стандартных свободных энергий образования различных соединений из элементов и свободных энергий химических реакций. В зависимости от обстоятельств, для определения свободной энергии той или иной химической реакции, может быть применен один из следующих методов. 1. Определение по третьему закону термодинамики. Сущность метода сводится: а) к определению тепло-
102 , Глава IV емкостей и других термохимических величин в интервале от 298° К и по возможности вплоть до абсолютного нуля (практически такие измерения в большинстве случаев производятся при температуре не ниже 10 — 15° К); б) расчету величины энтропии для реагирующих веществ одним из методов, описанных в главе III; в) расчету теплового эффекта реакции в стандартных условиях (также по термохимическим данным) и р) определению AZ но уравнению AZT= AHr-TAST. 2. Определение A Z и о константам р а и н о в е - сия химических реакций. Этот метод сводится к экспериментальному определению константы равновесия химической реакции К\ при какой-либо температуре, вычислению свободной энергии по уравнению АЪ = - и последующей экстраполяции A ZT к стандартным условиям. 3. Определение посредством комбинирования уравнений химических реакций, для которых A Z определена одним из первых двух метод о и. 4. Измерение электродвижущей силы гальванического элемента с последующим расчетом свободной эцергии реакции по уравнению = -NFE, где N — число граммэквиналентов; F — число Фарадея; Е — электродвижущая сила обратимого гальванического элемента в стандартных условиях *) Каждый из перечисленных здесь методов определения свободных энергий обладает своими достоинствами и недостатками, которые по возможности будут отмечены ниже. Определение A Z по третьему закону термодинамики Как следует из уравнения A2а), уменьшение свободной энергии Д2 = АН -Т AS равно максимальной полезной работе обратимого изотермического процесса, протекающего при постоянном давлении. В случае химических реакций, также протекающих при постоянных температуре и давлении, AZ в уравнении A2) эквивалентна изменению свободной энергии реакции, АН — тепловому эффекту реакции при постоянном давлении, a AS — изменению энтропии. Например, для реакции Н2 (г) + -г О2 (г) = Н2О (ж) + 68310, AS = --68310, *) Для случая, когда п, реагирующих элементов равны 1.
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 103 Следовательно, если бы мы могли каким-либо способом определить тепловой эффект реакции и энтропии реагирующих веществ в стандарт- пых условиях, то задача, связанная с вычислением AZ, была бы разрешена . Определение теплового эффекта реакции может быть выполнено по закону Гесса с использованием теплот сгорания (подробности см. в главе II, параграфы 1, 2). С другой стороны, в главе III (см. параграф 2) было показано, что изменение энтропии любого химического соединения при нагревании его от 0 до Т может быть вычислено из термохимических данных по уравнению J 1 ПЛЭВЛ 'плавл т + I испар + /' Q*T. D9) * испаР Так как по третьему закону термодинамики энтропия любого химически и физически чистого кристаллического вещества, находящегося в полном внутреннем равновесии, при абсолютном нуле равна нулю, что вполне доказано экспериментально для большинства исследованных неорганических и органических соединений (подробности см. в главе III), то легко показать, что уравнение D9) может быть переписано в следующем виде ^плавл ±?dT + Asim-L + / lpdT+ p^Z- + / ?pdT. E0) 1 / плавл J 1 'испар ¦' J 0 Следовательно, определив теплоемкости вплоть до очень низких тем- ератур, а также измерив скрытые теплоты плавления и испарения, можно вычислить энтропию химического соединения в стандартных условиях, пользуясь уравнением E0). Интересующихся деталями подобного расчета мы отсылаем к главе III. Ниже приводим несколько примеров расчета стандартных свободных энергий образования химических соединений из элементов. Пример I- Вычислить стандартную свободную энергию образования бензола из графита и водорода 6G (графит) + ЗН2 (г) = С6Н6 (ж). *- Решение. Для расчета теплового эффекта реакции используем следую щие данные: теплоты горения: С (графит) & = 94052 кал [10] Н2(г) ?я = 68310 кал [11] С6Н6(ж) ?з = 780980 кал [12] энтропии: С (графит) ?298,1 =1,36 [10] Н,(г) 5298., =31,23 [10] С6Н6(ж) 5298,< =41,49 [13]
104 Глава IV Используя теплоты горения графита, водорода и бензола, определяем тепловой эффект реакции: 6G (графит) + ЗН2 (г) = С6Н6 (ж) + Q, Q = §Ял + Зд2 - qB = 6 • 94052 + 3¦68310 - 780980 = 564312 + + 204930 - 780980 = - 11738, но так как А Н = —Q, то Д#*>8,1 = + 11738. Далее )--= -6-1,36-3 -31,23 4-41,49 = = — 8,16 — 93,69 + 41,49 = — 60,36. Подставляя найденные А Я и AS в уравнение AZ = АЯ- Г AS, определяем A Z = + 11738 — Т (- 60,36) = + 11738 + 298,1 • 60,36 = = 4-11738 4-17993 = + 29731, А-2208,1 == 4- 29731 кал/моль. Пример И. Вычислить стандартную свободную энергию образования углекислоты из элементов С (графит) + О2 (г) = СО, (г). Решение. На основании экспериментальных данных, использованных В примере I, тепловой эффект реакции образования углекислоты A #29s,i ——94052 кал/моль. Энтропии: J С (графит) ^298,1 = 1,36 О, (Г) ^298,1 =49,00 СО2(Г) ^98,1=51,06 [10] ,( = -Аграфит) ~ $О2 "Г^СО, = - 1.36-49,00 + 51,06 = +0.70. И, наконец, A Z298.i = А #298,1 — Т А Aaee.j = - 94052 - 298,1 • 0,70 = = - 94052 — 208,67 = — 94261. Важной отличительной особенностью метода определения A Z по третьему закону термодинамики, по сравнению с другими разбираемыми здесь методами, является то, что хотя этот метод и основан на использовании экспериментальных данных (теплоемкости, скрытые теплоты плавления и испарения и некоторые другие), тем не менее он никак не связан
Свободная анергия. Термодинамический потенциал 105 с необходимостью непосредственных измерений констант равновесия изучаемой реакции. Поэтому он становится особенно удобным в тех случаях, когда экспериментатор по каким-либо причинам не может осуществить реакции в доступных в лаборатории условиях. Например, все реакции образования различных углеводородов из элементов, т. е. из углерода и водорода, кажется, не были еще осуществлены в чистом виде ни в одной лаборатории мира, если не считать прямого синтеза метана С -\- 2Н2 — СН4, который был исследован в ряде работ (см. главу XI). Больше того, как мы увидим несколько позже, из углеводородов различных классов — парафинов, олефииов, ароматических и гидроароматических, — такой синтез при температурах, близких к комнатной, термодинамически возможен только в случае парафиновых углеводородов (отрицательная свободная энергия). Можно было бы назвать еще очень большое количество самых разнообразнейших реакций, которые еще не осуществлены, например, синтез формальдегида из водорода и окиси углерода СО (г) + Н2 (г) = СН2О (г); Синтез уксусной кислоты из метана и углекислоты СН4 (г) + СО2 (г) = СНзСООИ и т. д. Само собой понятно, что попытка реализации неисследованного дотоле химического процесса без какого-либо, хотя бы весьма приближенного ее термодинамического анализа, может оказаться бесплодной не потому, что экспериментатор по сумел подобрать соответствующего катализатора, или недостаточно долго нагревал исходные вещества при выбранной им температуре и т. д., а просто по топ причине, что исследуемая реакция термодинамически невозможна и, следопательпо, практически неосуществима. Так, например, реакция образования уксусной кислоты из метана и углекислоты была запатентована одним из авторов, однако, термодинамический расчет, выполненный в работе Б. Л. Молдавского [2], показал, что в условиях, оговоренных в патенте, для указанной реакции термодинамически возможные выходы ничтожно малы. Приведем другой пример. Большой практический интерес представляет синтез аминов из олефинов и аммиака, например С4Н8 + NH3 - C4H9NH2. Попытки осуществить подобного рода реакции делались неоднократно, но безуспешно. Однако термодинамический расчет, выполненный Рудковским [3] еще до войны, показал, что подобные реакции вполне возможны, если их осуществлять при не слишком высоких температурах (до 200—300° С и при атмосферном или повышенном давлении). В течение последних лет было опубликовано несколько патентов, предметом которых является синтез аминов из олефинов и аммиака, а в 1946 г. опубликована работа Торнтопа [15], в которой сообщается, что этот синтез, наконец, осуществлен. Для ггото чтобы по возможности наиболее полно охарактеризовать разбираемый здесь метод определения A Z по третьему закону термодина-
106 Глава IV мики, подчеркнем, что он пригоден для расчета свободных энергий химических реакций не только в стандартных условиях, т. е. при комнатной температуре, но и для расчета изменений свободных энергий реакций, протекающих при более высоких или низких температурах. Методика такого расчета заключается в следующем. Сначала, пользуясь уравнением A2) AZT = АН.} --TAS,n вычисляют величину свободной энергии химической реакции в стандартных условиях так, как это только что было сделано в двух вышеприведенных примерах. Затем, применяя уравнения D5а) А Сп = А Ги + А ГХТ + А Г2'П + А Г37'а +. . . и B5) рассчитывают А Го, А/\, А Г2, АГ3 и т, д., а также и А Но. Найденные таким образом величины AZT, А//0, АГ0, А^ и т, д. подставляют в уравнение D7) A Zr = А Но - А Г0Т In Г — -у А Г/Р _. -L д /ур _ J_ д /уч + /г и определяют /, подставляя значения Z298,i6 и ^ = 298,16° К. Пример III. Зная, что стандартная свободная энергия образования жцдкого бензола из элементов С (графит) + ЗН2 (г) = С6Н6 (ж) р^вна AZ2oo, 1 — +29731 кал/моль (вычисление этой величины было выполнено в примере II настоящего параграфа), и, пользуясь необходимыми термохимическими величинами, рассчитать свободную энергию указанной реакции при температуре 1000° К. Решение. Решение задачи начнем с отыскания свободной энергии образования 1 моля бензола в парообразном состоянии при температуре 298° К и атмосферном давлении. Очевидно, что свободная энергия жидкого бензола и его паров, находящихся в равновесии с жидкостью при Т = 298° К и давлении, равном упругости насыщенного пара, т. е. 94,5 мм, одинаковы [16]. Для того чтобы найти свободную энергию образования паров бензола ид элементов при атмосферном давлении, необходимо определить изменение свободной энергии 1 моля парообразного бензола при сжатии от 94,5 мм до атмосферного давления, т. е. до 760 мм. Как известно, изменение! свободной энергии при сжатии или расширении идеального газа (или пара) может быть найдено при помощи уравнения *) п^-. E1) *) В качестве первого приближения мы принимаем здесь, что пары бензола подчиняются законам идеальных газов.
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 107 Подставляя в уравнение E1) соответствующие величины, находим Л2 = -Д298,1 In-^f = -4,573 • 298,1 Ig 94>5 760 ""'" ¦'""'* "ь 760 -4,573-298,1 lg ^- = 1233. А Z окатия = "I" IaAJ- E2) Следовательно, для реакции: 6C (графит) -f 3H2 (г) = С6Н6 (г) А Z29h, i = 29731 + 1233 - +30964. Численное значение свободной энергии образования 1 моля паров бензола из элементов ирп атмосферном давлении может быть найдено еще и другим способом. Приняр, что скрытая теплота испарения при комнатной температуре для бензола равна = 8040 кал/молъ, рассчитаем тепловой эффект реакции 6С (графит) + ЗН2 (г) - С6Нв (г). В этом случае Q — 6?i + 3</2 — <7з — ^i гДе Яг Я* и Яз — теплоты сгорания твердого графита, газообразного водорода и жидкого бензола. Позаимствовав эти величины нл примера I, находим Q = 6 ¦ 94052 + 3 ¦ 68310 — 780980 - 8040 = = 564312 + 204930 - 780980 - 8040 = - 19778 пли ДЯ208,1 = +19778 кал/мсыъ. E3) С другой стороны, энтропия парообразного бензола равна = 41,49 + J^- +4,573 Ig 298,1 г -'"'"¦«» 7O0 = 41,49 + ^- -4,573 B,881 - 1,975) = 41,49 -f 27,0 — 4,15 == 64,34 кал/град, моль. S2<*h, 1 = 64,34 кал/град. моль. E4)
108 Глава IV Применив теперь уравнение A2а). T' вычисляем, наконец, свободную энергию образования парообразного бензола из элементов при 298,1° К = + 19778 - Т = + 19778 - 298,1 F4,34 — 6 ¦ 1,36 — 3 ¦ 31,23) = = 19778 - 298,1 (— 37,51) - + 19778+ 11200 = + 30978, <is,i = + 30978 кал/моль. E5) Таким образом, двумя независимыми друг от друга способами мы получили весьма близкие величины +30964 и +30978; для дальнейших расчетов принимаем среднее звачеине из них AZ298.i - J°964 + 30978 = + 30971 кал/моль. E6) В соответствии с уравнением B5) Д//т = ДЯ0 + fACpdT. После подстановки и :>то уравнение значения Л Ср из D5а) А СР = Д 1\ + А Г±Т + А Г2Г2 + А Г3Т\ и интегрирования B5а) ЛЯТ = АЯ0 + АГйТ + \ Д Л?12 Л-\ЬГ#* + ^ откуда Д Но = Д Нт - Д ГоЗГ - А- Д Г^2 - -|- Д Л В нашем случае A) 6^Я (гцафит) '^р 1Ь (ГГ Принимая для графита *) Ср= -2,01 + 0,01349 Г—0,00000639 т12; Для водорода*) Ср = 6,744 + 0,002774 Т — 0,0000001956 и для иаров бензола*) Ср = —5,04 + 0,09563Т - 0,0000406Г2, *) Уравнения пригодны для расчетов в интервале 300— ^ОСР К (см. глаиу I)
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 109 определяем, что А Ср = (-5,04 + 0,09563 Т — 0,0000406 Г2) — — 6 (- 2,01 + 0,01349 Т — 0,00000639Г2) — — 3 F,744 + 0,002774 Т — 0,0000001956Г2) = = — 13,21 + 0,006368 Т — 0,0000016732 Г2; следовательно, Д/*о=—13,21; Д/\ = +0,006368 ДГ2 = 0,0000016732 и д Яо = + 19778 — (— 13,21 Т) — М- • 0,006368 712) — — /-Y' 0,0000016732 ТА = = + 19778 + 13,21 Т - 0,003184 т12 + 0,0000005577 Т3 или, так как Т — 298,1, то А Яо = 19778 + 13,21 • 298,1 — 0,003184 • 298Д2 + + 0,0000005577-298,13 = = + 19778 + 3930 — 283 -I- 15 = +23440 кал/моль Д Яо = + 23440 кал/моль. Теперь найденные таким образом величины АГо, А1\, ДА и Л//о подставляем в уравнение D7) = Atf0- Д ZT = + 23440 - (— 13,21) Т\пТ-±-. 0,006368Т* + + —¦ (— 0,0000016732) Г» + /7\ Д Zr = + 23440 + 13,21 Т In Г - 0,003184 71* + + 0,00000027886 Г3 + /Г. E7) Вспомнив, что при Т = 298,1, ZT = +30971 E6), вычисляем наконец / из уравнения E7) / ±pi 23U0 -0,00000027886 7^= ^j- ~^ — 13,21 ¦ 2,3 lg 298,1 + 0,003184 • 298,1 — 0,00000027886 • 298,12 -
Глава IV E8) = + 103,76 - 78,7 — 75,16 + 0,95 - 0,025 = - 49,17. /= -49,17. Таким образом, уравнение E7) принимает следующий вид Л Zr = + 23440 + 13,21 Т In T - 0,003184 Г2 + + 0,00000027886 Г3 - 49,17 7\ откуда при Г = 1000° К А 21000 = + 23440 + 13,21 ¦ 1000 • 2,3 ¦ 3 - 3184 + 279 - 49170. A Zl000 = -f 62524 кал/моль. Определение A Z по константам равновесия химических реакций Как уже было сказано выше, в ряде случаев величину свободной энергии той или иной химической реакции можно иычислить при помощи уравнения A6) при условии, что экспериментально измерена константа равновесия реакции хотя бы при одной температуре. В качестве иллюстрации приведем здесь расчет свободной энергии реакции гидрирования этилена. Пример. Экспериментальное измерение констант равновесия реакции гидрирования этилена С2Щ (г) + Н2 (г) = С2Н6 (г) было выполнено в ряде работ |4, 17, 181. Таблица J Сводка экспериментальных данных но измерению констант равновесия реакции t, °с 400 450 500 600 650 700 т, к 673,1 723,1 773,1 873,1 923,1 973,1 Опытные; значения lg-ATp Фра и п Гепико [181 3,824 3,119 2,494 — — — Введенский и Випни- кова [4] 2,50 _ — ¦—¦ Пиэ и Дерген [171 1,500 1,076 0,708 Вычисленные значения ]g Кр Введенский и Винни- нова [4| 3,864 3,125 2,515 1,462 1,019 0,618 Введен- (.КИИ 1 3,997 3,216 2,559 1,437 0,969 0,548 *) См. главу XI настоящей книги. Там жо приведена более полная сводка экспериментальных данных по измерению констант равновесия реакции гидрирования этилена.
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 111 Сводка результатов указанных работ помещена в табл. 5, где Кр = fe^L_ = К,*) На основании этих экспериментальных данных Введенский и Винни- кова вычислили зависимость lg Кр от температуры. Тепловой эффект реакции гидрирования этилена был принят по измерениям Вартеиберга и Краузе [19 J равным АЯ291 = —30 600. Для вывода уравнения зависимости теплового эффекта от температуры Введенский и Винникова применили следующие уравнения для теплоемкостей водорода, этилена и зтана Н2 (г)... Ср = 6,78 + 0,000387 7\ С2Н4(г). Л.СР= 1,34 + 0,0325 Т — 0,00001152 Т\ С2Нв (г). . . Ср - 2,24 + 0,0399 Г — 0,00001636 Г2, откуда и д ср = — 5,88 + 0,007013 Т — 0,00000484 72 д Нт = - 29116 — 5,88 Г + 0,0035065 Г2 — 0,000001633 7\ Напомним, что здесь А/70 = — 5,88, ЛЛ = 0,007013, ДГ2 =— 0,00000484 и Яо = — 29116. Поело подстановки этих величин в уравнение D7) ]а К = — ^ ^° _l ^ ^о ]ff 71 j_ ^ ^i т I ^ ^а 7'2 — ^ ё v 4,57а Г "^ 1,986 ё "^ 2-4,573 ^ 6 4,573 4,573 оно принимает следующий вид lg К, = -^- - 2,961 lg Т + 0,0007668 Т - 0,0000001764 Г2 ? С. Решив это уравнение относительно С С = lgKP- -*^— + 2,961 lg Т — 0,0007668 Т + 0,0000001764Т1 и подставив для каждой температуры соответстиуюв!,ее значение например, для Т = 673,1° К С = 3,824 - ^~- + 2,961 lg 673,1 — 0,0007668 • 673,1 + Н- 0,0000001764 -673,1я, авторы [4] нашли, что С — 2?344. *) В условиях исследовании газы полностью подчиняются идеальным заколам и Pi = h*
112 Глава IV Таким образом, уравнение зависимости lg Ap от температуры приняло следующий вид \gKp= -^--2,961 lg T + 0,0007668 Т- , — 0,0000001764 Т2 + 2,344. E9) Вычисленные по этому уравнению численные значения lg Kv помещены в шестой графе табл. 5; средняя погрешность найденного уравнения равна ±0,0502, что соответствует средней ошибке в константе равновесия в 11%. Комбинируя уравнения (IG) и E9), легко найти зависимость свободной энергии реакции гидрирования этилена от температуры. В соответствии с A6) или A6а) ^z = -b,bT Следовательно, для отыскания зависимости AZ от Т необходимо умножить уравнение E9) на —4,573 Т. Выполнив эту операцию, получаем Д ZT = - 4,573 • 6366 + 4,573 • 2,961 lg T - 4,573 ¦ 0,0007668 Т2 + + 4,573 • 0,0000001764 71» — 4,573 ¦ 2,344 Т и, наконец, Д ZT = — 29116 + 13,65 Т lg T — 0,0035065 Т2 + + 0,000000807 Т* - 10,7 Т. F0) Как было найдено в более поздней работе Кистяконского с сотрудниками [20], теплота гидрирования этилена, измеренная Вартеибергом и Краузе [19], неверна. По данным Кистяковского [20], для реакции С2Н4(г) + Н2(г)^С2Н6(г) при температуре 355°К Д #355 == — 32824 ± 50 кал/моль. Пересчитанное к 25° С число Кистяковского дает Д #298,1 = —32620 кал/моль. Принимая так же, как и выше д Cv = — 5,88 + 0,007013 Т — 0,00000484 Г2 и А Нт = Д Яо - 5,88 Т + 0,0035065 Т2 - 0,000001633 Г3, находим, что А Яо = А Я,г + 5,88 Г - 0,0035065 Т2 + 0,000001366 Г3 = = — 32620 + 5,88 • 298,1 ¦- 0,0035065 — 298,12 + 0,000001633 • 2983;
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 113 откуда Д#о = —31136. Подстановка этой новой, более точной, величины в уравнение D8) дает lg Kv = -Ш- - 2,961 lg T + 0,0007668 Т - 0,0000001764 Т* + С. Если теперь опять воспользоваться экспериментальными данными, приведенными в табл. 5, и вычислить ?, то оно окажется равным 4,81. В таком случае lg Кр = ^— - 2,961 lg Т + 0,0007668 Т — 0,0000001764 Г* + 1,81. E9а) Значения lg Kp, вычисленные по уравнению E9а), приведены в последней графе табл. 5. При сопоставлении вычисленных величин Ig KPi помещенных в последних двух графах указанной таблицы, с экспериментальными данными, легко установить, что результаты расчета, выполненные по уравнению E9а), в общем хуже совпадают с опытом, чем результаты расчета по уравнению; E9), хотя при выводе уравнения E9а) и была применена более точная величина теплового эффекта. Объясняется это, видимо, неточностью экспериментальных данных и вот по каким соображениям. Известно, что при построении графика, на котором на оси ординат откладываются значения lg Кр, а па оси абсцисс Г, наклон получившейся кривой зависит в основном от величины теплового эффекта реакции (этот наклон тем больше, чем больше тепловой эффект). Из результатов приведенных выше расчетов но уравнениям E9) и E9а) следует, что для лучшей согласованности вычисленных величин Ig Kp с опытными в уравнении зависимости Ig Kp от температур надо было бы применить величину теплового эффекта меньше 30000 кал!моль, что противоречило бы здравому смыслу, ткк как фактический тепловой эффект реакции гидрирования этилена равен 32620 кал/моль (откуда мы и получили ДЯо = —31136). С другой стороны, в опытах, выполненных Пизом и Даргеном [17] в статических условиях (в замкнутой системе) при температурах 600— 700° С наблюдалось интенсивное образование угля и метана. Полученные указанными авторами результаты вряд ли можно считать вполне надежными. Достоверность результатов опытов, приведенных в работе Фрайя и Геппке [18], так же может быть подвергнута сомнению, так как равновесие в эт<|>м случае достигалось только со стороны дегидрирования этана. Поэтому, по всей вероятности, наиболее надежными надо признать результаты А. А. Введенского и С, Г, Винниковой [4] тем более, что в их работе равновесие было достигнуто с двух сторон (гидрирование этилена — дегидрирование этана). Если в согласии с вышесказанным принять в расчет только одно численное значение lgifp=~2,50 при 500° С, как наиболее достоверное, то можно будет определить, что в этом случае С = 1,75, и тогда lg кр = -^- — 2,961 lg Т + 0,0007668 Т — 0,0000001764 Т* + 1,75. F1) Умножив теперь уравнение F1) на — 4,573 7\ получим 8 Заказ 110.
114 Глава IV AZT=— 31136 + i3,65T\gT - 0,0035065 + 0,000000807 T* — 8,01 Т. F2) Пользуясь уравнениями F0) и F2), можно определить свободную энергию реакции гидрирования этилена в стандартных условиях, т. е. при 25° С B98,1° К) и атмосферном давлении. Результаты расчета приведены в табл. 6 (первая и вторая строки таблицы). Таблица 6 Результаты расчета свободной энергии гидрирования этилена Расчет свободной энергии реакц 1 2 3 4 По уравнению F0) По уравнению F2) По третьему закону термодинамики По уравнению F3) —22537 —23762 —24017 —24200 1480 255 183 В третьей строке приведены результаты расчета AZ°298,i по третьему закону термодинамики на основании следующих данных: [5] С2Н6(г) AM =54,85 С2Н4(г) $298,1=52,48 Н2(г) -Йэв,! =31,23 [10] ДЯ2981 = -32620. [201 Подставив их в уравнение находим A Z = — 32620 - 298,1 E4,85 — 52,48 - 31,23) = - 32620 + 298,1 ¦ 28,86 = - 24017. Сопоставление полученных результатов показывает, что свободная энергия реакции гидрирования этилена в стандартных условиях, вычисленная по уравнению F2), находится в лучшем согласии с величиной А ^298,1> рассчитанной по третьему закону термодинамики, чем AZ°2$9tiJ Вычисленная по уравнению F0). Следовательно, высказанные нами выше сомнения в достоверности экспериментальных данных Пиза и Даргена, а также и Фрайя и Геппке вполне основательны. Вместе с тем выполненные здесь расчеты показывают, что для получения правильной величины свободной энергии в стандартных условиях Необходимо располагать не только достоверными экспериментальными данными по измерению констант равновесия, но и правильной величиной теплового эффекта реакции. Анализ уравнений D7) и D8) показывает так же, что вторым серьез- цым источником ошибок при расчете стандартных свободных энергий
Свободная анергия. Термодинамический потенциал 115 химических реакций по экспериментальным данным равновесия может служить величина ДСР, фигурирующая в указанных уравнениях. Покажем это на примере. Примем *), что зависимость теплоемкости от температуры для водорода, этилена и этана выражается следующими уравнениями Н2 (г): Ср = 6,744 4- 0,0002774 Т + 0,0000001956 Г2; С2Н4 (г): Ср = 2,08 + 0,0311 Т — 0,00001066 Г2; С2Н6 (г): Ср = 1,62 4- 0,0421 Т - 0.0000139 71«; отсюда д Ср = — 7,204 + 0,0107226 Г2 - 0,000034356 ТК Полагая так же, как и выше Д #298,1 = — 32620, находим д #0 = _ 32620 + 7,204 Т — 0,0053613 Г2 + 0,0000011452 Т* = - - 32620 + 7,204• 298,1 — 0,0053613 • 298,12 + 0,0000011452 • 298,13 = =-- — 32620 + 2145 - 471 + 30,4 = - 31641. Следовательно, Д#о = —31641. После подстановки полученных величин ДСР и &Н0 в уравнение D7) получаем: Д г = — 31641 + 7,204 Т In Т — 0,0053613 712 4- 0,0000005726 Г3 + /Г, Д ZT = - 31641 + 16,6 Т lg T — 0,0053613 Г2 + 4- 0,0000005726 Т* + IT. F3) Так как по данным А. А. Введенского и С. Г. Винниковой, при температуре 773,1° К E00°C)lgA:p = 2,5, то = - RT ln'ATp = —[4,573 Ig'tfp ='— 4,573 • 773,1 • 2,5 = — 8850. Подстановка этой величины в уравнение F3) дает для величины I следующее значение /=-14,6.7 Следовательно, окончательно уравнение F3) может быть записано в следующем виде AZrr = - 31641 + 16,6 Т Ig Г, — 0,0053613 Г2 + 4- 0,0000005726 Т* - 14,61 Г, F3а) откуда при Г = 298,1 Д Z298>1 = — 31641 4- 16,6 • 298,l|lg 298,1 - 0,0053613 • 298,1е 4- 4- 0,0000005726 • 298,1» — 14,6 • 298,1 *) См. главу I. 8*
116 Глава IV ИЛИ fi = —24200. Сопоставление этой величины с величиной свободной энергии реакции при стандартных услоииях, рассчитанной по третьему закону термодинамики, показывает, что расхождение между ними меньше 200 кал; такое совпадение можно считать вполне удовлетворительным. Разница между величинами стандартных свободных энергий, рассчитанными по уравнениям F2) и F3), составляющая около 440 кал/моль, в данном случае является исключительно результатом различия тепло- емкостей, положенных в основу расчета, так как в обоих случаях как при расчете по уравнению F2), так и по уравнению F3) тепловой эффект реакции и lg Кр были приняты одинаковыми и равными соответственно А Нт — = -32620 и lg KPm = 2,5. Определение Д Z посредством комбинирования уравнений химических реакций Выше были рассмотрены методы определения свободной энергии химических реакций, основанные на использовании либо термохимических данных, либо экспериментально измеренных констант равновесия. Здесь мы познакомим читателя с косвенным методом определения величины AZ, основанном на комбинировании уравнений химических реакций и их свободных энергий. Сущность этого метода заключается в следующем. Предположим, что необходимо определить свободную энергию реакции ЗС2Н2 (г) = С6Н6 (г). Выполним сначала расчет уже известным нам методом, а именно — исходя из стандартных свободных энергий образования ацетилена и бензола из элементов (см. параграф 5). Примем по Парксу и Хаффмену для ацетилена AZ^ej =50840, а для бензола А Zogest = 30640 [8]. По уравнению A6а), свободная энергия реакции образования бензола из ацетилена должна быть равна А 2298,1 = — 3ZC2h2 + 2Свнв- Подставляя сюда значения 50840 и 30640, получим o9M = — 3 ¦ 50840 + 30640 = — 121880 кал/моль. Напишем теперь уравнения химических реакций образования ацетилена и бензола из элементов в развернутом виде: 2G (графит) + Н2 (г) = С2Н2 (г), (I) 6G (графит) + ЗН2 (г) = С6Н6 (г). (II) Легко сообразить, что если умножить уравнение (I) на 3 и вычесть Полученное произведение из уравнения (II), то получится следующий результат _ f 6G (графит) + ЗНа (г) = С6Н6 (г) 3 { 2С (графит) + Н2 (г) = С2Н2 (г)} 0 + 0 = С6Нв (г) - ЗС2Н2 (г)
Свободная энергия. Термодинамический потенциал Ц7 ИЛИ ЗС2Н2 (г) = С6Н6 (г). Сравнивая математические операции, выполняемые при комбиняро- вании уравнений химических реакций, а также и соответствующих величин AZ, можно заметить, что эти операции совершенно идентичны. Следовательно, для того чтобы рассчитать свободную энергию какой- либо химической реакции, необходимо подобрать две или большее количество таких химических реакций (с известными значениями AZ), из которых посредством простых арифметических действий можно было бы скомбинировать уравнение интересующей нас химической реакции. Например, уравнение реакции С (графит) + О2 (г) = СО2 (г) может быть получено посредством простого сложения следующих уравнений: С (графит) + -f Оа (г) = СО (г), СО (г) + \ О2 (г) = СО, (г); реакция С2Н2 (г) 4 2Н2 (г) = С2Н6 (г) сложением уравнений: С2Н4 (г) +|Н2 (г) = С2Н6 (г) и т. д. Пример, Необходимо рассчитать величину свободной энергии реакции образования метилового спирта из водорода и окиси углерода 2Н2 (г) + СО (г) = СН3ОН (г). Для этой цели могут быть использованы, например, следующие реакции: СН3ОН (г) + СО (г) = НСООСНз (г) 2Н2 + НСООСНз (г) = 2СН3ОН (г). По результатам исследования Лейси с сотрудниками [21 ] зависимость lg Кр от температуры для первой из этих реакций выражается уравнением g ^-6,61 F4) и для второй ig^P--^— -5,43. F5) Так как AZT = - RTInKv =_4,573Г IgKp, то д ZT = - 4,573 • 1835 + 4,573 • 6,61 Т = - 8400 + 30,2 Т F4а) и д ZT = - 4,573 ¦ 3149 + 4,573 • 5,43 Т = — 14400 4- 24,85 Т. F5а)
118 Глава IV Сложив приведенные выше уравнения химических реакций, получаем / СН3ОН (г) + СО (г) = НСООСНз (г) + ( 2На (г) + НСООСНз (г) = 2СН3ОН (г) СН3ОН (г) + СО (г) + 2Н2 (г) + НСООСНз (г) = НСООСН3 (г) + + 2СН3ОН(г), откуда СО (г) + 2Н2 (г) = СН3ОН (г). Согласно записанному выше правилу, для определения величины свободной энергии реакции образования метилового спирта из окиси углерода и водорода необходимо сложить уравнения F4а) и F5а) Подставив сюда численные значения, получим AZT = — 8400 + 30,2Г — 14400 + 24,85Т = — 22800 + 55,05Т. F6) Теперь, пользуясь уравнением F6), можно вычислить величину AZ при любой температуре, конечно, в пределах, в которых остаются справедливыми уравнения F4) и F5). 7. ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА Выше было показано, что A2) AZT = Д#т —TAS и B5) т АЯТ =АЯ0 + J*ACPdT. о С другой стороны, известно, что т ST-=S0+ f-^-dT. F7) о В случае химической рзакции уравнение F7) можно переписать следующим образом т A ST = A So -(- / т р dT. F8) о Принимая во внимание, что при температурах выше комнатной B5° С) теплоемкости изменяются значительно медленнее, чем при температурах ниже 25° С и по более плавным кривым, можно применить приближенный метод расчета величин A Z и lg Kp для химических реакций, основанный на предположении, что в довольно широком интервале температур [6]: АСр = а. F9)
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 119 В таком случае для температур выше 25° С B98° К) уравнения B5 и F8) можно переписать в следующем виде B5а): 298 T F8а) f 293 После подстановки величин АНТ и AST из* уравнений B5а) и F8а) в уравнение A2а), получим т т AZT ~ J'L - Л и после интегрирования AZT = AHt т 298 293 * 298 Т Т adT — TAStw — T f-^r 298 т 298 * G0) Если в уравнении G0) сгруппировать члены и вынести за скобки аТ, можно получить - aTf {T), где G1) G2) Таблица 7 Величины / (Т) и Tf (T) для разных температур, вычисленные по уравнению G2) т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 ЦТ) 0,000 0,039 0,113 0,191 0.279 0,360 0,436 0,508 Г/(Г) 0 16 57 115 196 288 392 508 т, °к 1100 1200 1300 1400 1500 2000 2500 3000 /(Л 0,576 0.641 0,702 0,759 0,814 1,052 1,246 1,408 Г/(Г) 634 769 913 1063 1221 2104 3114 4224 Учитывая далее, что в соответствии с уравнением A6) и, следовательно A6а), — Д Z -— Д Z
120 Глава IV можно записать, комбинируя A6а) с G1), А Я298 Д *?2В8 1 а = + + Для температур выше 1600° К можно принять f(T)= 0,0007 Т— 0,20. G4) При пользовании уравнениями G1) и G3) для расчета величин AZ и lg Кр поступают различно, в зависимости от обстоятельств. Если теплоемкости компонентов реакции при температурах выше комнатной неизвестны вовсе, принимают а = А Ср = 0; и таком случае последний член в правой части уравнения G3) превращается в нуль и уравнение принимает вид p ~ ,573 T " + 1^573 Указанное уравнение J3 качестве первого приближения дает достаточно удовлетворительные результаты, позволяющие сделать качественные выводы о течении реакции. Однако значительно более точные результаты получаются в том случае, если величину А Ср = а принимают равной А Ср при комнатной температуре или выбирают в результате приблизительной оценки. И, наконец, паиболее точные результаты получаются при применении для каждого данного интервала температуры наиболее подходящее и постоянное в этом интервале численное значение величины а. Приближенная формула Нернста Уравнение* D8) 1 _ & с .. А Нл . Д Го "г 6 Pj 4,573 Т ' 1.986 '* -^ 2-4,573 ^ 6-4,573 4,573 в результате ряда упрощающих допущений может быть преобразовано в более простую формулу. Если принять теплоемкости твердых и жидких веществ равными нулю, а газов независимыми от температуры и равными 3,5 кал/град, моль, то все члены уравнения D8), содержащие А А, ДАит. д., превратятся в нуль. Если вместо А Но принять тепловой эффект реакции при комнатной температуре, а вместо величины / ввести в уравнение D8) условные химические постоянные i', то можно получить уравнение Yr, G5) которое, как показывает опыт, дает относительно близкие к эксперименту результаты, если вместо i подставить искусственно подобранные величины. Это и есть приближенное уравнение, предложенное Нернстом. Здесь т. е. сумма стехиометрических коэффициентов уравнения химической реакции а А + гВ + . . . = sC + Ю + . , .
Свободная энергия* Термодинамический потенциал 121 В большинстве случаев при расчете по уравнению G5) условные химические постоянные г для двух- и многоатомных газов можно принимать равными 3, а для водорода п одноатомных газов 1,5, если неизвестно их более точное численное значение, подбираемое на основе изученных уже реакций интересующего нас вещества- В табл. 8 приведены численные значения условных химических постоянных для некоторых газов и паров, подобранные на основе изученных реакций. Таблица 8 Условные химические постоянные Соединение Не Н2 СН4 N2 о2 СО С1а h i' 0,6 1,6 2,5 2,6 2,8 3,5 3,1 3,9 Соединение НС1 HJ NO NaO H2S so2 co2 cs2 i' 3,0 3,4 3,5 3,3 3,0 3,3 3,2 3,1 Соединение NH3 H2O CC14 CHClg CeHe C2H5OH С2Н5ОС2Н5 (CH3JC0 V 3,3 3,6 3,1 3,;» 3,0 4,1 3,3 3,7 Приближенные условные химические постоянные можно вычислить также по формуле ни" Приближенная формула Неряста G5) дает наиболее надежные результаты в тех случаях, когда Ъу = А, и менее надежные при Ну = dz1/2 или Ну — ±1. Ошибка расчета растет вместе с абсолютным значением величины Ну. Преимущество этой формулы по сравнению с другими, разобранными в настоящей главе, заключается в том, что для расчета по ней не требуется знать никаких величин, кроме теплового эффекта реакции при комнатной температуре и условных химических постоянных. Ниже приводятся примеры расчета копстант равновесия по приближенным формулам G1, 73а, 75), результаты которых сравниваются с результатами расчета по уравнению D8) и с экспериментальными данными (см. табл. 10). В качестве примера приведем расчет для реакции СО (г) Н- == СО2 (г) + Н2 (г). В табл. 9 приведены все данные, необходимые для этого расчета, Из данных, приведенных в табл. 9, ДЯ298Л6 = Д ЯСО2 ~ АЯСО - АЯН2О = АЯ298,16 = = - 94052 — (- 26416) - (- 57798) - - 94052 + 26416 + 57798 = = - 9838 или
Глава IV 298,16 298,16 S° энтропии, кал/град, моль 47,301 45,106 51,061 31,211 Д Н° образования из элементов —26416 —57798 —94052 0 AS, '298,16 ~~ °СО2 "г На °СО °НаО ~ 51,061 + 31,211-47,301 -45,106 » - 10,145 ЮД45. Подставив полученные величины ЛЯодв16 и Таблица 9 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1500 Исходные г CO (г) 6,965 6,965 7,013 7,120 7,276 7,451 7,624 7,787 7,932 8,167 8,419 данные для расчета реакции водяного газа Геплоемкость Ср, кал]град, моль Н2О (г) 8-025 8,026 8,185 8,415 8,677 8,959 9,254 9,559 9,869 10,467 11,263 СОа (г) 8,874 8,894 9,871 10,662 11,311 11,849 12,300 12,678 12,995 13,490 13,990 На (г) 6,892 6,895 6,974 6,993 7,008 7,035 7,078 7,139 7,217 7,404 7,713 0,798 1,647 2,120 2,366 2,477 2,500 2,471 2,411 2,260 2,021 B УРавнение G3а), получаем ^298,16 +9838" 10,145 4,573 'Б"Р- 4,573 Т ¦ 4,573 ~ 4,573 Т В качестве второго приближения принимаем формулу G3) = 8,874 + 6,892 - 6,965 - 8,025 = + 0,776 G6) а = + 0,776 ^ 0,8.
Свободная внергия. Термодинамический потенциал 123 Следовательно, в соответствии с уравнением G3) 4.573 Г Н 4,573 + 9838 10,145 . 0.8 + 4,573 Г 4,573 ^ 4,573 или -2,22+ 0,175 j(T). G7) При вычислении lg Кр по уравнению G7) для определения ноли- чин / {Т) при различных температурах можно пользоваться данными табл. 7. Например, для температуры Т = 300° К = |f -2,22 + 0,175- 0,000; для температуры 400° К = ^ -2,22 + 0,175- 0,039 и т. д. Так как при выполнении практических расчетов может встретиться необходимость вычисления величин lg Kv не только для тех температур, которые фигурируют в табл. 7 C00, 400, 500, 600 и т. д.), но и для промежуточных значений, например 470, 523 или 675, уравнение G7) можно записать в более общей форме, вспомнив, что в соответствии с G2) Подстановка этой величины в G7) дает \gKv = ^ - 2,22 + 0,175/ (Т) = ^ - 2,22 + ё- + -jr- - 1 j - -f + 0,175 - 2,3 |g-^ + «2^- 0,175 и окончательно lgЯр = 2l^±^ + 0402ig |_ _2,395. G8) В качестве третьего приближения принимаем для интервала темпе ратур 300-600° К и 600—1000° К ДС"р 600-1000 = ~2
124 Глава IV Пользуясь данными табл. 9, определяем: -боо = 4" <0'708 + 2'366> = 1'582- -.ооо= "а-B,366 + 2,411) = 2,388. боо-.ооо У лих предложил следующий метод расчета величин для различных интервалов температур [6]: Т, °К в1-7 300 — 450 . . . д, = А Ср 3u0 450 — 550 . . . я2 = -г (аг + аа) 550 -1100 . . *з = А 1100 - 1500 ..д4 Ср 300,6оо 1500-2600 . . а6 = ±{АСрШ> 6o0 + А Ср600) 12Оо) 2600-3400 . . яв=^-(я5 + а7) > 3400 . . в7 = -д-(Д^р300,600 + AC"p6 00.1200 Поэтому в нашем случае: _ @.798 + 1,582) _ , q + A Ср6оо) = 4- (°>798 + 2,366) = 1,582, <Л Срзоо + A Ср6оо ^6 = -|-(А Ср:Ш1 ш + А СрГH0> 1200) = 4- A.582 + 2,26) = 1,921. Подстановка этих величин в уравнение G3) даст для температур 300—450° К = 2,22 + для температур 450—550° К 2,22 + ~~f{T) = -^ - 2,22 + 0,175/(Г); G9) - 2,22 + ^/(Л = ^-2,22 + 0,26/(Г) G9а)
Свободная энергия. Термодинамический потенциал 125 и, наконец, для температур 550—1100° К lg Afp = ^- 2,22 + Щ/(Л = ^-2,22 + 0,346/(Т). G96) Для расчета констант равновесия по приближенному уравнению Нернста принимаем Д #„8 =—9838, а условные химические постоянные берем из табл. 8: Газ .... СО Н2О СО2 Н V 3,5 3,6 3:2 Для реакции 2 1,6 СО (г) + Н2О (г) = СО2 (г) + Н2 (г) сумма стехиометрических коэффициентов ^ у = 0; в таком случае уравнение G5) принимает вид + 0 + р^ + C,2 + 1,6 -3,5 -3,6) или + 2150 (80) Для сравнения в табл. 10 приведены численные значения lg Kp, рассчитанные по уравнениям G6), G7), G9) и (80). Таблица 10 Сравнение lg Кр для реакции СО (г) + НаО (г) = СО2 (г) + На (г), вычисленных по уравнениям G6), G7), G9) и (80) Т, °К 300 400 500 600 700 800 900 1000 Численные значения lg Кр G6) 4,95 ЗД5 2,08 1,37 0,95 0,47 0,17 —0,07 G7) 4,95 3,157 2,10 1,373 0,955 0,476 0,246 0,020 G9) 4,95 3,157 2,11 1,435 1,047 0,595 0,321 0,105 (80) 4,87 3,07 2,00 1,29 0,77 0,39 0,09 —0,15 Точный расчет [Ю] 4,95303 3,17004 2,10025. 1,43256 0,95506. 0,60620 0,34312 0,13790 ЛИТЕРАТУРА 1. А. В. Фрост. Хим. тв. топлива, № 2, 171—185 A933). 2. С. Л. Молдавский. Ж. прикл. хим., IV, № 5, A932). 3. Д. :М. Р у д к о в с к и и. Труды опытно-исследовательского завода «Хим- газ», вып. III, 197. ОНТИ, Химтеоретиздат, Л. A936). 4. А. А. Введенский, С Г. В и н н и к о в а. ЖОХ IV, вып. 1, 120 A934). 5. А. В. Фрост. Физико-химические свойства углеводородов. Вып. 1, 154, Гостоптехирдат, A945).
126 Глава IV 6. А. И. Бродский. Физическая химия, том II, Госхимтехиздат, М.— Л. A936). 7. Дж. Р. Партингтон, А. В. Р а к о в с к и й. Курс химической термодинамики, стр. 301, Госхимтехиздат A932). 8. Дж. С, Парке, X. М. X а ф ф м е н. Свободные энергии органических соединений, стр. 67, ОНТИ. М. A936). 9. J. Langmuir. J. Am. Ch. Soc. 28, 135 A906). 10. J. E. Kilpatrik, W. J. Taylor, K. S. P i t z о r, F. D. Rossini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 34, 143—161 A945). 11. F. D. Rossini. J. Res. Nat. Bur, Stand. 8, 597 A927). 12. E. G. Prosen, R. G i 1 m о n, F. D. Rossini. J. Res. Nat, Bur. Stand. 34, 65-71 A945), 13. K. S. P i t 2 e r, D. W. Scott. J. Am. Ch. Soc. 65, No 5, 803 A943). 14. H. Drefus. Zentralbl. I, 2685 A927). 15. D. P. Thornton Nat. Petrol. News 38, No 10, R—221 A946). 16. A. W. Francis. Ind. Eng. Ch. 20, 273 A928). 17. R. N. Pease, E. S. D u г g a n. J. Am. Ch. Soc. 50, 2715 A928). 18. F. E. Frey, W. F. Hyppke. Ind. Eng. Ch. 25, 54 A933). 19. И. Wartenberg, G. Krause. Zs. ph. Chem. A, 151, 105 A930). 20. G. B. Kistiakowsky, H. Romey, J. R. Ruhoff, H. A. Smith, W. E. Vanghan. J. Am. Ch. Soc. 57, 65—67 A3.45). 21. 13. S. L a e су, П. G- Dunning, H. H. Storch. J. Am. Ch. Soc. 52, 920 A930).
ГЛАВА V ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ В ГАЗАХ 1. ОБЩИЕ СООТНОШЕНИЯ. КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ Кр, Кс И СВЯЗЬ МЕЖДУ НИМИ В главе IV было показано, что для реакции qA -f rB -f-... == sC + tD +... A) в условиях установившегося равновесия для систем, подчиняющихся законам идеальных газов, кр =~^г Ра- Рв где Кр — константа равновесия; рА, ри, рс, pD — парциальные давления реагирующих веществ в равновесной газовой смеси. Для систем, подчиняющихся законам идеальных газов: pv = nRT, р — —— ЯТ и, наконец, р = сЯТ, где с == — есть концентрация компонента в смеси. Если в уравнении B) произвести замену парциальных давлений концентрациями, пользуясь соотношением рА = сА RT, рв = св R'l\ то после такой замены указанное уравнение примет следующий вид или KV = KC{RT)*\ C) где Kc = 4-^ D) M =(s+t~q- r). E)
128 Глава V Очевидно, что для реакций, идущих без изменения числа молей, как, например, СО(г) + Н2О(г) = СОя(г)+Ня(г) Д Y = 1 + 1 - 1 — 1 = О ж Кр = Кс. В предыдущей главе было специально отмечено, что величина и знак свободной энергии химической реакции позволяют решить не только качественно вопрос о возможном направлении реакции, ио и количественно рассчптать равновесный состав системы, а следовательно, и степень превращения реагирующих веществ в заданных условиях. При выполнении подобного рода расчетов чрезвычайно большое значение имеют уравнения B) и D), а также и уравнение, связывающее константу равновесия и свободную энергию процесса, дг: = — дг\п kv или AZ'T = —RТ In Kc. F) Для ознакомления с методами расчета состава равновесной смеси (|мли, точнее, состава системы, находящейся в равновесном состоянии), степени превращения исходных веществ, выхода целевых продуктов « т.д. в следующем параграфе приводится серия примеров, наиболее типичных и часто встречающихся при решении практических задач. 2. КОНСТАНТА РАВНОВЕСИЯ И СОСТАВ СИСТЕМЫ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ В уравнении B) (или, как его часто называют, уравнении изотермы реакции) фигурируют парциальные давления рА? рв ... и т. д. реагирующих веществ 11 системе, находящейся в состоянии устойчивого равновесия. Вспомним, что по закону Дальтона парциальное давление ьтого компонента равно ^h P< G) где rii — количество грамм-молей данного компонента; utti — общее число молей в системе; Р — общее давление, am. Например, если смесь состоит из пА + nB + nQ грамм-молей веществ А, В и С и находится под общим давлением, равном Р, то парциальное давление компонента А равно В соответствии с тем же законом объемное процентное содержание какого-либо из компонентов определяется из соотношения (8)
Химическое равновесие в газах 129 Перейдем теперь к разбору частных случаев. Для реакции СО (г) + Н20 (г) - С02 (г) + Н2 (г) логарифм константы равЕювесия [9] при 1000° К равен Ig Кр - lg-^1^- = + 0,1379. Необходимо определить состав равновесной газовой смеси при указанной температуре pi атмосферном давлении, приняв, что исходная смесь реагирующих веществ содержит 50% (объемных) окиси углерода и столько же водяного пара. Принимаем, что в исходной смеси содержится nQ0 молей окиси углерода и пя 0 молей водяного пара, причем Для простоты возьмем 72 со ~ Условимся теперь, что при переходе системы из исходного состояния в равновесное прореагировало по х молей окиси углерода и водяного пара. Естественно, что в результате реакции должно получиться в соответствии с уравнением химической реакции х молей углекислоты и х молей водорода. Обычно для краткости dto записывают следующим образом: Количество молей СО (г) Н2О (г) С0.2 (г) Н2 (г) В исходной смеси 1 1 0 0 В равновесной смеси 1-х 1 — х х х или так: Наименование компонентов смеси Количество молей \\ исходной смеси в равиовеск. смеси Окись углерода СО (г) 1 1 — х Водяной пар Н2О (г) 1 1—х Углекислота СОа (г) 0 х Водород Н2 (г) ......... 0 х По уравнению G) парциальные давления окиси углерода, водяного пара, углекислоты и водорода в равновесной газовой смеси равны соответственно: _ A-х) Р _ A-х) Р рсо г~ 2 ' ^н2о ~ 2 ' _хР_ И ^ ~ 2 * Подотавив в уравнение изотермы реакции только что найденные парциальные давления, получим К - 9 закаи 119.
130 Глава V Для определения численного значения х необходимо решить уравнение (9). "* {1-х)* * Решение осуществляется следующим образом: умножаем обе части тения ия (\—г№ Решение осущес уравнения на A— х) затем открываем скобки - 2Крх f Kv& = х\ переносим а2 из праьой части уравнения в левую и делаем приведение (группировку) членов Klt — 2Крх + Крх* — .г2 = 0, и решаем, наконец, квадратное уравнение относительно ./ -4 (Kp-l) Kv = 2(KP-1) 2{Kp—i) ' x Klt—\ По условиям задачи при температуре Т— 1000°К, IgKv — 0,1379, следовательно, Кр= 1,375; тогда 1,375 ±/1,375 1,375 ±1,173 Ж 1,375-1 ~ 0,375 Это уравнение, как и всякое квадратное уравнение, имеет диа корня: _ 1,375 + 1,173 _ fi я. 1,375-1,173 _ Так как в результате реакции СО (г) + Н2О (г) = СО2 (г) + Н2 (г) из одного моля окиси углерода может образоваться не больше одного моли СОз, то, очевидно, что при любых условиях процесса численное значение х может меняться в интервале от 0 до 1, в зависимости от глубины реакции. Учитывая эти условия, легко решить, какой из двух найденных кормой соответствует физическому смыслу задачи. Очевидно, надо принять, что х .= 0:538.
Химическое равновесие в газах 131 Вычислим теперь объемные проценты окиси углерода, водяного пара, углекислоты и водорода в равновесной газовой смеси. Выше мы условились, что в равновесной смеси содержится: окиси углерода 1—х молей; водяного пара 1—х молей; углекислоты х молей и водорода х молей. Так как, согласно уравнению (8), то в нашем случае: 1-0,538 loo = ^.юо = 23,1%; Таким образом, при температуре 1000° К в равновесной смеси должно содержаться: окиси углерода 23,1%; водяного пара 23,1%; углекислоты 26,9% и водорода 26,9%. Анализ уравнения A0) позволяет сделать заключение, что величина х, а следовательно, и состав равновесной смеси при заданной температуре не зависит от давления. Тем не менее экспериментатор все же имеет возможность в очень широком интервале изменять равновесный состав системы, изменяя соотношение водяного пара и окиси углерода в исходной смеси. Покажем это на примере. В отличие от разобранного случая, где в исходной смеси окись углерода и водяной пар находились в отношении 1:1, условимся, Что в исходной смеси содержится п молей СО и т молей ШО; тогда можно записать: Наименование компонентов Количество молей в исходной смеси в равнфвесцой смеси Окись углерода СО (г) п п — х Водяной пар Н2О (г) т т — х Углекислота СО2 (г) ...... 0 х Водород Н2 (г) 0 х -т Поступая так же, как и раньше, определяем парциальные давления компонентов равновесной смеси т — х X п-\-т В таком случае 9*
132 Глава V ИЛИ К „ х р (п — х) (т — х) Решаем :)то уравнение Kv (п — х) (т — г) = >/2, Kvnm — К vm:r —Kvnx + A^**'2 — /l2 = О, — 1) .j2 -- /Гу, (пг + /г) .г 4- Кппт = О, Легко убедиться, что при п = т = 1, уравнение A1) превращается в уравнение A0) К {I 1-1) = 2{Kv-i) " 2(АГр-1) ЛГр-1 • Посмотрим теперь, как изменится состав равновесной смеси, если в исходной смеси имеется большой избыток водяного пара по сравнению с окисью углерода, например, /2=1, а т = 10. Тогда после подстановки этих величин в уравнение A1) получим __ Кр A4- Ю) ±1/^A-10) = и при /Гр = 1,375 1*375 • 11 ± }^ 1,375» (—9)a + /i ¦ 1,375 ¦ 10 _ 15,125 ± "^153,1 +55 2A,375 — 1) 0,75 и, наконец, 15,125 4-14^ И _ 15,125-14,4 _ п 07 J2 O75 -и'У^- Из этих двух значений по тем же соображениям, что и выше, физическому смыслу задачи соответствует величина 0,97. Сравнивая результаты только что выполненных двух расчетов, мы на примере можем убедиться, что увеличение отношения водяного пара к окиси углерода в исходной смеси от 1 : 1 до 10 : 1 нызывает повышение «степени превращения окиси углерода в углекислоту.
Химическое равновесие в газах 133 В первом случае из одного моля окиси углерода превратилось в углекислоту 0,538, т. е. а во втором ¦100 = 97%. 1 Рассмотрим теперь какую-кибудь реакцию, идущую с изменением числа молей -q — r+*+i t 0. Например, C2H4(r)-f H2(r) = C2He(r); здесь q .^\, г = 1, л-= 1, t = () и —q — r + s-fi = —1 — 1 + 1 -f 0= —1. Для этой реакции при температуре 500° С G73,1° К) [1J следовательно, ^ii_ =316. Поступая так же, как и раньше, записываем: Количество молей Наименопание компонентов смеси в исходной в равновесной смеси смеси Этилен С2Н4 (г) п п—х Водород Н2 (г) т т—х Этан C2He (i:) 0 х П{ = п 4- т ^ щ = п -}- m — х Парциальные давления = — Этилена н п = — и (т — х) Р Водорода рп = ^Ц 1— . Этана рг „ = —; хР ; В таком случае константа равновесия реакции гидрирования этилена должна быть j-r хР(п-\-т — х)(п^т — х) _ х(п + т — х) Кр = (п + т — х) (п—х)Р(т—х)'Р ~~ (п—х) (т — х)Р *
134 Глава V Решаем уравнение A2): Kv (n — :/•) (т — х) Р = х (п + пг — .?:), АГР (ш — тх — пх + х2) Р = пх-\- тх — .г2, PKvnm — PKvmx — РКрпх + РКрх2 — п: (РКР + 1) а* - {РК,т + PKvn + и + от) откуда ' fm) (Ptfp+1) ± l/("n"+^LPAp + lJ- = 0. = 0, = J J^jytC'/t. f . fjl При л = т, = 1 последнее уравнение преобразуется в такое A4) Лспомнив, что при 500° С Кр = 316 и приняв Р = 1, находим :И7+ /317 Х\ =" 317 317-/317 = 1,055; так как 0 , го ^ = 0,943. Таким образом, при температуре 500°С и атмосферном давлении максимально возможная степень превращения этилена в этан равна ^- -100 = 94,3%. Однако, если повысить давление, например, до 100 am, то при этом должна увеличиться и степень превращения этилена РЛГр + 1 A00-316+1)±/100-316 + 1 100-316 + 1 = 0,995 или степень превращения 99,5%. В табл. 1 приведены результаты расчета степени превращения этилена при различных температурах и атмосферном и повышенном давлении по уравнению A4). Таблица 1 Степень превращения этилена при различных температурах и давлениях ?, С 500 600 650 700 2,50 1,46 1,019 0,618 ар 316 29 10,4 4,15 Степень превращения этилена при 1 94,3 81,7 70,3 55,8 давлениях, am 50 99,3 97,3 95,6 93,1 100 99,5 98,2 97,1 95,1 различных 200 100 99,0 98,0 96,5
Химическое равновесие в газах 135 Приняв в уравнении A3) Р — 1, п = 1, m = 9 при Кр — 4,15 G00° С), можно легко убедиться, что в случае гидрирования этилена степень его превращения при постоянной температуре может быть увеличена не только за счет повышения давления процесса, но также и за счёт увеличения отношения водорода к этилену в исходной смеси _ A+9) D,15 + 1^--V\±± 9J- D,15-1 iJ — 4D,15+1L45-9 ~ " 2 "D,15 4-1) "" ~ - 1°J ЪЛ5 —^ 100-545а —4-5,15- 445_ """ 2-545 ' _ 51,5-/1880 _ 10-3 - Таким образом, при 700° С и атмосферном давлении при отношении водорода к этилену 1 : 1 степень превращения этилена в этан равна 55,8%, а при 9:1 — 79,5%, что находится в полном соответствии со сказанным выше. Ниже на примере реакции гидрирования этилена приводится несколько вариантов определения равновесного состава газовой смеси, которые показывают, что экспериментатор-вычислитель всегда имеет некоторую свободу в выборе наиболее простого метода расчета. Вариант 1-й, В исходной смеси содержится: 1 моль С2Н4; 1 моль На; 0 молей С2Нв; в равновесной смеси: 1-х молей С2Н4; 1-я молей Н2; х молей С2Нв; Wi = 1 — а: + 1 — х ~\- х= 2 — х] парциальные давления: 2-х ' PC2*U ~ 2 — х ' _ х{2 — х) Вариант 2-й. В исходной смеси содержится 1 моль С2Н6; в равно весной смеси: 1-х молей С2Нв; х молей С2Н4; х молей Н2: парциальные давления: Константа равновесия в этом случае равна
136 Глава V откуда x = J/ р^~г{ . A6а) Вариант 3-й. В равновесной смеси содержится: х молей С2Нв; ^— молей С2Н4 и ~ молей Н2; по условию ^гц= \\ парциальные давления: Тогда откуда Вариант 4-й. 13 равновесной смеси содержится: 1 — х молей С2Нв; у молей С2Н4; -к- молей Н2. Так как ^, «i = 1, то парциальные давления / 4 \ тъ OCJ"^ и константа равновесия откуда х = ркр ¦ Разумеется, конечный результат не должен записеть от метода решения, если, конечно, положенные в основу расчета уравнения составлены правильно. Покажем это на примере. Положим, что Kv = 10, Р — К); тогда по первому варианту PKv + \ ~ 10-10+1 ' Процентное содержание этана в равновесной смеси «С*. = ^Т, 10° = 2^7 •1U0 = 2^9 • 10° = 81'7% • По второму варианту Х - V PKv + \ - V 10-10 + 1 "" 10 ""°'1* Процентное содержание этана в равновесной смеси ^= ?J • 100 = f|l00 = 817%, и следовало ожидать.
Химическое равновесие в гаеах 137 3. НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ВЫСШИХ СТЕПЕНЕЙ При решении ряда практических задач, связанных с определением состава равновесной смеси, часто приходится решать уравнения не только первой и второй, но и высших степеней. Например, для реакции константа равновесия Для определения равновесного Состава газовой смеси в этом случае поступаем следующим образом. Полошим, что в равновесной смеси содержится 1 моль аммиака, азота и водорода, в том числе аммиака х молей, азота и водорода 1—х молей. Но тад; как азот и водород при диссоциации аммиака образуются в соотношении Н2 : N2 = 3 : 1, то, очевидно, что в равновесной смеси должно бить ~х- молей азота и _L, ~— молей водорода. Тогда парциальные давления компонентов смеси должны быть равны: л -хр п - 3A-*) f и п _ A-х)Р Кр = -*Ц_ . A9) \И PN2 - 4 а константа равновесия Так как это полное уравнение четвертой степени, оно может быть решено посредством извлечения квадратного корпя I/ 1Г = /256 g _ 3,08 а: У Р /27РA-х)*" " РA-*)* и последующего решения квадратного уравнения: Р УТГР A — xf — 3,08 х = 0; х _ BР УКР + 3,08) ± УгЩ (|/ Кр АР + 3,08) 2Р УТр Однако, значительно сложнее обстоит дело с решением таких уравнений, которые не могут быть приведены к квадратному уравнению. Например, для реакции гидрирования бензола СаНа(г)+ЗН2(г) -СвН12(г) константа равновесия Приняв в этом случае, что при дегидрировании х молей циклогек- сана образуется, в соответствии с уравнением химической реакции, х мо-
138 Глава V лей бензола и Зх молей водорода, определяем, что в равновесной смеси должно содержаться: Циклогексаиа СбН12 (г) i — x молей Бензола СвН6 (г) х » Водорода Н2 (г) За: » rii = l-\-3x молей Отсюда парциальные давления компонентов смеси: B1) B1а) а константа равновесия при Р = 1 Уравнение B1а) является неполным уравнением четвертой степени, а поэтому может быть решено способом, использованным для решения уравнения B0). Здесь может быть рекомендован, например, метод подбора. Метод подбора Придаем определенные значения для х в интервале от 0 до 1 и определяем по уравнению i л \ /ж г О. .41 B1Ь) *&"'J ж& 27-я* соответствующие значения для \gKv\ при этом получается два ряда значений х и lg KPi приведенных в табл. 2. Таблица 2 Численные значения igKJh рассчитаииые по уравнению B1Ь) при ее от 0,01 до 0,998 X 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,07 0,10 0,11 0,12 lgufp 6,600 5,444 4,759 4,260 3,932 3,405 2,864 2.734 2,597 X 0,15 0,20 0,30 0,35 0,40 0,50 0,55 0,70 0,80 2,273 1,880 1,343 1,140 0,967 0,660 0,530 0,138 —0,148 X 0,85 0,90 0,93 0,97 0,98 0,99 0,995 0,998 lg Kv —0,322 —0.489 -0,725 —1,125 —1,309 —1,617 —1,922 - 2,323 Пользуясь данными табл. 2, строим кривую зависимости lg Kp от х [рис. 1, кривая lg Кр = fi(x)]. На том же графике, по данным В, Р. Жарковой и А. Ф. Фрост [21: t, °C 200 250 300 350 400 lgJSTp 3,37 1,13 —0,75 -2,34 -3,70
Химическое равновесие в газах 139 наносим вторую кривую зависимости lg Kv от температуры [рис. 1, кривая lg Kv = /г(/I. Полученный таким образом график позволяет решить поставленную задачу. Например, для определения численного значения х при температуре 225° С опускаем вертикаль с оси температур в точке а до пересечения с кривой lg Кр = /а ( 0 5 т- е- ft - до точки Ь; отсюда проводим горизонталь до пересечения с кривой lg Кр = /i (х) в точке с и, наконец, из точки с проводим вертикаль до пересечения с осью х в точке d: полученное значение и есть искомая величина х при температуре в 225° С. Поступая точно таким же образом, можно определить численные значения х при различных температурах, что и сделано нами для интервала 225—350° С (табл. 3). Пользуясь этими же данными, легко рассчитать равновесный состав газовой смеси при различных температурах и атмосферном давлении. Например, для температуры 275° С х = 0,70. Следовательно, в указанной смеси содержится: t с 2 1 \ »и 90 \ a I \M irtJc 1 \ 1 \ \ > WS a, ч A. \ \ \ N \ \ ш 300 &t \ \ <^/ \ \ N \ s w \ \ 4 \ \ \ 1 3.1 d dt М g ЦБ В} \ Q8 ИЛ Рис. 1. Номограмма для графического решения уравнения B1Ь). циклогексана -100 = ¦ 100 - 9,7%, бензола -?—. MO = . , ^'7ri_ • 100 = 22,6%; 1 —J— qX 1 —J— о • О, i водорода = r^3~y 100 = 67,7%. Степень диссоциации (х • 100) циклогексана Таблица 3 t, °С X х ¦ 100 225 0,145 14,5 250 0,355 35,5 27Г» 0,70 70.0 300 0,935 У.4,5 325 0,99 99,0 350 0,998 99,8
140 Глава V Описанный только что графический метод решения уравнений высших степеней (выше второй степени) довольно часто применяется в расчетной практике, однако это не значит, что он является единственно приемлемым методом. Не лишним будет здесь особенно подчеркнуть, что выбор метода решения часто в значительной степени зависит от условий задачи. Покажем это па конкретном примере. Представим себе, что реакция гидрирования бензола протекает под высоким давлением и при большом избытке водорода в исходной смеси. В этом случае задача может быть разрешена следующим образом. Обозначим через п число молей бензола, а через т — число молей водорода в исходной смеси, причем п <^^ т; тогда в равновесной смеси должно быть: Сензола п — х молей Водорода т — Зх ъ Циклогексана х » \\ П{ = п~\-т — Зх В соответствии с этим, парциальные давления компонентов равновесной смеси _ (п — х) Р _ (т — Зх)Р _ хР ~ (п + т — Зх) ' PIU ~~ (п + т—Щ И ^CoHri ~" (п + т — Зх) ' откуда „ _ х (п-\-т — 3frK v ~ (п — х) (т — \ ~ при п <^i m, например, п : т = 1 : 100, _ * A01-3*)а _ х Р— A-х) A00—За;K Я3 (i—x /J3 ?_ Последнее уравнение является линейным (уравнением первой сте пени) и решение его дает Однако не следует думать, что если реакция осуществляется под высоким давлением, то всегда можно решать задачу подобно тому, как это мы только что сделали. Для той же самой реакции гидрирования бензола, если даже она протекает под давлением выше 100 am, но соотношение водорода к бензолу в исходной смеси примерно равно 3:1 (т : п = 3 : 1), уравнение B2) окажется непригодным, так как при т : п = 3 : 1, т. е. при т — 3« указанное уравнение превращается в К — х (Ц + м —За?K _ ? D — 3frK (п — х) (rn — ЩЯ Р3 — A-я?) C —За;)
Химическое равновесие в газах 141 и здесь уже нельзя производить сокращений, подобных тем, которые были сделаны при выводе уравнения B2а), так как в уравнении _ D-ЗяK числитель даже при х —> 0 не равен знаменателю и потому частное не равно единице [а примерно = -~Л , Разберем в качестве примера еще одну реакцию 4С3Н6 = ЗС4Н8. Для расчета констант равновесия при различных температурах используем данные Питцора [10], помещенные в табл. 4. Таблица 4 Термодинамические функции для пропилена и бутилена по Пнтцеру [10] Термодинамические функции н°-4 ** ^., ка A Is рад ¦ моль Д Но , кал/моль Т, °к 298 400 500 600 800 1000 — Пропилен 54,9 57,6 60,6 63,3 68,3 72,9 85800 Бутеи-1 62,0 66,3 70,2 73,0 80,6 86,8 52900 Расчет логарифмов констант равновесий при различных температурах производим по уравнениям R\nKJt = R\n -*?&- = 3 {^Д If0) T ]бутен T ) пропилен И (подробности подобного рода расчетов в главе IV). Результаты наших вычислений приведены в табл. 5. Таблица 5 Логарифмы Кр для реакции 4С3Пв +± 3C4Hfl, вычисленные по данным, приведенным в табл. 4 т, °к 298 400 500 600 800 1000 t, °С 25 127 227 327 527 727 R\nKT +28,75 +13,15 +3,9 -1.75 —9,3 — 13,35 \gKT +6,28 +2.875 +0,853 —0,383 -2,03 -2,92
142 Глава V Для определения равновесного состава газовой смеси принимаем, что в указанной смеси находится х молей бутилена и 1—х молей пропилена: тогда а константа равновесия B3) Уравнение B3) также не может быть решено простым способом аналитически, поэтому опять применим графический метод. С этой целью логарифмируем уравнение B3) B3а) п определяем численные значения Ig Кр при различных значениях х в интервале от 0 до 1 (табл. 6). Таблица 6 Численные значения ig Kpt рассчитанные по уравнению B3а) при х от 0,01 до 0,97 X 0,01 0,02 0,05 0,08 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0.6 0,7 0,8 0,9 0,91 0,92 0,95 0,97 ]gK 1 —5,984 —5,061 —3,886 —1,146 —2,817 -1,710 —0,949 —0,306 +0,301 +0,962 + 1,723 +2,505 +3,863 +4,060 +4,279 +5,145 +6,052 p при различных давлениях, 20 —7,285 —6,362 —5,187 —4,447 —4,118 —3,011 —2,224 — 1,607 -1,000 —0,339 +0,422 +1,204 +2,562 +2,759 +2,978 +3,884 +4,851 am 100 —7,984 —7,061 —5,886 —5,140 -4,817 —3,710 —2,949 —2,306 -1,699 — 1,038 —0,297 +0,505 +1,863 +2,060 +2,279 +3,145 +4,052 На рис. 2 даны кривые lg Кр — f (Т) и lg Kv = /i (x)9 а в табл. 7 приведены результаты решения уравнения B3а) при помощи этого рисунка. Принцип пользования рисунком для определения величин х при различных температурах заключается в следующем. Например, для определения величины х при температуре 400° К опускаем * вертикаль с оси температур в точке а до пересечения с кривой lg Kvf G1), т. е. до точки Ь; отсюда проводим горизонталь до пересечения с кривой lg Kv = /i (x) в точке с и, наконец, отсюда проводим вертикаль в точку d, т. е. до пересечения с осью х\ полученное значение х и соответствует величине lg Kp при 400° К.
Химическое равновесие в гааах 443 Таблица 7 т. °к 298 400 500 600 700 800 900 1000 Результаты i t, °С 25 127 227 327 427 527 627 727 графического решения Значения х при 1 0,97 0,83 0.59 0,40 0,24 0,17 0,12 0,09 уравнении различных 20 0,99 0,91 0,76 0,58 0,45 0,33 0,27 0,20 B3а) давлениях, am 100 1,0 0,94 0,83 069 0,54 0,44 0,38 0,30 Таким способом были получены все цифры, помещенные в табл. 7. Покажем, что и в данном случае может быть применен приближенный метод расчета. Так например, при значениях х от ~0,97 до 1,0 уравнение B3) может быть записано в следующем виде ГК Xя При Р = 1 и Ig Кр = 6,28, Кр Тогда из B3Ь): B3Ь) Т = 298 : 1905000. 300 6 5 3 2 р0 -1 -2 -3 -k ~5 500 6.00 700 800 900 1000 °fi - \ а \ / /, / 8 к А у \ .(Л ч > ?=/ с/ "i2 > >< /1/1 п m - Uuum 1/ ] 1 1 1 1 ч lgKn=f{fi Л/ V — 0.5 -1=0; Рис, 2. Номограмма для графического решения уравнения B3а). — 2 VKpx + -1) = 0; х = -a V"kv X 1/1905000 ±1^^1905000 _ 1380 — 37 _ n Q7Q |/1905000. l^80 т. е., полученная величрша весьма близка к найденной графическим путем (табл. 7).
144 Глава V Решение системы уравнений Выше были разобраны методы расчета равновесного состава простых систем, в которых предполагается протекание только одной химической реакции. Однако довольно часто исходные вещества фактически реагируют в нескольких направлениях. Так, например, при гидрировании нафталина под высоким давлением водорода в качестве продуктов реакции получаются тетралин и декалин: С10Н8 (г) + 2Н2 (г) = С10Н12 (г), СиН„(г) +ЗНя(г) ==С10Н18(г) или при дегидрогенизации цпклогсксана СвН„ (г) = СвН6 (г) -f 3H2 (г) может одновременно, при подборе соответствующего катализатора, протекать так же и реакция изомеризации циклогексапа в метилциклопентан: СвН12 (г) = ОД.СН, (г). В качестве первого примера подобного рода сложных процессов рассмотрим процесс изомеризации нормального пентана: я-С5Н2 (г) -= 2-метилбутан (г), (а) и-Сь Н2 (г) = тетраметилметан (г) (Ь) Условимся, что в раниовесном состоянии содержится: нормального пептана A—х—у) молей, 2-метилбутана — х молей и тетраметилметана — у молей. Тогда парциальные давления компонентов системы будут равны: для нормального пентана р =- A—х—у)Р, для 2-метилбутаиа р = хР, для тетраметилметана р = уР, а константы равновесий реакции (а) К» <«) = и-х-у)р = i-l-y и реакции (Ь): - {i_x_y)P = !_x_v - Если обозначить теперь сумму молей 2-метилбутана и тетраметилметана через и, то х + у = и и 1 — х — у = 1 — и% что приводит после соответствующей замены в уравнениях B4) и B5) к следующим выражениям: Кр («) =-Т=7Г ' B4а) B5а)
Химическое равновесие в гааах 145 Для определения численного значения величин жиг/ необходимо решить систему уравнений B4а) и B5а). С этой целью умножаем правую и левую части обоих уравнений на 1 —м: Kv (а) A-и) = х, B6) Kpw (!-«) = У B7) и затем складываем полученные уравнения (Кр (а) + Кр (Ь)) A — и) = х + у = м; отсюда 2^A — и) = и, и окончательно где p = Kp (а) + Кр (Ь). При температуре 298,1° К АГр (а) = 14,24 и Kv (b) = 17,17- Подставляя теперь численные значения Кр в уравнение B8), находим _ 14,24 + 17,17 _ 1 ~ 14,24+17,17 + 1 ~ и в свою очередь после подстановки и. в уравнения B5) и B7) вычисляем: х = Кр (а) A - и) = 14,24 A - 0,9691) = 0,44, х = Kv (Ь) A - и) = 71,17 A - 0,9691) = 0,53. Следовательно, при температуре 298,1° К в равновесной смеси должно быть: нормального пентана 3,09%, 2-метилпентана 44% и тетра- метилметана 53 %. Поступая точно таким же образом, можно вычислить равновесный состав смеси, состоящей из трех изомеров пентана, и для других температур. Приведем еще один пример. Процесс изомеризации гексана может протекать по следующим направлениям: w-гексан —> 2-метилпентан (а) я-гексан —> 3-метилпентан (А) w-гексан -* 2,2-диметилбутан ь ¦ ; (б) w-гексан -^ 2,3-диметилбутан (d) 10 Заказ 119.
146 Глава V Для расчета равновесного состава смеси изомеров гексана вводим следующие обозначения: Сп — количество молей /кгексана С2 — » » 2-метилпентана С3 — )> » 3-метилпентана С2J — » * 2,2-диметилбутана С^'з — » » 2,3-Диметилбутана Принимаем, что в равновесной смеси: С =G Тогда Си = 1 — U. Обозначив теперь через К2, К3, К2л2 и ^2,з константы равновесий реакций изомеризации нормального гексана в 2-метилпентап, 3-метил- пеитан, 2,2-диметплбутаи и 2,3-диметилбутан соответственно, заиисы- Наем: *¦ = A. w к* = A' OD 1-й ' с,., C2) Отсюда: C, = iST,(l-tt), C0а) G3 = a:3A-«), C1а) G2,2 = A 2,^A — м). C2 а) С2,з = ^2,аA-и) C3а) или после суммирования: С2+С3+С2,2-|-С2,з = (#2+Яа+#2,2+#2>3) A - и), — и), C4) Приняв опять для температуры 298,1° К следующие значения для констант равновесия: [К2 = 5,34, К3 = 1,88, К2,2 = 62,6 и /f2,з = 4,05, йаходим, что У а: = 73,87.
Химическое равновесие в газах 147 Подстановка отой величины в уравнение C4) позволяет определить, что и = 0,9865. В таком случае: С2 = #2 A - и) = 5,34 A — 0,9865) - 5,34 • 0,0135 = 0,071; С3 = К3 A — и) = 1,88 - 0,0135 = 0,025; С2,2 = K2i2 (i — u) = 62,60 • 0,0135 = 0,84; C2i3 = #2,з A — «) = 4,05 • 0,0135 = 0,054. Следовательно, при томпоратуро 298,1°К в равновесной смеси должно содержаться (в ()о): н-гексана 1,1 2-метилпентана 7,1 3-метилпентана 2,5 2*2-диметилбутапа 84,0 2,3-диметилбутана 5,4 Итого 100,1% Г. Н. Маслянским и М. В. Велтистовой [3] установлено, что в присутствии соответствующего катализатора циклогексан может реагировать в двух направлениях. При пропускании паров циклогексана или смеси циклогексана с водородом над катализатором при температурах 450— 550° С помимо реакции дегидрогенизации идет также и изомеризация циклогексана в метилциклопентаи: СбН12 (г) = СвНб (г) + ЗН2 (г), (о) 0,Ни(г)«С5Н,СН,(г). (Ь) Константы равновесия этих двух реакций могут быть выражены следующим Ъбразом: з ЛР (а) — —~ (ob) Положим, что в равновесной газовой смеси содержится Циклогексана СвН12 (г) \—х — у молей Бензола С6НЙ (г) — » Водорода Н2 (г) — » Метилциклогтептапа С5Н9СГЬ (г) . . у » Всего . . 10*
1.48 Глава V Тогда: C5а) pw . 256A— x — у) ' tfp (b) = 1_^_y . C6a) Для определения равновесного состава исследуемой здесь системы при различных температурах и давлениях необходимо решить совместно два уравнения, одно из которых C5а) является неполным уравнением четвертой степени и второе C6а) — уравнением первой степени. Аналитическое решение этой задачи весьма затруднительно, поэтому опять воспользуемся методом подбора и графическим решением. Схема решения такова. Из уравнения C5а) _ _ _ 21Р*'х* а из уравнения C6а) у — х — у = Кр Так как левые части полученных уравнений равны, следовательно, равны и правые части _ 27Р* - х* _ у ^ Х У — ore Jf — V * 256 • Кр (а) Кр (Ь) откуда У~ 256 или _/и. 27.. ?pw . а* C7) ^ 256 ЛГр (в) х ' С другой стороны, из уравнения C6а) Кр(Ъ){1—х — у) = У, Кр (Ь) — Кр (Ь) х — Кр (Ь) у= у, откуда Очевидно, что при подборе численных значений х и у из всех возможных пар значений должна быть выбрана такая пара, которая удовлетворяет следующим условиям так как при всех условиях из одного моля циклогексана в сумме может получиться не больше одного моля бензола и метилциклопентана; с другой стороны ух = у2 в силу того, что система находится в равновесии (табл. 8).
Химическое равновесие в газах 149 t = 495° С, lg Кр (а) = 5,80, lgA:p (Ь) = 0,97 Таблица 8 X 0.1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,95 0,98 0,99 1-х 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0.3 0,2 0,1 0;05 0,02 0,01 X* 0,0001 0,0016 0,0081 0,0256 0,0625 0,1296 0,2401 0,4096 0,6561 0,8145 0,921 0,9606 & л 0,812 0,722 0,632 0,542 0,452 0,361 0,271 0,1805 0,0902 0,045 0,018 0,00902 1 Р = 10 am 0,00000015 0,0000025 0,0000126 0,0000399 0,0000975 0,000202 0,000374 0,000638 0,00102 0,00127 0,001436 0,0015 h Р — 100 am 0,00015« 0,0025 0,0126 0,0399 0,0975 0,202 0,374 0,638 1,023 1,27 1,436 Из уравнения C8) следует, что у2 не зависит от давления К У2 = Р (Ь) К Р (Ь) +1 A-х). 0,75 поэтому при заданной температуре и любом давлении 2/2 = 9,33 9,33 + 1 = 0,9025A— х). При нанесении ух и yt на график (рис. 3) в точке пересечения кривых находим х = 0,665; ^ = 0,30, 0J5 ч s N -^ \ \ \ \ / \ / \ / к/ 1 / ( \ ч / / / SL — 0.5 0.25 ч 0,50 0,75 Рис. 3. Номограмма для графического решения системы уравнений C5а) и C6а). Вычисление корней уравнения методом последовательного приближения В ряде случаев при решении практических задач, связанных с определением ^исленных значений неизвестных (х, у, z и т, д,) уравнений высших степеней удобно пользоваться методом последовательного приближения. В учебниках по высшей математике [4] доказывается, что если имеется какая-либо степенная функция, например, то численное значения корней такого уравнения может быть определено методом Последовательного приближения (способ Ньютона), если известно, 4to а < х < Ь.
150 Глава V В первом приближении '•-"-'Им* D0) где / (а) численное значение многочлена при х — a, f (a) — первая производная. Вычислив приближенное значение хх искомого корня, можно затем вычислить и значение многочлена / (х) при х = х1, т. е. значение / (х±) и применить потом к числам хх и / (хг) тот же способ Ньютона для вычисления второго приближения: *, = *.-$&• <41) Поступая точно таким же образом и дальше, можно найти, что ¦тз - -т2 ~ -?Щ- , D2) - - - / {Ха) , D3) и т. д. до Хп = Хп-1 — у (a.") ¦ №) Для того чтобы показать на практике применение способа Ньютона к решению уравнений высших степеней, вернемся опять к определению равновесного состава газовой смеси, получающейся при дегидрировании и изомеризации циклогексана: A) С6Н12(г) = С5Н9СН3(г). B) Выше было показано, что константы равновесия для этих реакций соответственно равны C5а), C6«): 1 256A— х — у) ' К --= у Для того чтобы решить эту систему уравнений, необходимо прежде всего исключить у из уравнения C5а). С этой целью определяем у из уравнения C6а): -х- у) = у; Къ-К&-К$ = у, К2(\ -г) = у(К% + 1), откуда » = *&!<*-*)• <45> Подставляем теперь у из D5) в C5а): 3,4 27Р3 х* 256 Ц—х — у) 256
Химическое равновесие в газах 151 или О7Р3 т4 *OР3 (К JU 1 ^ -г* Л Представим последнее уравнение в виде многочлена, для чего вводим обозначение ^ + 1)- = -I- D6) Тогда ^ — х) = ^4 и, наконец, Jp^ + x-l-O. D7) Приняв также, как и раньше, Р = 100 am и при ? = 495° С, = 5,80 и lgA = 0,97, находим, что _L — Л. — 27Р3 (^а + 1) _ 27 ¦ 1003 (9,33 + 1) _ В ~ Kt~ 256 A1! ~' 256-630000 ~ Подстановка итой величины в D7) дает 1,725 -ж4 + .г—1 = 0. D7а) Решаем теперь уравнение D7а) по способу Ньютона f(x) =1,725-ж« + х — \, D8) откуда первая производная /' (х) = 4 ¦ 1,725 я3 + 1 = 6,9 i;3 + 1. D9) В нашем случае но физическому смыслу самой задачи 0<х< 1. Тогда при х — 0 из уравнения D8) получаем /@) = —1, а из уравнения D0) /'@) = +1. Подс^новка отих величин в D0) дает г -о /<0) -о -1 :Ги~71Ти""ТГ= При х = хх = \ из D8) и D9) /(!)= 1,725 + 1-1 = 1,725, /'A)=-6,9+ 1-7,9, что дает после подстановки этих величин в D1) хг = 1 _ АЛ?- = 1 -_ 0,2184 = 0,7816.
152 Глава V Далее при х = х2 = 0,7816 из D8) и D9): . / @,7816) - 1,725 • 0,781(i4 + 0,7816 — 1 = 0,4196 /' @,7816) == 6,9 • 0,78168 + 1 = 4,27, гэ = 0,7816-°^- = 0,6834. При x = xs = 0,6834 /@,6834) = 1,725-0,68344Н- 0,6834 - 1 = 0,0574, /' @,6834) = 6,9 • 0,68343 + 1 = 3,19, г4 = 0,6834 - Ц^?- = 0,6654. При х = :г4 = 0,6654 / @,6654) = 1,725 ¦ 0,66544 + 0,6654 — 1 = 0,0034, /' @,6654) = 6,9 • 0,6654s + 1 = 3,03, откуда хъ = 0,6654 -^|^ = 0,6654 - 0,0011, х = 0,6643. Дальнейшее вычисление вряд ли целесообразно, так как разница между хъ и х4 составляет всего 0,0011. Подставив теперь найденное численное значение в уравнение D5), Можно определить и величину у: ? A - °'664) = 0K03- Эти численные значения х и у находятся в превосходном согласии с величинами, найденными ранее графическим методом. 4. РАСЧЕТ РАВНОВЕСНОГО СОСТАВА ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ В настоящем параграфе мы разберем несколько примеров расчета равновесного состава гетерогенных систем, состоящих из твердой и газовой фаз (о равновесии в жидкой фазе см. главу VII). При термодинамическом анализе подобного рода систем следует иметь в виду, что если твердые тела, участвующие в химической реакции, не образуют твердых растворов переменного состава друг с другом или с газами, то в выражение для константы равновесия входят лишь газообразные компоненты реакции. Например, для реакции \ С (тМ + 2Н2 (г) = СН4 (г) константа равновесия кр = —5— E0) Р
Химическое равновесие в газах 153 или для реакции = 2С0 (г), . E1) В обоих этих случаях твердая фаза (углерод или графит) остается в процессе реакции однородной, изменяется лишь ее количество в зависимости от того, протекает ли реакция слева направо или наоборот. На численное значение константы равновесия не оказывает также никакого влияния и изменение относительных количеств отдельных твердых фаз при условии, как уже было сказано выше, что они между собою не образуют твердого раствора переменного состава. Так, например, при восстановлении какого-либо окисла металла водородом (или каким-нибудь другим восстановителем, вроде СО) в результате реакции происходит постепенное исчезновение окисла и накопление металла МеО(тв.) + Н2 (г) = Ме(тв.) + Н2О (г). Константа равновесия для такой реакции равна Кр = Е™- л E2) При диссоциации углекислого кальция: СаСО3 (тв.) = СаО (тв.) + СОЯ ^ Во всех подобного рода случаях константа равновесия является лишь функцией температуры и не зависит от состава твердой фазы. Так например, при пропускании над смесью МеО + Me газовой смеси, в которой соотношение водяного пара к водороду равно Кр = —— , состав твер- Рн2 дой фазы не будет изменяться. Газовая смесь, содержащая избыточное количество; водяного пара против равновесного Н2° >КР, будет реа- 1 Рн 2 гировать с твердой фазой, при этом будет происходить окисление металла (реакция пойдет справа налево), а газовая смесь будет изменяться и приближаться к равновесному составу, В случае реакции диссоциации углекислого кальция система должна находиться в равновесии при рсо = Кр. Если увеличить в системе давление углекислоты, рс0 > Кр, начнется взаимодействие СО2 с СаО и, наоборот, при рсо < Кр должно происходить разложение СаСО3- Так как в процессах топливной промышленности практически не приходится иметь дело с гетерогенными реакциями, в которых участвует больше одной твердой фазы, то мы ограничимся приведенными здесь примерами. Чиггатель, интересующийся более глубокими сведениями в области химической термодинамики гетерогенных реакций, может обратиться к специальной литературе по этому вопросу [5, 6, 8]. Ниже Приводится несколько примеров расчета равновесного состава гетерогенных систем.
154 Глава V А. А. Введенский, А. В. Фрост [7], воспользовавшись экспериментальными данными ряда авторов [11—17], вычислили уравнение зависимости логарифма константы равновесия от температуры для реакции образования метана из углерода и водорода lg Кр = - где E0) — 5,957 Ig Т + 1,86-10~3 Т - 1,095 ¦ 10~7 Г2 + 11,79, E4) кр = Примем, что в равновесной смеси содержится х молей водорода и 1 — х молей метана, тогда при Р = 1 am E0а): X 2 1 откуда: и — 1 = 0 у_ -1 ± E5) При температуре 700° К из уравнения E4) \gKp = 0,87 и Кр = 7,4. Подстановка этой величины Кр в E5) дает М„ 0.306. следовательно, при указавных условиях в равновесной газовой смеси должно содержаться: 0,306-100 = 30,6% водорода и A—0,306I00 = = 69,4% метана. Результаты подобного расчета для температур от 300 до 2000° К приведены в табл. 9. Таблица 9 Кр и содержание метана в объемных процентах в равновесной смеси по данным А, А. Введенского и А, В, Фроста [7J г, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 t, °С 26,9 126,9 226,9 326,9 426,9 526,9 626,9 726,9 826,9 926,9 1026,9 1126 9 1226,9 1326,9 1426,9 1526,9 1626,9 1726,9 Ig Kv E4) 8,74 5,39 3,31 1,89 0,87 0,10 -0,51 —0,98 —1,38 —1,69 —1,96 —2,17 —2,36 —2,52 —2,64 —2,74 —2,84 —2,92 Кр E4) 2,45 ¦ 106 2,04 ¦ 10» 7,8 ¦ 10 7,4 1,26 0,31 0,105 0,042 0,0204 0,0110 0.0068 0,00435 0,00302 0,00229 0,00182 0,00144 0,00120 сн4, % 100 99,8 97,81 89,3 69,4 42,1 19,8 9,5 3,9 1,96 1,08 0,68 0,43 0,30 0,23 0,18 0,14 0,12
Химическое равновесие в газах 155 Константа равновесия реакции С (графит) + СО2 (г) - 2СО(г) при температуре 1000° К равна Кр =-- 1,90. Определим равновесный состав газовой смеси при указанной температуре, полагая, что количество молей СО равно 1—х, а СО2 равно х: При P = 1 am Kpx = {\-:r)\ откуда при ЛГр = 1,9 .9 A,9 + 2) e ЛИТЕРАТУРА 1. А. А- В в с д е и с к и й, С. Г. В и н н и к о в а. Ж. О. X. вып. 1, 120 A934). 2. В. Р. Жаркова, А. В. Ф р о с т. Ж. О. X. П, 534 A932). 3. Г. Н. М а с л я н с к и й, М. В. В е л т и с т о в а. Авт. свид. 341618-П, Ж. О. X., XIII, вып. 7—8, 540 A943). 4. Власов. Курс высшей математики. Том II, стр. 1—65, ОГИЗ. Гостехиздат, A945). 5. А. Ф. К а п у с т и н с к и й. Термодинамика химических реакций и ее применение в перрганнческой технологии. Главред. по цветной металлургии A935). 6. Я. Й. Герасимов, Крестовников. Термодинамика реакций цветной металлургии A933). 7. А. А. Введенский, А. В. Ф р о с т. НЮХ, II, вып. 8, 715 A933). 8. Ф. Вауэрвальд. Физическая химия металлургических процессов. О. Н. Т. В. У. Видавництво «Сталь» A932). 9. J. Е. К i 1 р a t г i k, W. G. Т а у 1 о г, К. S. Р i t z е г, F. D. Rossini. J. Res. Nat. ВЩг. Stand. 34, 143 A945). 10. К. S. P i t z е г. Chem. Rev. 27, No 1, 39, A940). 11. Pning. J. Ch. Soc. 97, 498, A910). 12. Pring, Fairlie. J. Ch. Soc. 101, 91 A912). 13. M. R a n d a 1 1, A. Mochammad. Ind. Eng. Ch. 21, Ю48 A929). 14. Coward, W i 1 s о n. J. Ch. Soc. 115, 138 A919). 15. Sehe ff er, Dokkum, All. Rec. Trav. Chim. 45, 803 A926). Kl. Schenck. Zs. anorg. Ch. 184, 176, 313 A927). 17. M. M а у е г, V. А 1 t m а у о г. Вег. 40, 2134 A907).
ГЛАВА VI ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ В НЕИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ СИСТЕМАХ 1. ОБЩИЕ СООТНОШЕНИЯ Используемые для расчетов химических равновесий термодинамические соотношения, как легко видеть из приводимых в учебниках термодинамики выводов (см., например, [1, 2, 4]), основаны на применении уравнения состояния идеальных газов к описанию свойств реагирующих газовых смесей. Поэтому понятно, что применимость этих уравнений ограничивается только теми случаями, когда газовые смеси подчиняются уравнению состояния идеальных газов. В применении к реальным системам эти уравнения могут привести к некоторым неточностям, величина которых будет тем больше, чем больше отличаются свойства реагирующих веществ от свойств идеальных газов. Очень часто для газовых реакций, протекающих при высоких температурах и давлениях, не превышающих атмосферного, уклонения от законов, основанных на уравнении состояния идеальных газов, имеют столь незначительную величину, что их практически можно не принимать чо внимание. Однако, нередко приходится сталкиваться и с такими случаями, когда в газообразной системе концентрации столь велики, что уравнение состояния идеальных газов к ним неприменимо. В настоящей главе разбираются методы расчета равноиесного состава подобного рода систем. Выше было показано (глава IV), что в условиях равновесия свободная энергия (Z), находящаяся при постоянных температуре и давлении, имеет минимальное значение, т. е. dZ = 0. A) Свободная энергия гомогенной системы определяется соотношением Z = Н — TS = U + PV - TS. B) Дифференцирование B) дает dZ = dU + PdV + VdP — TdS - SdT C) или dZ = VdP — SdT + . . . \ixdnY + \i2dn2, D) где dZ TJ" MVI fT/^UJOITT/\"D
Химическое равновесие в неидеальных газовых системах 157 В общем случае условием равновесия системы при постоянных температуре и давлении согласно A) будет + \i2 dn2 + . . . + \i[ dnx -f ^ d/ia + . .. = 0. E) Для реакции qA + rB +. . . = sC + tD + ..., где #, r, a, t — стехиометрические коэффициенты уравнения химической реакции, + ••- = 0 F) (глава IV), уравнение 41). Потенциал \ц, как легко убедиться, может быть' выражен через молярные изменения функций, определяющих Z в уравнении B), а именно, 14 = Mi + pvi - Tsi, G) где ,p,»' Si-l^7r,P,n И TtPtn На основании величин м^ Si и г^ч, которые могут быть найдены с помощью уравнения состояния и теплоемкостей, можно рассчитать величины \ii и построить выражение, связывающее концентрации реагирующих веществ в равновесном состоянии системы. Определяя внутреннюю энергию системы на основании термодинамических уравнений, находим: (9) @) 0' V(o) Величины со значком @) мы относим к выбранному за стандартное состояние. В качестве стандартных состояний системы или отдельных ее компонентов мы при наших рассуждениях будем выбирать такие, в которых система и отдельные компоненты подчиняются законам идеальных газов.
158 Глава VI Рассчитывая частные производные уравнений (9) и A0), находим: т v - ^ f\T(w)v-p]dv' A1) (O) V@) L \ / J Si = *<„> г + f -~ dT+-^r /T (~) dV\ A2) Co) l v'0) В этих условиях u,Q) 4, 5@)i и cv определяются как частные диффе- ренциалы по щ от величин Cv, f/@) и ^(u). Подставляя в уравнение G) значения функций, определенные уравнениями (8), (И) и A2), получаем для химического потенциала т т г> v --?r fPdV, A3) f (о) где ^i @) = Mi @) Величина |ы|@) не зависит от концентраций в системе при температуре Т и объеме V и определяется выбранным стандартным состоянием. 2. ИДЕАЛЬНАЯ ГАЗОВАЯ СМЕСЬ Легко убедиться, что уравнения F) и A3) для случая систем, подчиняющихся законам идеальных газов, приводят к известному уже нам (глава V) закону действующих масс. Действительно, для идеальных газовых систем A5) объем складывается из парциальных объемов аддитивно A6) а теплоемкость системы не зависит от удельного объема и складывается из теплоемкостей отдельных компонентов Cv = >• cVi/ii. A6a) В уравнении A3) от концентрации зависит только один член v V@) который на основании уравнений A5) и A6) можно написать так In pi — In /?i (o)l, A7)
Химическое равновесие в неидеальных газовых системах 159 где парциальные давления A7а) Подставляя в уравнение A3) значение найденного интеграла и обозначая сумму независимых от концентрации членов через fe, находим M-i = *t + RT In pt. A8) Уравнение A8) при подстановке в @) дает RT In }\^-r =2 kicji = const, A9) где Qi — стехиометричоские коэффициенты. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ЛЕТУЧЕСТИ К РАСЧЕТУ РАВНОВЕСИЙ В НЕИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ Люис и Рендалл [5] для учета влияния отклонений реальных газов от уравнения состояния идеальных газов ввели в обычные термодинамические соотношения, основанные на применении идеальных газовых законов, ряд формальных по существу факторов, позволяющих получить более точные результаты при расчетах. Парциальные давления и концентрации компонентов системы Льюис п Рендалл заменили так называемыми эффективными давлениями — л е т у ч е с т я м и, — характеризующими стремление вещества распространиться между неоднородными фазами системы и эффективными концентрациями, называемыми активностями. Если поведение вещества подчиняется законам идеальных газов, летучесть становится равной давлению пара, однако в общем случае эти величины не равны. Изменение химического потенциала какого-либо компонента в системе, подчиняющейся уравнению состояния идеальных газов при постоянных давлениях и температуре, связано с изменением парциального давления следующим соотношением ^ Pii Здесь pi = XiP, где Р — общее давление, а х\ — молярная дробь вещества. Для неидеальпых систем Льюис и Рендалл заменяют уравнение B0) следующим п-?-, B1) где /i и /2 — летучестп вещества до и после превращения. Свойства этих величин (летучестей) могут быть выведены из следующих соотношений, получающихся в результате дифференцирования B1) при Т = const, aya =RTdlnfi B2) и иг
160 Глава VI Так как по уравнению B4) AЩ =v. B4) [ dp )T Vu ^*> то из B4) d\il = vidP. B4а) С другой стороны, из B3) Подставив теперь значение д \ii из B4а) в B3), получим B5) Это уравнение дает возможность рассчитывать летучесть вещества. 4. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЕЛИЧИНЫ ЛЕТУЧЕСТИ ДЛЯ ЧИСТЫХ ГАЗОВ Для однокомпонентных систем отклонения от идеального состояния можно представить в виде следующего уравнения a = ^-F, B6) где RT — объем системы, вычисленный в предположении, что система подчиняется законам идеальных газов; V — действительный объем системы при заданных условиях. После подстановки величины V из B6) в уравнение B5) получим RT или и после интегрирования р ±f B7) так как при р = 0, /0 =Р0 и, следовательно, In /0 = In p0. Интегрирование последнего члена в правой части уравнения B7) можно выполнить аналитически при условии, что известно уравнение состояния газа, или графически, зная зависимость объема от давления при постоянной температуре, например, на основе экспериментальных данных. В ряде случаев при не очень высоких давлениях можно принять, что величина а не зависит от давления; тогда из B7)
Химическое равновесие е неидеальных газовых системах 161 или откуда / = Ре 7т" B8) B9) Разложение экспоненциальной функции B9) и ряд в первом приближении вместе с уравнением B6) дает * PW RT B9а) Обозначая далее RT у — ^идеальн1 так как пар или газ, если бы он подчинялся законам идеальных газов, находился бы под давлением ^ нахОДИМ Р2 f P ИЛ — / = ИЛИ C0) идеалы* пдеальн Из C0) следует, что летучесть раина квадрату измеренного давления, деленному на давление, рассчитанное для данных объема п температуры по уравнению Клапейрона Р _ 3Т * идеальн — V ' * Уравнение C0) позволяет производить вычисление летучестей с достаточной для практических целей точностью только в случае не очень высоких давлений. Однако при давлениях порядка сотен атмосфер, даже для газов, находящихся при высоких по сравнению с критической температурах, применение указанного уравнения приводит, как это следует из данных табл. 1, к значительным неточностям. Таблица I Летучести углекислоты и кислорода Углекислота Р 25 50 100 200 400 /*) 23,2 42,8 70,4 91 112 Р р идсальп 0,922 0,83 0,51 0,43 0,59 Р 0,928 0,86 0,70 0,45 0,37 Р 50 100 200 400 600 Кислород /*) 48 92,5 174 338 540 Р р идеальн 0,961 0,929 0,91 A,05) A,29) } Р 0,96 0,925 0,87 0,85 0,90 *) Вычислено по уравнению C0). Несколько более точно летучесть можно оценить с помощью уравнения Ван-дер-Ваал ьса B0). Определяя dP по уравнению Ван-дер-Ваал ьса как функцию от V: — ft) = RT, RT V — h И Заказ 119.
162 Глава VI и dV {V — b)* ~ V% j и интегрируя B5) от бесконечно большого объема F* = оэ (т. е. от Р=0 до Р) до объема газа в заданном состоянии, находим In/ = In/* + у^ь- Vbr -ln(F- 6) + ln(F*- 6) - ^ и принимая находим Ь la ln / =ln -f=tt + у-=ь Примеры расчета летучести будут приведены пина». 5- ВЫЧИСЛЕНИЕ ЛЕТУЧЕСТИ ДЛЯ ГАЗОВ И ПАРОВ, НАХОДЯЩИХСЯ В СМЕСИ С ДРУГИМИ ГАЗАМИ Для расчета летучести газа, находящегося в смеси с другими газами или парами, пользуются уравнением B5), интегрирование которого может быть выполнено в случае, если известен объем газ оной смеси как функции от дапления и концентрации , clf с,...). C2) Учитывая, что молярный объем [! *' ^ ••]} = < СП (Р, clt с,...) C3) и интегрируя B5) по Р от бесконечно малого даллення до Р, определяем летучесть как функцию общего даилеппя смеси газов и концентрации 1п/г = ^ J\i{T){P, с» c2,...)rf^ + ln/oi. C4) Так как /0{ = Х{Р^ то ^ f \aXi + \nPQ. C5) В системах, подчиняющихся уравнению состояния идеальных газов, равновесные соотношения, как мы видели, определяются уравнением A9), связывающим парциальные давления pi =-- зчР с константой равновесия КР. В вепдеалышх газовых системах парциальное давление не может быть определено столь просто, так как при смешении реальных газов общее давление не равно (и общем случае) сумме парциальных давлений компонентов смеси. Но для простоты мы сохраним и для случая неидеаль-
Химическое равновесие в неидеалъных газовых системах 163 ных систем название парциальное давление для обозначения величин, определяемых уравнением A7а). Логарифмируя уравнение A7а), можно определить Inxi = InPi- j H?-dP-\nP% C6) подстановка которого в C5) приводит к следующему соотношению р In /i=7^r f(vi-^-)dP + lnPi. C7) Последнее уравнение обладает тем преимуществом, что при пользовании им мы не связаны необходимостью применять какое-либо определенное уравнение состояния и в каждом данном случае мы можем подобрать такое уравнение состояния, которое позволило бы определить гч в наиболее удобной для решения задачи форме. Определение величины летучести (/) наиболее просто в тех случаях, когда уравнение состояния смеси можно представить в виде явной относительно объема функции. Например, Бартле [6] сотрудниками предложил для азотоводородной смеси уравнение V = *1р A + ф1 (х) + ф2 (х) Р), C8) где <рх (х) = Ьгх + CjtZ3, ф2 (х) = а2 + Ь2х + с2х2; ct х-^7 Пользуясь уравнеишши. аналогичными C8), легко выразить объем в виде простой функции от давления и концентрации. 6. РАСЧЕТ ЗАВИСИМОСТИ КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ Kv ОТ ДАВЛЕНИЯ На основании уравнения B1) и условия равновесия F) величины летучести в равновесном состоянии системы, реагирующей по уравнению qA + гВ + . . . г* sC + tD + . . ., определяются соотношением 44 jT " IA ' IB где Kj — величина, не меняющаяся при изменениях давления и начальных концентраций веществ в системе. Зависимость от давления константы равновесия Kv, определяемой для неидеадыюй системы уравнением A9) с помощью парциальных давлений, рассчитанных по уравнению A7), может быть на основании уравнений C9) и C7) представлена в виде ]пKv = In Kf - ±r A f (vt -^-\dP. D0) 11*
164 Глава VI Это уравнение позволяет на основании известных выражений для V{ определить зависимость константы от давления. Легко убедиться, что для систем, подчиняющихся уравнению СОСТОЯТЬ Т1 ния идеальных газов vi = — , уравнение D0) приводит к независимости Кр от давления In Кр - In Kf. В случае, когда мы не располагаем достаточным количеством данных для расчета интегралов в уравнении D0) мы можем использовать приближенное уравнение C0) для определения направления изменения величины Кр. Комбинируя C0) с C9) находим 1пА-р = 1пАГ/ + 1п^Рид;альн , D1) где А"» еальн— константа равновесия, вычисленная на основании парциальных давлений реагирующих веществ, найденных по уравнению Клапейрона (pi = ciRT) из концентраций реагирующих веществ в момент равновесия реакции; Кр имеет то же значение, что и в уравнении D0). Так как при низких давлениях Kf = Кр, то из D1) можно сделать заключение, что направление изменения Кр определяется знаком fr деальн ^ Причем хр возрастает, если #ридеальн > Кр и падает, если К Следует отметить, что для большинства исследованных бинарных газовых смесей, состоящих из газов, находящихся при температурах более высоких, чем критическая, различия между молярным объемом газа v% в смеси и объемом газа, рассчитанным по уравнению состояния чистого газа, относительно не велики и не могут оказывать существенного влияния на результаты расчета по уравнению D0). Так, например, для азотоводородной смеси при 0° С в интервале давлений от 100 до 1000 am отклонение от аддитивности не превышает 1,7%; только в непосредственной близости к критической точке они достигают значений порядка 20—30%. Поэтому довольно часто уравнение D0) может быть упрощено заменой Vi на г>, определяемых из уравнений состояния чистых газов. 7. РАСЧЕТ КОНСТАНТ РАВНОВЕСИЯ ПО КОЭФФИЦИЕНТАМ АКТИВНОСТИ Выше в уравнениях B0) и B3) было показано, что термодинамический потенциал i-того компонента смеси равен: = lxi + RT[nPi D2) или \ц = у (T) + RT In Pit D2a) так как щ является функцией только температуры о," = Ф (Т).
Химическое равновесие в неидеальных газовых системах 165 По аналогии с уравнением D2) для /-того компонента реальной газовой смеси можно написать И- = фGL-ДПп7г, D3) где /i — летучесть i-того компонента, которая является сложной функцией давления, объема и состава смеси. Для многокомпонентной системы я+ __*< ^ _ ж, -f ВТ In х{ + ф (Т), D4) 1 /* где л = -j^r I vdP. (Подробности вывода этого уравнения имеются в монографии Куэнена, Ван-дер-Ваальса и Констама [7]). Заменив выражение в квадратных скобках правой части уравнения D4) через Ф{, получим \ц = RT In хг + RT Фг Л- Ф (Т) D5) и окончательно из D3) и D5) Ъ =хг-еФ^ D6) Вследствие отсутствия в большинстве случаев необходимых данных для точного расчета Ньютон и Додж [8, 9] предложили приближенный метод расчета, основанный на предположении, что объем газовой смеси равен сумме объемов компонентов смеси, измеренных при той же температуре и давлении, под которым находится смесь, т. е., что V = vxxx + v2x2 + vsxs + .. . A — хг — х2 — ... xn-i) vn, D7) где V — общий объем одного моля смеси при Р и Т; vi, 2>а,... vn — молярный объем индивидуального компонента при Р и Т; #1, #2, хз ... A — xi — Х2 — •. *хп— i) — молярные доли компонентов смеси. При помощи уравнения D7) они упрощают выражение для Фг ф| = J_ fVidPm D8) Но так как -^jt / V$P — логарифм летучести i-того компонента при Р и 7\ т. е. ±je D9) то из D8|) и D9) легко определить, что Фг=1п/г E0)
166 Глава VI ИЛИ E1) Подстановка из E1) в D6) дает Ji = xi ¦ /i. E?) Это правило, известное как «правило летучести», может быть использовано для расчета парциальных летучестеп /{. Однако, так же как и при пользовании ранее разобранными в настоящей главе методами расчета летучестей, в данном случае для вычислений необходимо знать либо урапнеште состояния газов с достаточной степенью точности описывающее нх поведение в широком интервале температур 1fiO 0,f 0,2 0,8 0,9 0,3 0,4 0,5 0,6 0J Поидеденное давление я: Рис. 1. Коэффициент активности газов ниже критической температуры 0 < 1. и давлений, либо эмпирические данные для построения Р — V — Т диаграмм. В 1935 г. Ньютон показал, что отношение летучести газа / к даиле- нию Р для большого числа веществ является функцией приведенной температуры и приведенного давления У = где , я), т Л = [ф E3) E4) Это отношение (y) Ньютон назвал коэффициентом активности газа. После логарифмирования уравнение E4) превращается в In Y = In / — \пР и подстановки значения ]п/ из B7) получается E5) —-^г- f adP — \nP= — -~y f adP. E6) Для определения числе]iHoro значения у при различных д и я Ньютон воспользовался методом графического интегрирования уравнения E6), т. е. вычисления площади, ограниченной кривой а по Р (графическое интегрирование производилось при помощи планиметра).
Химическое равновесие в иеидеалъпых газовых системах 167 Подобного рода расчеты были проведены по данным Р — V — Т для аргона, азота, кислорода, метана, углекислоты, этилена, аммиака, водорода, неона7 гелия, дихлордифторметана, метилхлорида, воды, двуокиси серы, я-гексана, ацетилена, циклогексана, изопентана, окиси азота, криптона и этилового спирта. Результаты расчетов коэффициента активности были нанесены Ньютоном на графики, на которых по оси ординат отложены численные значения у, а по оси абсцисс приведенное давление я и затем усреднены. Эти графики воспроизведены нами на рис. 1, 2 и 3. При выполнении практических расчетов можно пользоваться либо этими графиками, либо данными, приведенными н табл. 2, 3 и 4. 6 8 W 12 1U 16 18 20 22 Приведенное давление я О 2 U Рпс. 2. Коэффициент активности газов в области средних температур §— от 1 до 3,5. Значения у для ф от 0,7 до 1, по данным Ньютона [8] Таблица 2 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,000 0,870 — — 1,000 0,894 1 1 1 1 I I II 1,000 0,914 0,830 — У 1,000 0,930 0,866 0,806 1,000 0,940 0,888 0,834 0,786 1,000 0,950 0,906 0,860 0,818 0,774 0,732 0,690 1,000 0,964 0,926 0,888 0,848 0,816 0,774 0,738 0,700 0,658 0,610
168 Глава VI Максимальные расхождения между численными значениями коэффициентов активности у, найденными расчетом и экспериментально, не превышают примерно 4%. При расчете коэффициентов активности водорода, гелия и неона нужно пользоваться для вычисления приведенных температуры и давления не обычными соотношениями 2,8 16 % 1,2 ' Т р и я = A й A VA /л p yy ) /, y, /y g / 1 / / A !_, ~1_ i / / I/ V у / / / / J --—' л*: г .—- ——*• у / / / i/ ^^ Pj * —-—* ^—- -—"- *—¦ Й y^ - ¦ If ;> ^^ ^--¦ ^-— ——• ^^ —- —- -^—- 1 i5 .—^ У 10 20 30 50 60 70 80 90 WO Придеденное давление л Рис. 3. Коэффициент активности газов выше критической томпературы •& — от .4,5 до 35. а эмпирическими формулами + 8 И Я = + 8 ' Сущность метода расчета констапт равновесия в неидеальных системах заключается в следующем. Как известно, для реакции аА + гВ +. .. ^ sC + Ш +...
0 0000000^ ? "io lo to be "to го со аэ о I I I I I I r I I icotoiorotorctorocoosc I I I 1 I I I I I ©ooo—.[¦crfsooooi¦-- Ic © О to о as Qo 00 ел t lOOUOOOOCOOUiOOiC о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о >¦ I | ^^^ЪэЪэгосл^с^спслЪ^сп^с^^отсэ'^аЬо': I I аэ со о-j J^to со оо аэ ел 4NCO re со 4^оэ о со от-о с COOOOiLSOTOOOtOOSMtOOOtOrfOiLSGOOOC со I | I I oppopppooooppppopppobi e _:>Op©ppp©^ '[ I О CO CO 00 00 00^4 ^J ^ ^J ^J^J ^ ^-J ^ ^J ^J 00 00 CD О I I C^ *-J ?*^ CO CJ~i t"*O CO mu*l O^ ^4 00 ГО ^^ *~^ IO CO O^ t^^ Ю Ю t^i CJlOOO^CJJUOOOOOOOtwOOOi i>» O5 to O5 О I I >. о о о о р о о о о о о о о о н I I h^ h^ i^ О ООСО CD СО СО 00 00 00 00 00 OO 00 СО СО CD С I | оо ел ^ ^-а со р ^ ел кр р cd ^j го го го со со р оо аэ с ^^Нч^^ОрОООООь О О О О О CD CD CD CD CD CD CD \ *-j ел CO ^^ c5 00 ^J *^J *^J »J 00 CO С 00J>-i4Nff>.O00C30[OtO4^OOC *%M ЮЮ 4NNS005C 5 СЛ JSv СОЮ ь CD-J СЛ COh^ CD ^fewwwgMNJj^'hi^^gsto'pbbb oj t-*. ф oo 05 ^ to н* о 0 О5 Ю 00 О N5 О5 00 »tN О СО ел
Значения у для ф от 3,5 до 35, по данным Ньютона [8] 3,5 7 1 8 10 12 15 16 18 20 22 25 30 35 1,000 1080 1,180 1,310 1,468 — — — — — — — — — — — — — — 1,000 1,076 1,167 1274 1,402 1,540 1,686 1,868 2,023 2,228 2,450 2,694 2,966 — — — — 1,000 1,071 1,152 1244 1346 1,450 1,570 1,708 1854 2,018 2,190 2,372 2,570 — — — — — — 1,000 1063 1,135 1,214 1,302 1398 1502 1,612 1728 1850 1,986 2,126 2,274 — — — — — 1000 1056 1,120 1,194 1,274 1,356 1444 1,534 1,630 1,736 1.850 1,968 2,098 — — — — — — — 1000 1,057 1,117 1,181 1248 1318 1,392 1,470 1,554 1,644 1,744 1,844 1952 — — — — — — — 1,000 1048 1,102 1,160 1210 1284 1,352 1424 1,492 1570 1,654 1740 1828 — — — — — — — 1,000 1,043 1088 1,136 1,182 1,234 1292 1350 1,410 1,470 1534 1,598 1,664 — — — — — — — Y 1,000 1,038 1072 1,110 1152 1,192 1234 1284 1328 1,380 1,432 1486 1,546 1,602 1,662 1,728 1,794 1,862 1930 2,002 2,070 1,000 1,036 1,070 1,108 1,148 1,188 1,228 1270 1,312 1354 1,400 1448 1500 1552 1,608 1668 1,728 1,790 1,862 1912 1,978 1,000 1,030 1061 1087 1,127 1158 1,192 1,228 1,266 1,306 1,346 1,388 1,432 1476 1,526 1,590 1622 1672 1,726 1,774 1.828 1000 1028 1052 1080 1,110 1,142 1,176 1,208 1,240 1274 1,308 1342 1,380 1416 1,454 1494 1538 1582 1.626 1668 1,712 1,000 1,024 1,048 1,072 1,100 1128 1156 1,184 1,212 1242 1,272 1,302 1,334 1368 1380 1,438 1,472 1,512 1548 1590 1,628 1,000 1019 1039 1.05S 1,082 1,106 ИЗО 1,160 1,178 1,202 1228 1,252 1278 1,306 1,332 1,362 1,390 1426 1456 1490 1,528 1000 1015 1,031 1,045 1060 1,084 1106 1126 1146 1168 1,188 1,208 1,230 1252 1,272 1,292 1314 1,338 1,360 1,380 1,402
Химическое равновесие в иеидеалъных газовых системах 171 константа равновесия определяется соотношением аГ Ра ' Рь где рА и т. д.—парциальные давления компонентов. Выше было показано, что для реальных систем C9) A 1 В где fА и т. д. — парциальные летучести компонентов. Комбинируя уравнения E2) и E4) находим, что парциальная летучесть /-того компонента В применении к разбираемому здесь случаю, п соответствии с уравнением E5), парциальные летучести реагирующих веществ А, В, Сл D выразятся: 1а = ха РЧА> I в = хв 'РтУв - и т- Д- где хА — молярная доля компонента в смеси; уА — коэффициент активности этого компонента при заданных температуре и Давлении; Р — о)бщее давление, под которъш находится система (смесь газов). Подстановка выражения парциальных лстучестей из E5) в уравнение для Kf C9) дает р УоУ = IMJV (Yc)(YdV Анализ формулы E7) показывает, что первая дробь в правой части равна КA. Обозначив вторую дробь через К. У \Уа. находим из E6) и E7) Kf = К„ ¦ Ку , E8) откуда и E9)
172 Глава VI Воспользовавшись разработанным ими методом расчета, Ньютон и Додж [9] вычислили для реакции синтеза аммиака Ку для давлений от 10 до 1000 am и температуры от 325 до 500° С. Сравнение вычисленных указанными авторами величин Ку с экспериментальными данными приведено в табл. 5. Таблица 5 Сравнение численных значений Ку , рассчитанных Ньютоном и Доджем [9] с экспериментальными данными для реакции синтеза аммиака am 10 30 50 100 300 600 1000 Расчет и опыт Расчет Опыт Расчет Опыт Расчет Опыт Расчет Опыт Расчет Опыт Расчет Опыт Расчет Опыт Температура, °С 325 0,981 0,980 — — — — — — — — — — — зпо 0,983 0,987 0,960 0,963 0,935 0,937 ¦—¦ Л75 0,984 0,988 0,963 0,968 0,942 0,946 0,889 0,894 — — — — — 400 0,986 0,990 0,965 0,972 0,946 0,954 0,895 0,907 — — — — ¦ ¦ — 0,987 0,991 0,967 0,974 0,950 0,958 0,900 0,918 — — — — — ¦ 450 0,988 0,992 0,969 0,978 0,953 0.965 0,905 0,929 0,750 0,757 0,573 0,512 0,443 0,285 475 0,990 0,993 0,971 0,982 0,956 0,970 0,910 0,941 0,768 0,765 0,594 0,538 0,473 0.334 500 0,992 0,994 0,973 0,985 0,959 0,978 0,914 0,953 0,788 0,773 0,612 0,578 0,487 0,387 При расчете величин Ку, помещенных в табл. 5, авторы использовали следующие данные: Газ Критические Приведенные температура, °К давление, am при температуре 450° С и давлении 300 am If* N2 33,2 126.0 406 12,8 33.6 111,6 17,53 5,73 1,78 я 14.4 8,94 2,69 Для водорода было принято: Т И К = -f 8 • С помощью рис. 1, 2 и 3 авторы нашли соответствующие численные значения коэффициентов активности водорода, азота и аммиака в указанном выше интервале температур и давлений. Так, например, для водорода при 500° С и давлении 300 am yH2 =¦ = 1,09; для азота yN2 = 1Д4 и для аммиака yNHa = 0,91. Подстановка этих величии в уравнение E7) дает 0,91 1Д/Л21,093/2 = 0,750.
Химическое рав)Ювесие в неидеалъных газовых системах 173 Численные значения Кр при Р = О были определены по эмпирическому уравнению ^79,35 выведенному Джиллеспи [10] на основании экстраполяции экспериментальных данных Ларсона [11] от 10 am до Р = 0. Сопоставление экспериментальных и вычисленных величин Ку (табл. 5) показывает, что при всех температурах в интервале 325—500° С, и давлениях от 10 и до 600 am совпадение указанных величин очень хорошее. 8. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ЛЕТУЧЕСТИ Выше было показано, что для не слишком высоких давлении летучесть газа может быть вычислена но приближенному уравнению C0) -Ридеальн Например, зная что при 25° С и давлении 7,63 am молярный объем хлора равен 2,938 л, находим: RT _ 0,082 - 298 2Q38 И р _ RT _ 0,082 - 298 _ я ,9 *идоальн — -у- — —2Q38 ~ идеальн = 6,98 am. Учитывая, что в уравнении C0) Ридеальн = -у , для практических расчетов удобно указанное уравнение преобразовать следующим обрааом C0а) где Р — фактическое давление, под которым находится газ; V — объем газа при Р и Т; R — газовая постоянная. Приводим здесь еще один пример применения уравнения C0). При температуре 198° К и под давлением 25 am молярный объем водорода равен 0,6614 л; вычислить летучесть водорода. Применяем уравнение C0) , P*V 25* ¦ 0,6614 ot; , пт /ола\ / = 25'4 ат' (ЗОа) Несколько болсо точно летучесть может быть вычислена по приведенному выше уравнению C1) 1 ± 1 ВТ . Ъ 2а 1 l + в котором, для удобства при расчетах, следует заменить натуральный логарифм десятичным ПТ Ъ 2а ZTb + 2,3 (F-Ь) 2,3 RTV *
174 Глава VI Для иллюстрации приводим расчет летучести углекислоты при 0° С п под давлением 5 ат^ принял, что молярный объем углекислоты при указанных условиях равен 4,48 л, а константы уравнения Ван-дер-Ваальса а = 3,609 arr}^l ; b = 0,04275 л/моль. Подстановка этих величин в C1а) даст 0,082 ¦ 2730,042752 - 3,609 Щ I — 4,48 — 0,04275 + 2.3 D,48 — 0,04275) 2,3 - 0,082 - 273 ¦ 4,48 ' откуда = igO,673 и / = 4,7. В качестве примера применения уравнения B7) р dP ^ fa для определения летучести газа при высоких давлениях приведем расчет летучести водорода при—75° С, пользуясь следующими данными: Р am 25 50 75 100 150 200 300 V л/молъ 0,6614 0,3367 0,2287 0,1748 0,1213 0,09467 0,06831 Р am 400 500 600 800 1000 1100 1200 V л/молъ 0,05530 0,04752 0,04236 0,03584 0,03195 0,03054 0,02938 Так как а — разность между объемом газа, вычисленным по ура- внению V — — , и его фактическим объемом при заданных температуре и давлении, определяем эту величину, пользуясь вышеприведенными данными. При 25 am ЦТ _ 008^198 _ n ?_ ~F ~ 25 ~ U)Oi)' при 50 am i^r _ 0,082 . 198 п 4.9/ и т. д. Результаты этого расчета величин — приведены во второй графе табл. 6. Для практического расчета удобно заменить в уравнении B7) натуральный логарифм десятичным и подставить вместо R и Т их численные значения; тогда имеем р B7а)
Химическое равновесие в неидвалъных газовых системах 175 Таблица б Результаты расчета летучести водорода по уравнению B7а) Р, am 25 50 75 100 150 200 300 400 500 600 800 1000 1100 1200 RT Р ' л/молъ 0,65 0,325 0,2165 0,1623 0,1082 0,0811 0,0541 0,0406 0,0325 0,0271 0,0203 0,0162 0,01476 0,01353 V, л/молъ 0,6614 0,3367 0.2287 0,1748 0,1213 0,09467 0,06831 0,05530 0,04752 0,04236 0,03584 0,03195 0,03054 0,02938 RT а — J3 У, л/моль —0,0114 —0,0117 —0,0122 —0,0125 -0,0131 —0,0136 -0,0142 -0.0Н7 —0,0150 -0.0153 —0,0155 -0,0157 -0,0158 -0,0159 lg/ 1.405 — — 2,031 2,367 2,580 2,743 2,880 3,000 3,2076 3.388 — 3,5516 /, am 25,4 ¦ 107,3 232,5 380 553 760 1000 16 la 244 Г» 35ПО Численное значение интеграла в правой части уравнения B7а) определяется графи- 0,0/5 ческим интегрированием, для чего строится график (рис. 4), на котором по оси ординат откладываются значения а, а по оси абсцисс величины Р, н равно (при таком методе решения) площади, ограниченной кривой и осью абсцисс. Графическое интегрирование может быть осуществлено или при помощи планиметра иди вычислением площади, например, методом трапеций. При расчете по методу трапеций вся площадь, ограниченная кривой а—Ру разбивается па ряд трапеций, и вычисление осуществляется при помощи уравнения B7а) следующим образом. Например, для давления 25 am 0,0/ t 0,05 0.0 0i / — — —— — - — -* о 500 Рат 1000 1200 Рис. 4. Графическое интегрирование уравнения B7а). lg/и = Ig25 - -Щ2ТТ98Т2ГЗ". 25 2.3.СШ2.198 для давления 100 am ot^dr_ct_n 2 J — 01 2,3 • 0,082 • 198 { 2 j И A00 — 25}.
476 Глава VI Вычисленные нами таким способом летучести водорода при различных давлениях приведены в последней графе табл. 6. Таблица 7 Величина а при давлении Р = О Сравнение летучестей / водорода была нами определена экстраполирова- при —75° С, вычисленных нием и принята равной ао=- —0,0110; по уравнениям C1а) и B7) поэтому Р, am 100 200 300 400 500 600 800 1000 1200 C1а) 108 234 378 545 732 940 1410 1970 2600 B7) 107 232 380 553 760 1000 1613 2445 3560 — 0,0114 —0,011 25 = 2,3 ¦ 0,082 ¦ 198 { 2 = 1,405, откуда, при 25 am /25 = 25,4 am. В заключение в табл. 7 для сравнения приведены летучести водорода при —75° С и под давлением от 100 до 1200 am, вычисленные нами но уравнениям C0а) и B7). 9. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА РАВНОВЕСИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ПО КОЭФФИЦИЕНТАМ АКТИВНОСТИ Расчет состава паров, находящихся в равновесии с жидкостью при высоких давлениях Как известно, парциальное давление данного компонента в газовой фазе рА вычисляется в соответствии с законом Рауля по уравнению где хА — молярная доля компонента А в растворе; Р А — упругость пара этого компонента в чистом виде при той же температуре. Вообще говоря, закон Рауля справедлив только в случае разбавленных растворов, однако он может быть применим к растворам любых концентраций при условии, что растворение (смешение) жидкостей не сопровождается изменением объема и значительным тепловым эффектом. Приняв, что общее давление паров, находящихся в равновесии с жидкостью, равно Р, можно записать в соответствии с законом Дальтона F1) где уА — молярная доля компонента в газовой фазе. Из F0) и F1) следует, что Р или F2)
Химическое равновесие в неидеальпых газовых системах 177 откуда У А = ~S^ ¦ F2а) Как уже было показано выше, при расчетах в области высоких давлений необходимо вместо давления Р применять летучесть /. В таком случае уравнение F2) преобразуется в уравнение Уаш1а = ха'Т* F26) В качестве примера применения уравнения F26) приведем расчет состава паров, находящихся в равновесии с бинарной смесью бензола и толуола при 290° С, заимствованный нами из сборника задач Л. В. Корчагина [3]. Для вычисления состава паров при температуре 290° С, находящихся в равновесии с жидкостью, содержащей х± = 0,53 моля бензола и Х2 = 0,47 моля толуола, автор [31 использовал следующие данные: Критические температура, °С давление, am упругость пара при t = 290° С Бензол . . . ./кр = 288,5 Р1ф = 47,9 рг = 49.2 am Толуол . . . Лкр = 320,6 Лф = 41,6 jo2 = 2Sf4 am Из этцх данных для бензола: , _ _Т_ _ 290 + 27.4 _ 563_ _ , Ткр- 288,5 + 273 ~ 501,5 "~ '! Коэффициент активности, найденный при помощи этих данных do кривым рис. 1, Yx = 0,64, откуда летучесть бензола /ri= Yi ¦ Pi = 0,64 - 49,2 - 31,5 am. Таким же образом находим для толуола: я = Щ = 0,684 и # - Ц = 0,95, откуда, по тем же кривым (см. рис. 1), коэффициент активности У2 = = 0,70 и летучесть толуола fp2= У*'Р2= 0,70 ¦ 28,4 = 20,0 am. Для определения состава паровой фазы необходимо знать общее давление Р паров бензола и толуола при заданной температуре, т, е* при 290° С. Очевидно, что верным будет то значение Р, при котором S/i + У2 = 1- Предположим в первом приближении, что общее давление равно 39,4 am. Тогда летучесть бензола: л' = 39,4. = о,82; О = 1,001; Г = 0,71; /р = 28,0 12 Заиаа 119.
178 Глава VI и летучесть толуола: л" = |^| = 0,947; fl = 0,95; Г = 0,60; /р = 23,6. Из этих данных, пользуясь уравнением F2в) находим, что моляр ная доля бензола в газовой фазе равна v _ Ух- я молярная доля толуола ^ ¦ fPt _ 0,47 ¦ 20 2/2 ¦= —^- - 23,6 откуда 2/1 + 2/2 = 0,596 + 0,398 = 0,995 ^ 1. Следовательно, выбранное в первом приближении общее давление паров бензола и толуола, при 200° С, Р = 39,4 am весьма близко к действительному. В заключение приводим сравнение состава паровой фазы, вычисленного по методу Ньютона и по закону Рауля с экспериментальными данными. Состав паровой фазы бензол + толуол при температуре 290° С и под давлением 39,4 am: Молярные доли бензола, ух толуола, у2 Опыт 0f604 O,39fi Расчет по Ньютону . . . 0,596 0,398 Расчет по Раулю .... 0,661 0,339 Это сопоставление показывает, что совпадение данных, вычисленных по коэффициентам активности, с экспериментальными вполне удовлетворительное. Результаты расчета по закону Рауля совпадают с экспериментальными данными значительно хуже. Расчет константы равновесия реакции синтеза метанола Константа равновесия реакции синтеза метанола из водяного газа СО (г) + 2Н2 (г) = СН3ОН (г) ари температуре 300° С и атмосферном давлении равна: Кр = 2,32 * 10~4; критические температура TKV и давление Рнр (в am)'. Т Р Окись углерода СО .... 134,1 35 Водород Н., 32,2 12,8 Метанол СНаОМ 513 78,7 Вычислить константу равновесия указанной реакции для давления 300 am. Определяем приведенные температуру и давление для окиси углерода, водорода и метилового спирта.
Химическое равновесие в неидеальных газовых системах 179 Окись углерода: « Т 300 + 273 _ _573_ Гкр 134,1 134,1 Я — — ^ 0,0/. Водород: Т 573 "~ 32,2 + 8 ~~ 41,2 Р 12,84-8 20,8 Метиловый спирт: = 7\~ = 513 ~ ' ' " — р 78 7"°'° Кр lui' Пользуясь графиками (рис. 2 и 3), находим коэффициенты активности соответственно равными для окиси углерода: yc0 — 1Д4; для водорода: YH = 1,11 и для метилового спирта: Ychsoh = 0,38, откуда: 0,38 п МГ7 V v v2 1,14-l.il2 "СО уН'2 II Расчет выхода этилового спирта при гидратации этилена при температуре 350° С и под давлением 100 am Константа равновесия реакции гидратации этилена при атмосферном давлении и температуре 350° С равна Kj = /с2п8он _ = 0,00135. 'С2Н4 * Вычислить Константу равновесия указанной реакции для давления 100 am и выход этилового спирта, приняв что: ° кР к *V am Этилен €2Н4 282,5 50,7 Вода Н2О 647 217,7 Этиловый спирт С2НБОН 516,2 63,1 Рассчитываем приведенные температуры и давления. Этилен _ 350 4-273 _ _623_ _ _ 100 _ U ~ 82У5 282.5 " Д^' Я ~ 50,7 ~ 1 1>ода ~" 647 ~" ' ' ~~ 217,7 ~ u 12*
180 Глава VI Этиловый спирт Пользуясь графиками (рис. 2 и 3), находим: =°.97; YHlO=0,81 и YC2Hs0H = 0,73, откуда _ 073 К Yc2H« • Yhi0 ,97-0.81 - Ap=4=» =0,00145. Приняв, что до реакции в смеси содержалось этилена 1 моль и воды 1 моль, а после реакции образовалось х молей этилового спирта, находим, что в равновесной смеси должно содержаться этилена 1—я, воды 1 —х и спирта х молей. В таком случае: п где Р — общее давление в системе. Подставив в последнюю формулу вместо Kv ее численное значение, т. е. 0,00145 и Р= 100, получим К - ;)С2НБои = хРB-х)* хB-х) Р <2*)<l)"P" (lz)*P = 1 ± V^h^l= 1 ± Содержание паров этилового спирта в равновесной смеси, в объемных процентах, х ¦ 100 0,068 ¦ 100 о _ 0/ и содержание этилового спирта в водно-спиртовом конденсате, в весо вых процентах, 2 ~ 18 + 28 • а: ~ 18 : 2S ¦ 0,068 ~~ 10'1 /0 ' 10. РАСЧЕТ КОНСТАНТ РАВНОВЕСИЯ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ О СЖИМАЕМОСТИ Я. С. Казарновский, И. П. Сидоров п Д. Б. Казарновская *) предложили более точный расчет констант равновесия реакций, протекающих при высоком давлении. Однако, имея в виду, что в общем случае точное *) Я. С Казарновский, И- ]]¦ Сидоров, Д. П. К а з а р п о в- с к а я. Труды Государственного научно-исследовательского и проектного института .азотной промышленности. Вып. VII, стр. 21 A957). Госхимиздат, Москва.
Химическое равновесие в неидеалъных газовых системах 181 вычисление химического равновесия при высоком давлении является весьма трудоемкой задачей, авторы решили такую задачу применительно к частному случаю, когда исходные компоненты газовой реакции IL + тМ + nN ^ qQ + rR + sS F3) находятся в стехиометрическом соотношении. Естественно, что в этом частном случае, независимо от глубины превращения, и конечные продукты реакции также находятся в стехиометрическом соотношении. Следовательно, в результате реакции изменяется соотношение только между начальными и конечными компонентами. Авторы считают, что в этом случае многокомпонентную реакционную систему можно рассматривать как «двойную», в которой концентрация «одного компонента» определяется суммированием мольных долей исходных веществ, а концентрация «другого компонента» — суммированием мольных долей конечных веществ»; так как и jsj = jy -f- JV -\- N +.,. F4) Опуская детали вывода конечного уравнения, укажем лишь, что в результате авторы получили: \пК = 1 (Ц+т+. . .) /(^^/(f4 F5) 0? и, обозначив далее: - ВТ тт — ВТ т7 нашли, что: _ ^<з' ^ • • • _ = pAnNQ' F6)
1S2 Глава VI где 2 J + m -f- . . . l M Таким образом, Я. С. Казарновский, И. П. Сидоров и Д. Б. Казар- новская показали, что «в случае стехиометрического соотношения компонентов исходной смеси точное определение равновесного состава реакционной смеси не требует знания парциального мольного объема и соответственно летучести каждого отдельного компонента». Для решения задачи необходимо только определить среднее значение парциальных мольных объемов смесей исходных Уг и конечных V2 компонентов в заданном интервале давлений и составом. Для этой цели необходимо для каждой температуры измерить сжимаемость четырех — пяти составов «двойных» смесей, а также отдельно — исходных и конечных компонентов в заданном интервале давлений. Результаты подобного рода измерений и расчетов применительно к реакции синтеза метанола и;* водяного газа СО + 2Н2 т± СНзОН, выполненных Д. Б. Казарновской, приведены в главе XVI настоящей монографии. ЛИТЕРАТУРА 1. Дж- Р. П а р т и н г т о н, А- В. Р а к о в с к и и. Курс химической термодинамики. Госхимтехиздат A932). 2. А. Эйкеп. Курс химической физики. Вып. 1. ОНТИ A935). 3. Л. В. Корчагин. Краткий сборник примеров и задач по химической термодинамике. ГУУЗ — НКХП — СССР. Днепропетровск A940). 4. У л и х. Химическая термодинамика. ГХТИ, Л. A933). 5. G. N. Lewis, M. Randall. Thcrmodinamic und die frie Energie chemischer Substanzen. Wien A927). 6. E. P. Bartlett. J. Am. Ch. Soc. 49, 687, 1955 A927). E. P. Bartlett, H. L. Cupples, T. H- T г e m e а г n. J. Am. Ch. Soc. 50, 1275 A928). 7. Vander Waals, Kohnstamm. Lehrbuch der Thermidinaraik. Band II. Leipzig A912). 8. R. H. Newton. Ind. Eng. Ch. 27, 302 A935). 9- R. H. Newton, B. F. Dodgc. Ind. Eng. Ch. 27, 577 A935). 10. L. J. G i 1 1 e s p i e. J. Math. Phys. Mass. Inst. Tech. 4, 84 A925). 11. А. Т. Larson. J. Am. Ch. Soc. 46, 367 A924).
ГЛАВА VII СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ВВЕДЕНИЕ Теоретические основы и методика расчета термодинамических величин и химических равновесий по молекулярным данным в настоящее время достаточно широко освещены в отечественной и зарубежной печати, в частности в ряде учебников, монографий, справочников [1 —14], а также в некоторых обзорных работах, например [15—17]. Поэтому мы ограничимся здесь лишь весьма кратким изложением основных формул, необходимых для расчетов, и примерами, иллюстрирующими технику вычислений. Энергию молекулы, распределенную по различным степеням свободы, можно разделить (условно) на две части, непосредственно не связанные между собрй: энергию поступательного движения и (так называемую) внутримолекулярную. Внутримолекулярная энергия складывается из: 1) энергии вращения молекул, 2) энергии колебания атомов, 3) энергии возбуждения электронных уровней, 4) энергии, обусловленной различием ориентации спинов ядер атомов и 5) «нулевой энергии» — энергии вещества при 0° К, которая включает энергии химических связей и нулевую энергию колебаний атомов. В некоторых случаях необходимо учитывать энергию вращения групп атомов друг относительно друга; эти особые случаи будут рассмотрены ниже. 1. ОДНОАТОМНЫЕ МОЛЕКУЛЫ Термодинамические функции одноатомных газов, соответствующие трем степеням свободы поступательного движения, связаны с температурой и молекулярным весом следующими уравнениями: о Я гт ° ДТ1' (\ \ и поступ — ~2~ » 1-U "поступ ~2 ' VW = 4-Я; ¦ C) D) 5" 2
184 Глава VII = у R In M + A i? In 71 - 2,314; E) 2. ДВУАТОМНЫЕ И МНОГОАТОМНЫЕ МОЛЕКУЛЫ В первом приближении можно считать, что различные формы внутренней энергии независимы друг от друга. В таком случае, если пренебречь влиянием электронной энергии и спинами ядер, вычисление термодинамических функций для линейных молекул можно осуществлять при помощи следующих уравнений: К \ + и°нолеб = \ Т; G) Н° ~ U°° =--ГВТ + (^«олеб - <*W) Т- (8) S* = -|- Н Id М + -|- R In Г + Л In / - R In a* + 5колеб + 175,353; (9) 1 + -l-R\nT+ Rlnl — Rlno* + + Л In Окмвв + 168,398; A0) Ср = ~2~ R -\~ Сколеб* A1) Для многоатомных молекул, атомы которых не располагаются вдоль прямой линии, энергия вращения связана с тремя моментами инерции /i, /2 и /з (в общем случае они не равны между собой). Для подобного рода молекул пространственной формы: U0 - С/о = 3RT + (Slone6 - Ф°колеб) 71; A2) Но - ul = ART + (^Mee - Ф°коаёа) Т- A3) ; : A4) = -|- i? In Д/ + 4i? In 71 + -L i? In (/x ¦ /2 • /3) + + SmumM — R In o* -f 265,329; A5) n7 + i?ln(/1/2/3) + + Л In С?колеб - R In o* + 257,354, A6) где Л/ — молекулярный вес; /« и /3 — моменты инерции;
Статистические методы расчета термодинамических величин 185* а* — число симметрии; — колебательная доля энтропии; — колебательная доля потенциала; — то же, теплоемкости; — «сумма состояний». В сложной молекуле характеристические частоты различных колебаний, как правило, не равны друг другу и «колебательная сумма состояний» молекулы, обладающей % колебаниями, которые в первом приближении можно считать независимыми гармоническими колебаниями, равна произведению сумм состояний для отдельных колебаний: Чгколеб = ч/колеб # Чгколеб- • • Чгколеб4 A7) Тогда: х у"»° V4* /"»i . (А о\ ^колеб — ^j Ьколеб» V1OA *5*колеб = 2j ^колеб; A9) к Фколеб = 2 Фколеб- B0> 3- ВЫЧИСЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ Для двуатомных молекул момент инерции вычисляется по уравнению Го, B1> где г0—расстояние между атомами, см; и т2 — массы атомов 1 = И ПЪл = М2 6,0228-1023 2 6,0228 • 10аа ' i и М2 — атомные веса, например, для кислорода Мх = М2 = 16; го= 1,20739-10"8 см; т — 166 \ 907^Q2-10~16 — 7 ~ A6+ 16)-6,0228-1023 1'zu/oy 1U - 256-1,207392 лп-39 i - 32-6,0228 -10 =1 Произведение /х • /2 • /з главных моментов инерции сложных молекул, у которых направления главных осей не являются явными^ можно вычислить по методу пар моментов.
186 Глава VII Для жестких молекул произведение главных моментов равно детерминанту пар моментов: + С = V m. ST -D B — F — E-F С B2) ~~ ~ж (S miZi w — масса; яч, у» и jsi — декартовы координаты г-того атома. Система координат может начинаться из любого места внутри молекулы, направления осей произвольны. Пример. Расчет произведения главных моментов инерции хлористого винила. Размеры и конфигурация молекулы СН2СНС1 характеризуются следующими величинами: Расстояние С—CI 1,69 А, угол (НСН) 120°, С-С 1,38 А, угол (CGC1) 122°, G-H 1,08 А. Для подсчета координат атомов строим по этим данным скелет молекулы; направления координатных осей выбираем так, чтобы максимально упростить расчет. Пусть, например, ордината проходит через Н — атомы группы СН2, -а абсцисса через атомы С—С, тогда, пронумеровав атомы, как указано -на рис. 1, получим: Уг = -1,08 • sin 60° = —0,935, Уъ = у*= 0,935; 2/4 = —1,69-sin58°= 1,43, л6 = 1.08-sin30° = 0,54; хь = 0,54 + 1,37 - 1,92, х3 = 1,92 + 0,54 = 2,46; х± = 1,92 + 1,69 - cos 58° = 1,92 -f 0,8956 = 2,82.
Статистические методы расчета термодинамических величин 187 Остальные координаты равны нулю. Массы атомов вычислим, разделив соответствующие атомные веса, выраженные по химической шкале масс, на число Авагадро N = = 6,0228 . 1023. Для рассматриваемой в данном случае плоской молекулы хлористого винила формула B2) упрощается (zi~ — 0) следующим образом: т{у\ Атом Н С G1 Атомный вес 1,008 12,010 35,457 У Масса 0,1673 1,9938 5,8864 атома •103 • ю-23 ¦ ю-23 \2 «~х В = 1 Рис. \. Скелет молекулы хлористого винила. \2 I i Поэтому А — D — 0 - D В 0 0 О С = (Л Для последующего расчета определяем, что: mci ~ C-0,1673+ 4-12,010+ 5,8864) = 10,3759-10 -23 Подставляя соответствующие значения масс атомов и их коорди нат в уравнение
188 Глава VII находим А = ИнУ| + тпУ\ + тиУ\ + >пс<У\\ - -JT\-тпУ1 = 10,1673 • 10~23 (- 0,935 • 10~8J + 0,1673 • 10~23 • @,935 • 10"*)* + 0,1673 ¦ 10~23 @,935 • 10~8J + 5,8864 • 10~23 A,43 • 10~8J] - /ю-23 t0f1673' 10~23 (" °'935' 10~8) + °'1673 ХО,935-Ю-8 + 0,1673-10~23-0,935 10~8 +5,8864-10~23 х X (- 1,43 • 10~8)J2 - 3 • 0,1673 • 10~23 • 0,9352 ¦ 10~16 + + 5,8864-10~23 • 1,43*. 106 — - 1 _23 [0,1673 -Ю-23• 0,935-10~8 + 5,8864-10~23 х X 1,43 • 10~8)]2 = 0,4388-109 + 12,0371 • 1(ГЯ9) — _ @,1564 • 10~31 —8,4175 • 10~31K _ 10,3759 ¦ 10~23 ~~ = 12,4759-10~39 — 10,3759-10-23 = 12,4759 • 10~39 — 6,5773 • 10~39 = 5,898 • 10~39. Аналогичным образом находим, что 1-39 = E5,768 — 46,521) ¦ 10~jy = 9,247 • 10—*. V D = V nwayi - -L- (V niiXi) { V miyt, = г = (-23,419 + 17,571) • 109 = -5,848 ¦ Ю9. И окончательно: = E,898 + 9,247) E,898-9,247 — 5,8482)-109 ¦ 10~78 = 15,145 E4,5388 - 34,1991) • 10~117 = = 15,145- 20,3397- Ю^117 = 3,08-10~115 г3см6.
Статистические методы расчета термодинамических величин 189 Пример. Расчет произведения главных моментов инерции этана. Расстояние С—С 1,54 Л Расстояние С— Н 1,09 А Углы HGH 109°4б' тетраэдрические. Строим скелет молекулы этана и, выбрав середину связи С—С за начало координат и положительные направления осей х, у и z, обозначенные соответствующими буквами на рис. 2. Для нахождения координат атомов решаем прямоугольный треугольник ABC, в котором AB = = 1,09 и угол ВАС=Ь4°53\ и треугольник ВСЕ, у которого угол ВЕС = 30°- z — координаты атомов 1, 2, 3 и 6, 7, 8 (численно равные и противоположные по знаку координатам атомов первой группы) можно найти, прибавив к О А малый катет прямоугольного треугольника AED, две остальные стороны которого известны. Вычисленные таким способом координаты всех восьми атомов молекулы этана соответственно равны: У z -0,515 -1,13 1,029 —1,13 —0,515 —1,13 0 -0,77 0 +0,77 0,515 +1,13 —0,515 +1,13 -1,029 +1,13 Рис. 2. Скелет этана. молекулы № атома 1 2 3 4 5 6 7 8 X 0,892 0 — 0,892 0 0 0,892 — 0,892 0 Подставив эти координаты атомов и массы тн = 0,1673-10 -23 ~23 и тс = 1,9938 -10~23 в формулу B2), получим: = 4,184; I ™ Wt . I 'f , J_ It 1 — Л |1г~ъ11" О — , Uli \X{ "р ifi j — ijUOLJ, i откуда /r/2-/3-4BC=18,56-1017 г*см*. 4. ВРАЩЕНИЕ ГРУПП АТОМОВ ВНУТРИ МОЛЕКУЛЫ Существование устойчивых цис-транс изомеров у этиленовых углеводородов; и отсутствие таких изомеров у предельных углеводородов, по мнениф Вант-Гоффа, объясняется тем, что для предельных углеводородов возможно свободное вращение атомных групп вокруг связи С—С.
190 Глава VII Однако, результаты расчетов термодинамических величин для предельных углеводородов, выполненных в предположении о свободном вращении групп атомов вокруг связи С—С, не согласуется с опытом. Например* вычисленная величина энтропии этана для 298° К отличается на 1,57 кал/град -моль от найденной экспериментально, полученной из. измерений зависимости теплоемкости этана от температуры п широком интервале температур. Это расхождение, превышающее ошибку опыта примерно в десять раз, было объяснено тем, что вращение метильных групп вокруг связи С—С происходит не свободно, а заторможено с потен- циалом торможения порядка 3000 кал/моль. Торможение вращения группы около С—С связи является следствием взаимных влияний атомов вращающихся групп. во B0 180 т ZkO 300 360е Рис. 3. Схема вращения метильных групп в молекуле этана. Рис. 4. Кривая зависимости потенциальной энергии от угла поворота метильных групп этана. Вращение метильных групп этана будет свободным только и томг случае, когда можно пренебречь взаимодействиями атомов водорода раз- пых групп СН3. Этот случай осуществляется при температурах значительно выше комнатной, когда энергия, приходящаяся на вращение вокруг связи С—С, превосходит величину тормозящего потенциала. При более низких температурах эффект взаимодействия атомов водорода полностью проявится, и ориентировка, схематически изображенная па рис. 3 av окажется предпочтительной перед ориентировкой 3 б из-за отталкивания атомов водорода верхней группы СНз (центры атомов изображены кружками) и нижней, расположенной под плоскостью рис. 3 (пунктирные кружки большего диаметра). Плоскость рис. 3 перпендикулярна связи С—С и делит ее пополам. Очевидно, что при полном повороте, например, верхней группы СНз относительно неподвижной нижней группы СНЭ из положения «а» осуществляется три ориентации «б)> и три ориентации «а»- Так как при ориента- циях «а» атомы водорода двух групп СН3 будут наиболее удалены, а при ориентациях «б» наиболее сближены, то кривая зависимости потенциальной энергии от угла поворота, начавшись с минимального значения,. пройдет через три максимума и два минимума (рис. 4). Для приближенных расчетов можно Припять, что потенциальная энергия связана с углом поворота ф и своим минимальным .значением Fo следующим соотношением т/ 1 т/ /ji \ (с)'\\ где п — число максимумов при полном обороте. Точная форма связи между V и VQ в общем случае неизвестна, Зависимость потенциальной энергии от угла поворота далеко не всегда подчиняется такой простой формуле, как для этана. В общем случае
Статистические методы расчета термодинамических величии 191 необходимо учитывать не только взаимодействия атомов соседних групп, но и более сложные формы силового поля молекулы, которое стремится определенным образом ориентировать каждую группу относительно остальных групп. Часто не все максимальные значения V оказываются одинаковыми. Например, вращение гидроксильных групп в молекуле Н2О2 тормозится потенциалом, кривая зависимости которого от угла поворота проходит через два максимума, причем один из них вдвое ниже другого. Не останавливаясь на различных методах определения VOf которым посвящен ряд статей [18, 19], отметим лишь, что VQ можно найти по величинам энтропии при известных собственных частотах колебаний и по данным о зависимости дипольного момента от температуры. Питцер [20] предложил приближенный метод вычисления термодинамических функций молекул, в которых внутримолекулярные вращения тормозятся с потенциалом в несколько ккал/молъ. Если 7ту->1> то к термодинамическим величинам, вычисленным обычным методом (т. е., без \чета энергии внутреннего вращения), прибавляют ^заторм. вр * -"заторм. вр И Ьзаторм. вр ^ ^эаторм. вр. Расчет осуществляется с применением уравнений: Ш ^ " 1U U,7o7 ] (^своб. вр ^заторм. вр) i 'заторм. вр — вр — Фзаторм. вр)- B5} Здесь /пр — приведенный момент инерции, связанный с моментами инерции двух групп соотношением ^пр = —f—V-f— 5 B6) Jl ~Г J2 п — число максимумов тормозящего потенциала па один полный поворот. ВелиЧИНЫ (*bCBOf). вр *Ьзаторм. вр)? (^своб. вр " ^заторм. вр)т ^aaTOiiM. bj>' ^заторм. вр приведены в табл. 1 — 6. Более строгое решение задачи о вычислении термодинамических функций молекулы, состоящей из остова и нескольких симметричных волчков, было дано Кроуфордом [21]. В работе Кроуфорда [21 ] было применено выражение для потенциальной энергии волчков F0(l-cos niqu). B7> i=t Позднее Питцер и Гвинн [22], предположив аддитивность потенциальной энергии волчков, приняли т=\
192 Глава VII и составили новые таблицы для вычисления термодинамических функций заторможенного волчка. Эти таблицы пригодны также и для вычисления термодинамических функций молекул с несколькими волчками. Все таблицы с данными, необходимыми для расчетов термодинамических функций, приведены в настоящей главе. Желающим ознакомиться более детально с теорией вопроса, обоснованием формул и принципами, положенными в основу при составлении табл. 2, рекомендуем обратиться к оригинальной литературе, цитированной в начале настоящей главы, в частности к работам В. М. Грязыова и А. В. Фроста [12], И. Н. Год- нева [И] и др. 5. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ДВУАТОМНЫХ МОЛЕКУЛ Как уже было показано выше, вычисление термодинамических функций двуатомных молекул в первом приближении может быть осуществлено по уравнениям G —11) и с помощью табл. 2. В указанной таблице даны численные величины термодинамических функций при различных значениях —г, где G — характеристическая температура 0= -~-(Oi = 1,4384 ац; B9) Т — температура, СК, (О{ — частота колеоании, см Пример. Расчет термодинамических функций азота. Для молекулы азота: @ = 2359,6 см~{\ /0 = 13,84- 10-ло г -см\ а* =2. Так как по уравнению B9): О = 1,4384 о)Ь то характеристическая температура для молекулы азота Г) ^ 1,4384-2359,6 = 3394. Для температуры 300° К и 1000° К соответственно: Так как уже при -^ =10; Фкшк-б =0,000; 5,„шеб = 0,001 и = 0,009 (см. последние три графы табл. 1), то для температуры 300° К, т. е. при ^г=11,31| можно с большей степенью приблюке- ния принять, что колебательные доли потенциала, энтропии и теплоемкости для молекулы азота при этой температуре равны нулю. При температуре 1000° К: -=- = -—— = 3,394. Округлив эту послед- J lUUU
Статистические методы расчета термодинамических величин 193 нюю величину до 3,40, находим для этого значения -=г следующие величины потенциала энтропии и теплоемкости (см. табл. 2): Фнолеб =0,067; ^колеб =0,301 И С*олеб =0,820. Подставляя в уравнения (9), A0) и (И) численные значения молекулярного веса азота Л/= 28,016; температур 300° и 1000°; момента инерции /0 = 13,84-10~40; числа симметрии а* = 2; газовой постоянной R — 1,98714; находим: S* = A R In М + \ Aln 71 + /?1п / - Alna* + + 175,353 = A/?ln28'016 + 4-/?ln300 + Я1п13,84-1С + 0 +175,353 = -|-4,57561g 28,06+ -|- 4,5756 lg 300 + + 4,5756 Ig 13,84 ¦ 10~40- 4,5756 lg 2 + 175,353 = = 6,863401,448 + 16,0146 ¦ 2,477 +4,5756-1,141 — 40 • 4,5756 - —4,5756 ¦ 0,301 + 175,353 = 9,9382 + 39,6681 +5,221 —183,024 - 1,377+ + 175,353 = 45,7793 или после округления S3m = 45,78. По уравнению (9) Ф'зои = |Л]пМ + уЛ]пГ + Д1п/ - Д1па* + Л1п<?колеб + 168,398 после аналогичных подстановок находим: Фш> = 9,9382 + 39,6681,+ 5,221 - 183,024 — 1,377+ 168,398 = 38,8243; Фзоо = 38,82. , И, наконец, по уравнению A1) ^ 4 + 0 =6,955. Пользуясь теми жо уравнениями, можно легко вычислить числеп- ные значения термодинамических функций и для температуры 1000° К; так: Slow = 6,8634 lg 28,016 + 16,01461g 1000 + 5,221 — 183,024 - 1,377 + + 0,301 + 175,353 = 6,8634 -1,448 +16,0146-3,000 + + 5,221 — 183,024 — 1,377 + 0,301 + jt 75,353 = 9,9382 +48,0438 + + 5,221 - 183,024 — 1,377 + 0,301 +175,353 = 54,456; 13 Заказ 119.
194 Глава VII = 54,46; = 9,9382 + 48,0438 + 4,221 — 183,024 - 1,377 + + 0,067 + Iu8,398 = 47,267; Ф](@0 = 47,27; 'PJOGU = 6,955 + 6\;олео = 6,955 + 0,820 = 7,775; /r j _ 7 77 ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ МНОГОАТОМНЫХ МОЛЕКУЛ Как уже было указано выше, нычисление термодинамических функций многоатомных молекул может быть осуществлено с помощью уравнений A2), A3), A4), A5) и (IG). В качестве иллюстрации подобного рода вычислений ниже приводится пример расчета термодинамических функций этилена. Пример. Расчет термодинамических функций этилена. Молекула этилена плоская, число симметрии о* = 4, главные моменты инерции: 1Х = 33,85- Ю0; /2 = 28,09 - 10~AU; /3 = 5,75 • 10"A° г -еж2; их произведение: J1 ¦ /2 ¦ /3 = 33,85 • 28,09 • 5,75 ¦ 10~120 = 5,466 • 10 п г3 -еле6. Частоты колебаний о)г молекулы этилена, соответствующие им ха* рактсристические температуры 0 = 1,4384 <Oi и величины ФКол<о 7 ^!ю юо и Скалео Для температуры 71 = 298,16 °К, найденные ипториоляцисм! с помощью формулы C0) по данным табл- 2, приведены и табл. 1. Таблица J Основные частоты колебании молекулы этилена и соответствующие значения Ф° €ОЛоб и 825 943 949,2 955 1055 1342,4 1443,9 1623.3 2989.4 3019,3 3069 3105,5 fli H8G.G8 1:550,41 1305,33 1431,21 1517,51 1930,91 207E,91 2334,96 4299,95 4342,96 4414,45 4450,95 298,1E 3,980 4,549 4,579 4,800 5,090 6,470 6,966 7,831 14,422 14,5E6 14,806 14,947 У1 == колеО 0,038 0,025 0,0205 0,016 0,013 0,003 0,0015 0,001 0 0 0 0 0,118 °колсо 0,188 0,118 0,115 0,096 0,075 0,023 0,016 0,007 0 0 0 0 0,637 Г° колес 0,611 0,444 0,436 0,383 0,321 0,130 0,092 0,049 0 0 0 0 2,466
Статистические методы расчета термодинамических величин 195 Для нахождения численных значений термодинамических функций о ™ в ер С о ™ в при промежуточных значениях -^Jq- » например, С^-опео при ——— = = 3,98, iK1 содержащихся в табл. 2, применим интерполяционную формулу Ньютона ± ±-2)A4jv C0) t(tl)AiJo + которая позволяет найти fx, xo<x<xi, если известные значения /(xi)' /(^2) и т- Д-> причем xx = xQ + h и т. д. Величина k называется ступенью таблицы, величины Ау0, А2у0, А3г/0 — первой, второй и третьей ра:шостью соответственно: г/о = д г/i — /о. А3г/0 = А2 г/х — А2г/0 и т. д. нолсб 3,8 4,0 4,2 4,4 0,671 0,604 0,542 0,484 —0.067 —0,062 —0,058 0,005 0,004 В данном случае ступень таблицы /г = 0,2 D,0 — 3,8 = 0,2; 4,2 — — 4,0 — 0,2 и т. д.); периыо разности отрицательны, а вторые настолько велики, что использовать при интерполяции третью и последующие пот смысла. Найдем теперь I — фазу значения аргумента: 3,98 - хо + th - 4,0 -Ь /0,2; 3,98 - 4,0 _ —0,02 _ _п , 0,2 ~ 0,2 ~ U?1" В качестве х0 при этом выбирается та величина табличного аргумента (для табл. 2, 0/7), которая наиболее близка к интересующей нас величине; в данном случае хо = 4,00. Делая теперь соответствующие подстановки у о — /(яо) = 0,004, / ^ = = — 0,1, Ауо ~ 0,067 и Л2?/о = 0,005 в формулу C0), находим f(x0 + th) =уо+ tbyo+ ±t(t - 1) А2уо = /C,98) = 0,604 + -f (-0,1) (-0,067) + -L(-0,l) (-0,1-1) '0,005- 0,604+0,0067 + 0,5- -0Д1 ¦ 0,005 - 0,604 4- 0,0067 -f 0,001275 =-¦ 0,610975. Или после округления при Ь/Т ~ 3,98 Сополев — 0,611. Аналогичным обрагюм вычислены и все остальные цифры четвертого, пятого и шестого столбцов табл, 1. В отличие от двухатомных молекул, где имеется только одна частота, здесь необходимо производить вычисления для каждой частоты отдельно, а затем выполнить суммирование. Результаты суммирования по всем частотам колебаний приведены в последней строке табл. I. Подставив в уравнения A4), A5) и A6) величины М = 28,052, произведение главных моментов инерции: 13*
196 Глава VII 11J2' I3 = 5,466 ¦ 10 m и число симметрии а* = 4, получим, что при температуре Т: Ср = АР -\- Сколеб = 7,9486 + <?колгб \ C1) Я0 = 6,8634 ¦ 1,44796 + 18,3024 lg T + 2,2878 ¦ 0,73767 — — 2,2878 -117 Ч- ^аолгб — 4,5756 • 0,60206 + 265,329 = = 9,938 + 18,3024 lg Т+ 1,688 - 267,673 + S*mim - 2,755 + 265,329 = = 18,3024 lg Г + ^ол,б +6,527 ИЛИ S°T =i 18,3024 lg Г + Алео + 6,527. C2) Аналогично находим, что фот = 18,30241g Г+ А]п^Н0ЛСб -1,428. C3) Подставив теперь в уравнение C1) из последней строки табл. 1 численное значение С°иолеп = 2,466, а в уравнения C2) и C3) вместо Ig Т его численное значение lg Т = lg 298,16 = 2,47445, а также ^нолеб = 0,638 и Фколеб = 0,118 соответственно, находим окончательно cS298.ie =: 7'9486 + 2,466 = 10,4146; ^298,16 = 45,288 + 0:637 + 6,527 = 52,453; 0208,16 = 45,288 + 0,118 — 1,428 - 43,978. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ МНОГОАТОМНЫХ МОЛЕКУЛ С УЧЕТОМ ЗАТОРМОЖЕННОГО ВНУТРЕННЕГО ВРАЩЕНИЯ Как уже было отмечено в параграфе 4 настоящей главы, при вычислении термодинамических функций сложных многоатомных молекул таких, как этан, пропан и другие парафиновые углеводороды, метанол, этанол, ацетон, диметилацетилен, а также многие другие молекулы, для которых врздоояшы вращения отдельных групп атомов (например, метильных) относительно друг друга, необходимо учитывать поправки на заторможенное вращение. Ниже приводятся примеры подобного рода расчетов. Пример. Расчет теплоемкости этана. Расчет осуществляем для температуры Т = 298,16° К, имея в виду, чго при данной температуре Ск0лео =2,621. Тогда Р298 16 " ~*~ ^колеб "F ^заторм. вр C3) ИЛИ СР2Э8(и> = 7,9486 + 2,621 + С°аторм, вр. C3а)
Статистические методы расчета термодинамических величин 1O7 Далее, принимая, что для молекулы этана потенциал торможения VQ = 2750 кал/моль число максимумов п = 3, а приведенный момент инерции метильиых групп /Гфив = 2,65- 10~40 г- см2, находим: Fo 2750 5- = 4,64- RT 1,98714-298.16 10~36л2 Ю~Я6-32 9-Ю4 - = 12,35. 'лрив 2750- 2,65- Ю-40 2750-2,65 Пользуясь табл. 6, в результате двукратной линейной интерполяции определяем, что С|аторм. вр = 2,02. И, наконец, в результате подстановки этой величины в уравнение C3а) получаем С;29816 = 7,9486 + 2,621 + 2,02 = 12,5896 и после округления = 12,59 кал/град * моль. Ср998 16 Пример« Расчет энтропии этана. Без учета заторможенного вращения энтропия этана может быть вычислена по уравнению A5) S^ = ~R In M + AR In T + \ R In (Л - /а - 'з) + + ^нолеб -Д1ПО* + 265,329. При расчете принимаем *У?олеб =0,660 кал/г рад • моль при температуре 298,16° К; произведение главных моментов инерции /1*/2/3 = = 18,56-10117 г*-см*. После подстановки этих величин в уравнение A5), а также молекулярного веса этана М =30,068 и числа симметрии а* = 6, получаем ^§98.16 = 18,3024 lg 298,16 + 0,660 + ^аторв-. ьР + 7,142 = = 18,3024-2,47445 + 0,660 + ^аторм. вр + 7,142 = 45,288 + 0,660 + + ^латорм. вр + 7,142 = 53,09 + 5Sp- A5а) Как было показано в параграфе 4 настоящей главы, = R (-J- In Т + ±- In /пр -10«- 0,767) - o. вр Подстановка соответствующих величин в B4) дает -%™,1ы. вр - 1,98714 D" In 298,16 + 4" ln 2'65 ~ 1п 3 ~ °'767) ~ - №.06. в, - Заторы. В])) = 2,2878 • 2,47445 + 2,2878 • 0,42325 - — 4,5756 ¦ 0,47712 — 1,98714-0,767 - (S°ceq6. В1, — SU™*. nP) =
198 Глава VII = 5,661 + 0,9683 — 2,1831 - 1,5241 -(S°CBo6. Bp — В результате двукратной лилейной экстраполяции по табл.3, так же. как и в предыдущем примере, определяем (*-*своП. вр ^заторм. вр) = 1,15. Подставив эту величину в уравнение B4а), находим *$заторм. вр = 2,92 — 1,15 = 1,77, а эту последнюю — в уравнение A5а) ^2u8.ig = 53,09 + 1,77 =¦ 53,86 кги/грпд ¦ моль. Пример. Расчет энтропии ацетона. Молекула ацетона состоит и;* остова (СО) и двух волчков, т. е. двух метилышх трупп (СНЯ), вращающихся покруг cii>r:icir С—С. Для этой молекулы потенциальный барьер Vo — 100-П кал/лкиъ^ число максимумов п = 3, иролзисдекпс главных моментов инерции /г-/а - /з = 1519,9 • - 10 ~и7г3слг6, прпиодеинып момент инерции вращегшя одной мстильноп группы отпосителыго остальной части молекулы с прин = 5,09 ¦ К)-4" г/см2. Имея в шгду, что число симметрии а* ¦--- 2, молекулярный нос ацетона М — 58,081 и колебательная доля энтропии при Т = 500° К раина 6"°600 = 8,79 кал/град-моль, определяем по уравнению AП) •S'oou = 4- R In Л/ + 4Д In Т 4- -L R In (/j • У2 • /3) + S[(UJie6 - R In a* + + 265,329 = ^-Д In 58,081 + 4/Пп500 + -~ П\л 1519,9-1017+ + 8,79 — R In 2+ 265,929 = 6,8034 lg 58,081 + 18,3024 lg500 + + 2,28781g 1519,9 — 2,2878 • 117 + 8,79 — 4,5756 Ig2 + 265,329 = = 6,8634-1,76349+ 18,3024-2,09897 + 2,2878-3,18184 —2,2878 :,117 + + 8,79 — 4,5756 • 0,30103 + 265,329 = 12,1035 + 49,3976 + + 7,2794 — 267,6726 + 8,79 - 1,3774 + 265,329 = 73,8495 = 73,85. Для заторможенного вращения по уравнению B4): с tJaaToj)M. вр — = R (±- 1П Т + \ In fnv ¦ Ю« - 0,767) - (^оюб. п„- ^заторм. «,)¦ B4) Для молекулы ацетона RT 1,98714-50U ~ 10~ЗГ|-3« = 9-Ю1 1000-Г).09-10~*() JOO0 -Г).ОО
u; со ь: ю |\j to is: to re to to ю н-*-1-^ ^ ^ ^ ^ „-. ^.и-н^^н»^^ -^ i-* -^^^^ОООООО^ОО О О О О оЪо^а:с О О О С С ^7 О О О U О СЛ О "Л О Сл С ит О d О ^ О ^ О ui О Сл О ел О СП О W О *wT О СЛ I S а в в 3 "Б Го 00 О о  о о о о qoId^oo^o^^'oooooqoqoo^o—¦ "^ ~>— "U н* ь^ ^ ^ и^ ^о Тс То То То То То со "со со со со Ь* ?> i* rf> ел ел ел о^ <j^ -*-! --з оо сэ (-—* n^ *¦* и^ to to to ю со со со ^ч (^^ ел ел ji о^ ™«j оо ~т* С2 ^"^ со (^^ ел С72 "•-] оо со г^ ^^ to со en wi оо с^ *™^ ej ел оо сз ео ел оо ю ед со со оо со ^.^ Oi ^ - ~ - - I ^^ o^ ,^^ J—»^ j^ ?^f mmj ^j] ^j у -^ | ^^ ^^ ?jj ^j ^^ _^ f***> <^~-j i—^ i^j ^ji qq [s^ ^j qj f^ qq ^j qq f^> jj^ ^^ Оо со ^^ ™j c?i to о^ оо ел ^^ ~~~ ~ " ^ en o^ en со to н^^ to o^ i^^ ^ od ™^д ™^ C2 oo o^ o^ fj^ со to f С1 со > О ( . СЛ ( . ел oi . to *-^ О to° PPPPPPPPS^PP'PPPPPPPPPPp PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP "*-*¦ To To fc со "со со со eo eo ^* ~J!p> ^s ^> 4s "ел "ел ел ел ^35 "Ъь "о^ ^ ^j *^*4 "^з ^ ^з ^ ^<i V3 0 00 go 00 00 "оо Ъо go "go "go 00 ~zd 1c ^c to Ic ^c 'со 'со со ^сс со 'со ^o ь*> ^ *v] c^ ю eo ел *j со ь* со ел ^j со r-^ )^> qz 00 о со ел ™^з сэ to со нР** ел с^ *^з со сз <—*¦ ю со >р** ел os ^-j ™*j со со о r~i ю ю со ^р> ^>* ел oi Oi »^ -*j L"C -*jeO[sJiiJi>OCO Cnhf^COrOOJCo^OSOOCCoenOONjwiOO ^»-^елО^^ОО'^Э О^и.ьАНн*|^^ОСС000^*иЛС0Ои0СЛ»-С0^О^О^Д оо ет^1 з^ о^ и^ *• э С2 оо со со со ^з- о^ ™*л eo i^o ел i—^ со со ^^ to со ео »"^^ ьР1* о^ ^^j ^j о^ ь^ц* с^ ^» *j со оо ел f^> ео ^* t о -*j (т^> f~^ "*j ^^ н^ со оо fj^ го ел ел to о о р о о о о о о о р ^ о о о о о о о р о р о о о РРРРРРРРРРРРРРРРРРРРРР* °r^rA'?*-hA ^^^^ о о о ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^l Ь Г f со оэ о PPPPPPPPPPPPPPPPPP&PPPPPPPP^^l *О ь* и^ ь-*ь (-* Ю Ю tO tO Ю СС СО СО СО ^ >?•» ^Si СЛ СЛ О1 О^ ^J -^J 00 СО СО СО ^Э С2 i ' ел о ел < 3 00 00 CD О ёлооооо^елсооЪ^ьососоелаЬоб^о о I OOOOOOOOOO ^^sv^cnoa^o^^^ooGo^ GO W 00 ^ О i^ *J О J^ 00 t4.* C^O C^OOOtv^ «J ь* 5^ ел -J ^>^t^^C^C0^i^C^Hl>>Cr»-^100tC;O'-*IOC0 о to
200 Глава VII Продолжение табл. 2 в/Т 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10,0 Ф°/Я = -1п <?колеб 0,0068 0,0055 0,0045 0,00?7 0,0030 0,0025 0,0016 0,0011 0,0007 0,0005 0,0003 0,0002 0,0002 0,0001 0,0001 0,0000 " колеб R 0,0407 00344 0,0290 0,0245 0,0207 0,0174 0,0123 0,0087 0,0061 0,0043 0,0030 0,0021 0,0015 0,0010 0,0007 0,0005 колеб R 0,1708 0,1508 0,1329 0,1168 0,1025 0,0897 0,0682 0,0516 0,0387 0.0289 0,0215 0,0159 0,0117 0,0086 0,0062 0,0045 колеб 0,014 0,011 0,009 0,007 0,006 0.005 0,003 0,002 0,001 0,001 0,001 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 °колеб 0,081 0,068 0,058 0,049 0,041 0,035 0,024 0,017 0,014 0,009 0,006 0,004 0,003 0,002 0,001 0,001 колеб 0,339 0,300 0,262 0,232 0,204 0,178 0,136 0,103 0,077 0,057 0,043 0,032 0,02? 0,017 0,012 0.009 Таблица 3 уо ТЭПР HI 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 12,0 14,0 16,0 0 0,00 0,03 0,12 0,42 0,79 1,13 1,42 1,66 1,87 2,04 2,19 2,32 2,53 2,69 2,83 1 0,00 0,03 0,12 0,41 0,77 1,11 1,39 1,62 1,82 1,98 2,11 2,21 2,37 2,57 2,68 СО ''свое 2 0,00 0,03 0,12 0,41 0,76 1,10 1,37 1,60 1,79 1,95 2,07 2,16 2,32 2,42 2,50 i. вр~ ^ О заторм. нр 1О~36 л2// • 4 0,00 0,03 0,12 0,41 0,75 1,08 1,35 1,57 1,74 1,88 1,98 2,06 2,17 2,23 2,27 8 0,00 0,03 0,12 0,40 0,74 1,05 1,29 1,49 1,63 1,74 1,81 1,86 1,91 1,91 1,89 К 16 0,00 0,03 0,11 0.38 0,68 0,97 1,18 1,34 1,44 1,50 1,54 1,55 1,53 1,46 1,36 32 0,00 0,03 0,11 0,36 0,62 0,84 0,98 1,08 1,12 1,12 64 0,00 0,03 0,10 0,29 0,47 0,61 128 0,00 0,03 0,09 0,21 По табл. 3 находим, что при -||- = 1,0064 и J0 "' = 17,681 PT -— " F0./rip„B . вр ^заторм. вр = 0,11 . Подставляя эту величину в уравнение B4), находим .вр = 1,98714 (-^ In 1500 + -A-In 5,09-In 3 -0,767) — 0,11 = = 2,2878 • 2,69897 + 2,2878 • 0,70672 — 4,5756 • 0,47712
Статистические методы расчета термодинамических величин 201 ^*своб. вр ^эаторм. вр Таблица 4 til 0,0 0,5 1.0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 12,0 14,0 16,0 0 0,00 0,47 0,87 0,52 1,98 2,33 2,60 2,81 2,98 3,13 3,26 3,38 3,57 3,72 3,86 1 0,00 0,40 0,77 1,35 1,73 1,99 2,18 2,30 2,39 2,45 2,50 2,53 2,57 2,59 2,59 1 2 0,00 0,38 0,73 1,28 1,63 1,85 2,00 2,10 2,16 2,20 2,22 2,24 2,23 2,21 2,18 10~32 п2/! ¦ 1 4 0,00 0,36 0,68 1,18 1,49 1,67 1,78 1,85 1,88 1,89 1,89 1,88 1,83 1,75 1,68 8 0,00 0,32 0,61 1,04 1,29 1,43 1,50 1,52 1,51 1,48 1,45 1,40 1,31 1,20 1,08 V* 16 0,00 0,29 0,53 0,86 1,03 1,10 1,11 1,08 1,08 0,96 0,88 0,82 0,69 0,57 0,43 32 0,00 0,23 0,42 0,63 0,70 0,70 0,65 0,58 0,49 0,38 64 0,00 0,16 0,28 0,35 0,32 0,26 128 0,00 0,08 0,12 0,11 JTO "яаторм. Таблица «5- Го туггл КГ 0.0 0,5 1.0 2,0 3,0 4.0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 12,0 14,0 16.0 0 0,99 1,43 1,74 2,09 2,18 2,19 2,17 2,14 2,10 2,08 2,06 2,05 2,03 2,02 2,02 1 0,99 1,36 1.64 1.93 1,95 1,87 1,78 1,67 1,56 1,46 1,38 1,31 1.19 1,07 0,95 2 0.99 1,34 1,60 1,86 1,86 1,74 1,62 1,49 1,36 1,24 1 14 1,07 0,90 0,78 0,67 10~36 и2// 4 0,99 1.32 1,55 1.76 1,73 1,58 1,42 1,27 1,13 1,00 0,90 0,81 0,65 0,52 0,40 8 0,99 1,28 1,48 1,63 1,54 1,37 1,20 1,02 0,87 0,73 0,63 0,53 0.39 0.28 0,18 •Уь 16 0.99 1,25 1,41 1,47 1,34 1,12 0,92 0,73 0,58 0,45 0,33 0.26 0,15 0,10 0.06 32 0,99 1,19 1,30 1,26 1,07 0,85 0,66 0.49 0,36 0.25 64 0,99 1.12 1,17 1.05 0,84 0,64 128 0,99 1.04 1,02 1,89 — 1,98714-0,767 — 0,11 = = 6,1747 + 1,6168—2,1831 - 1,5241 - 0,11 = 3,9743. Для двух волчков . вр = 2 • 3,9743 = 7,9486 = 7,95. И окончательно 500 = 73,85 + 7,95 =81,80.
202 Глава VII Таблицы для расчета термодинамических неличин по молекулярным константам и спектроскопическим данным приведены ниже (табл. 2—6). Таблица 6 v. PT 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10.0 12,0 14,0 16,0 0 0,99 1,06 1,22 1,68 2,10 2,29 2.33 2,32 2,27 2,22 2,18 2,18 2,11 2,08 2,06 1 0,99 1,06 1,22 1,69 2,08 2,27 2,30 2,26 2,19 2,11 2,05 1,99 1,89 1,81 1,75 2 0,99 1,06 1,21 1,68 2,07 2,25 2,27 2,22 2,12 2,04 1,94 1,86 1,73 1,61 1,51 с ° заторм. 10' 4 0,99 1,06 1,21 1,67 2,05 2,21 2,23 2, I? 2-05 1,92 1,80 1,68 1,43 1,24 1,06 вр -36 п 2/1 8 0,99 1,06 1,21 1,65 2,01 2,13 2,12 2,01 1,85 1,68 1,53 1,39 1,15 0,93 0,72 ¦г. 16 0,99 1,06 1,20 1,61 1,91 1,98 1,89 1,70 1,52 •1,34 1,19 1,03 0,77 0,55 0,34 32 0,99 1,06 1,19 1,54 1,73 1,56 1,31 1,09 0,91 (V4 0,99 1,05 1,17 1,43 1,47 1,34 128 0,99 1,04 1,14 1,22 ЛИТЕРАТУРА 1. М. План к. Теория теплового излучения A935). 2. Дж. В. Г и б б с. Основные принципы статистической механики A046). 3. Г. А. Л о р е н т ц. Статистические теории в термодинамике A935). 4. К. Ш е ф ф е р. Теория теплоты, том II A933). 5. С. Г л е с с т о и. Успехи общей химии, главы II, ITI и JV A939). 6. Э. В. h р и ц к е, А. Ф. К а п у с т и и с к и и, II. К. В с с о л о в с к и й. Термодинамические константы неорганических веществ. Изд. All СССР (ПL9), 7. А. И. Бродский. Вычисление термодинамических функций. Метал« лургиадат A947). 8. А. И. Бродский. Физическая химия, т. I, П7 Госхимиздат A948). 9. А. А. В в е д е н с к и и. Термодинамические расчеты процессов топливной промышленности. Гостоптохиздат A049). 10. Р. В с и п е р. Термохимические расчеты. ИЛ A950). 11- И. II. Г о д и е в. Вычисление термодинамических функций по молекулярным данным. Гостехтеоретиздат A956). 12. В. М. Г р я з и о в, А. В. Ф р о с т. Статистические методы расчета термодинамических величин. М. A949). 1.4. В. В. Коробов, А. В. Фрост. Свободные энергии органических соединений. М. A949). Х- К а р а не т ь я н ц. Химическая термодинамика. Госхимиздат A949 14. и 1953). 15. 16. A949). 17. М. Д. Майе р, М. Г. Майср. Статистическая механика. ИЛ A952). Р. ф ауле р, Э. Гуггенгсй м- Статистическая термодинамика. ИЛ А. В. Фрост. Физико-химические свойства углеводородов. ВНИТО нефтяников. Гостоптехпздат A945), стр. 109—131. 18. G. В. Kistiakowaky, W. W. Rice. J. Chcm. Phys. 7, 281A939). 19. M. В. Волькенштсйи. Успехи химии. 13, 234 A944). 20. К. S. Pitzer. J. Chem. Phys. 5, 469 A937). 21. В. L. Crowford. J. Gliem. Phys. 8, 273 A940). 22. K. S. P i t z с г, W. D. fiwinn. J- Chem. Phys. 10, 428 A942).
ГЛАВА VIII ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В предыдущих главах были рассмотрены методы расчета термодинамических функций на основе экспериментальных термохимических и спектроскопических данных. В настоящее время в технической литературе опубликован богатейший экспериментальный и расчетно-теоретиче- скии материал. Особенно хорошо изучены и представлены в литературе различные углеводороды: парафины, олефнны, ацстиленопьте, десновые, ароматические углеводороды, циклопарафипы и т. д. Основные сведения о термодинамических функциях углеводородов, а также органических соединений, содержащих азот, кислород, серу, галоиды и проч,, приведены в главе XIX настоящей книги. Однако даже самый беглый просмотр опубликованных в литературе материалов показывает, что предстоит еще огромная работа по накоплению и систематизации количественных данных о термодинамических функциях органических соединений. Еще очень мало данных о термодинамических функциях бицикличеекпх и полициклических углеводородов. Очень мало сведений о термодинамических функциях органических соединений, содержащих кислород,— спиртов, альдегидов, кетопов, кислот, эфиров и т. д., почти отсутствуют сведения об азотсодержащих соединениях — аминах, нитрилах, амидах и т. д. Современной органической химик известны многие классы органических соединений и многие сотни тысяч наименований этих соединений. Поэтому совершенно естественно, что в точение последних 20—25 лет делались неоднократные попытки, направленные па разработку приближенных методов расчета термодинамических функций и констант равновесий органических реакций, методов, позволяющих осуществить расчет при наличии минимальных сведений о молекулах. Настоящая глава посвящена краткому обзору приближенных методов расчета термодинамических величин и констант равновесия химических реакций. 1. МЕТОД «СТРУКТУРНЫХ ГРУПП» Питцер [И], воспользовавшись правилом аддитивности, предложил подсчитывать свободную энергию как сумму свободных энергий групп, составляющих молекулу, с учетом симметрии и некоторых других корректирующих факторов. Этот метод был разработан автором на основе анализа данных о термодинамических функциях углеводородов.
204 Глава VIII Позже Франклин [12], положив в основу метод Питцера, а также- более точные данные о термодинамических функциях, составил новые* таблицы значений свободной энергии структурных групп углеводородов, и некоторых других органических соединений, содержащих кислород, (спирты, альдегиды, кислоты и др.), азот и серу. Ван Кревелен и Чермин [13] выразили эти значения в виде линейных уравнений Д? = Л + Я-1(Г27\ A) где А и В Л0~ приблизительно равны теплоте и энтропии образования групп. Указанные авторы приводят в своей работе численные значения А и В для двух интервалов температур, т. е. для расчетов по уравнению A} в интервалах от 300 до 600° К и от 600 до 1500° К. Ремоло Циола [14], имея в виду, что при расчете по методу [12] m [13] необходимо вычислять отдельно значения свободной энергии образования всех соединений (молекул) как вступающих в реакцию, так и полу^ чающихся в результате реакции, несколько видоизменил вышеуказанный, метод и упростил технику вычислений. Схема рассуждений Ремоло Циола вкратце сводится к следующему. Записав уравнение A Z'fOAi=-RT In К ,вА., B) где К/са{— константа образования групп в идеальном газовом состоянии, получаемых из реагентов А{ в результате гипотетической реакции С+Н2->-СН2-, (I) мы можем вывести следующее уравнение ig к = S h 2 gk ig KfGB.- 2«, 2 ig KfGA. + 2 bt ob. - ii г i i г i i Уравнение C) является общим уравнением для вычисления lg К данной органической реакции, как функции от igKf для структурных групп. Если молекулы реагирующих веществ несимметричны, т. е. их числа симметрии а* = 1, тогда lg а* = lg 1 = 0. В таком случае из уравнения C) необходимо исключить последний член. Часто некоторые группы, такие как СН3, СН2, ОН и т. д., содержатся в молекулах как реагирующих веществ, так и получающихся продуктов реакции, в таком случае и значения IgKf для этих структурных групп также вычеркиваются из уравнения C). Таким образом, «подобные органические реакции», т. е. реакции, сопровождающиеся изменением одинаковых структурных групп, будут иметь ту же самую свободную энергию и ту же самую константу равновесия независимо от корректирующих факторов и числа симметрии. Так, например, в соответствии с уравнением C) реакции СН,СН2ОН -> СН3СНО + Н2 (II)
Приближенные методы расчета термодинамических величин 205 С1 С1 -CH2OH -сн3 -сно -сн3 +на (III) <с достаточной степенью приближения будут иметь одинаковую константу равновесия, потому что Ig К для обеих реакций одинаков lg К = lg а:,_Сно - lg Kf-сщо . D) Несколько раньше к аналогичному выводу пришел В. А. Киреев ?1], назвав только «подобные» реакции однотипными. Все таблицы для расчетов по методу Ремоло Циола [14] приведены в конце главы. В своей статье автор [14] для тех случаев, когда константы образования некоторых соединений, участвующих в реакции, известны с большей точностью, рекомендует пользоваться этими более точными значениями констант вместо lgUT/ соответствующих структурных групп и утверждает, что таким образом элиминируется некоторая неточность вычислений, связанная с применением Ig К f. Для того чтобы определить вероятную область температур, при которых возможно осуществить интересующую нас органическую реакцию, необходимо вычислить только что описанным методом константы равновесия и составить таблицу или построить график зависимости константы равновесия (или lg К) от температуры. Для температур, при которых Ig К > 0, реакция вероятна, потому что при этом AZ° < 0 (см. главу IV). Однако, так как igKf для некоторых групп вычислены недостаточно точно, в особенности в сложных соединениях, автор [14] предостерегает, что в силу этих причин необходимо допускать произвольную ошибку около 100° К выше или ниже температуры, при которой lg К = 0 (в зависимости от того, возрастает или убывает Ig К с повышением температуры). В заключение приведем для иллюстрации несколько примеров расчета Ig К этим методом. Пример. Расчет igK реакции гидрирования стирола. С=С-Н + Н2 I I н н —СН2СН3 (IV) Так как числа симметрии стирола и отилбепзола одинаковы и равны -- 1, то для UTOU реакции уравнение C) преобразуется в lg К = lg Kf _снз + lg К,- сщ - lg ^/-с^с-н- E) Для температуры 300°К(см. табл. 9 и 10) lgu:/_CH3 = + 2,986; lg ^,_спа= 1,496 и ,_с=с_п = - 13,872 н н ' I и н
206 Глава VIII Подстановка этих величин в уравнение D) дает 1%К'Ш = + 2,986+ (- 1,496)—(— 13,872) = + 15,362. Для температуры 400° К но данным тех же таблиц Ig #400=+1,09.4+ (-2,421)-(-11,259) = +9,931 и т.д. Результаты вычисленных таким образом lg AT ;<ля реакции (IV) приведены в табл. 1. Пример. Расчет Ig АГ реакции гидрирования 3-мстилпонтана. СН3СН2—СН—С=С—Н+Н2 -> СНз—СН2СН2СЫ2СН3 сня н н (V), сн3 Здесь число симметрии для олсфина а* = 4, для парафина а* — 2> а корректирующие факторы 6 = 0. Поэтому для реакции (V) ураннение C) принимает следующий вид lg К = lg АГ/.сНз + Ig Kf.ru, - lg #/-с=с-н - 0,301, I ! н и так как lg -^r- = lS-rr = JgO.5 = 1,699- —0,301. i Подстановка соответствующих исличип Ig Kf и уравнение (()) из таблиц 9 — 10 для температурЕЛ 300° К дает Ig 7ГЗО0 = +2,986 + (-1,496) -(-13,872) -0,301 = + 15,062, для температуры 400° К 10= +1,093 + (—2,421)-(—11,259)-0,301 - +9,630. Результаты выполненных таким образом вычислений также помещены и табл. 1. Таблица Т Сравнение результатов расчета логарифмов констант равновееня реакций (IV> it (V) по методу «структурных групп» е результатами точного раечета по спектроскопическим данным [16] 7\°К 300 400 500 600 700 800 900 1000 Реакция ([V) По [14] 15,363 9,931 6,588 4,335 2,890 1,474 0,510 —0,268 По [I?] 15,453 9,290 6,142 4,015 2,483 1,329 0,424 —0,302 Реакция (V) По [14] 15,062 9,631 U.288 4,035 2,590 1,329 0,424 —0,302 По [IG] 15,197 9,665 6,176 3,789 2,074 0,750 —0.305 — 1,162 Наш расчет 15,061 9,631 6,287 4,034 2,589 1,173 0,209. —0,603.
Приближенные методы расчета термодинамических величии 207 В расчете Ремоло Циола [14] для реакции (V) для температур 800, 900 и 1000° К допущены ошибки (см^четвертый столбец табл. 1), поэтому мы вновь пересчитали все цифры для этой реакции и привели их в последнем столбце табл. 1. Корректирующие факторы б в уравнении C) появляются главным образом в случае реакций циклизации и введения боковых цепей в кольцо. 2. МЕТОД КИРЕЕВА (ОДНОТИПНЫЕ РЕАКЦИИ) В. А. Кирсев [1] на основе анализа экспериментальных и расчетных данных ввел в практику расчетов понятие об однотипных реакциях. Однотипными реакциями автор называет такие химические реакции, «в которых каждому компоненту одной реакции соответствует однотипный с ним но структуре молекул компонент другой реакции, находящийся к тому же и одинаковом с ним агрегатном состоянии». Отмечая индексами х и у величины, относящиеся к двум однотипным реакциям и принимая, что A S°x = A S° f автор, вычитая из уравнения AZ°x= AH°x-TAS°x G) уравнение AZl = Mtl-TbSl, (8) находит, что az;-az;= дя^-д//;, (9) и далее, подставляя в него значения AZ° и Д ZD 9 определяемые по уравнению AZ°= -RT\nKp, A0) находит соотношение А НА Нл = In Кх + %^- , (И) «позволяющее определить константу равновесия данной реакции, если известна константа равновесия другой реакции, однотипной с первой, и для обеих их известны тепловые эффекты». Пример. Для реакции С6Н12 + Н2—> С6Н14, при 1000° К, \gK= -0,60; A Я = -31670, (VI) а для реакции С4Н8 + Н2 -> С4Н10, при той же температуре, Д// = —31710. Применяя уравнение Киреева A1) находим i„ J7- п гп ! —Д1670 — (—31710) п гп . 0.04 lg Ку - -0,60 + ^575^1000— = -°'60 + 47575
208 Глава VIII 3. МЕТОД КАРАПЕТЬЯНЦА В 1953—1957 гг. М. X. Карапетьянц опубликовал ряд статей [2J, в которых изложена разработанная автором система методов приближенного вычисления различных свойств веществ, основанная на использовании аналогии в свойствах веществ, сходных по химическому составу. Автор назвал свой метод «методом сравнительного расчета». Математической основой метода сравнительного расчета служат следующие уравнения У = /(*). A2) где у — какое-либо свойство вещества; х — переменный параметр. Приняв, что уравнение A2) имеет вид у = а + Ь<р(х) A3) и обусловив, что для двух функций ух и у2 справедливо двупараметриче- crioe уравнение A3), т. е. если уг = а1 + 6хфD? A4) 2/2 = ^2 + Ь2у(х). A5) Автор [2] нашел, что должно соблюдаться и линейное соотношение у2=ЛУ1 + В, A6) где А, В = ^(«i, bi, а2, Ь2) и значения ух и у2 сопоставляются при условии, что х1 = %2* Переходя к общему случаю, т. е. полагая, что значение данного свойства вещества описывается уравнением A4), в левой части которого будет ty(y)j например, \пу или 1/у и т. д., вместо A6) автор получил ФЫ = ^Ы + й. A7) Опираясь на обширный экспериментальный материал, опубликованный в печати, М. X. Карапетьянц разработал систему, состоящую из шести методов сравнительного расчета, Все они в конечном счете сводятся к нахождению линейной зависимости типа уравнения A7), например: S° = A2C°p+B2, A8) + Яя A9) и т. д. 4. МЕТОД ПОДОБИЯ Метод Эрдос и Черни , Эрдос и Черни [9] впервые применили методы теории подобия для расчетов термодинамических функций.
Приближенные методы расчета термодинамических величин 209 Авторы считали, что для двух подобных молекул, например, Н2О и DjO или CF4 и СС14 и т. д. можно записать: ^=6v B0) B1) B2) \ т /-\ А тА ШЧ? ^В * /до К 1 в г Jв const. Из B2) B3) Пользуясь этими соотношениями, авторы дают в своей статье [9] два метода решения: графический и аналитический. Мы остановимся здесь лишь на кратком изложении техники вычислений. Вычисление теплоемкости. Зависимость теплоемкости от температуры обычно записывают в виде уравнения Ср=а + $Т + уТ*+ . . . B4) или в более общем виде с; = 2 ьлтп% B5) где Ъп — константы уравнения B4), т. е. а, ?, у и т. д.} Для двух подобных молекул: С;А = 2 hnJl; B6) С°=2Ч7в- (") В соответствии с уравнениями B0) и B3) Ст.Л — Сьп = Z (Ьпа* а - Ъ*вТв) = 2* (опА • ат - Ьпв) Тв = 0 B8) ра 1и ? в и, следовательно, Кв = а?г . ЪпА. B9) Модуль подобия ат можно определить по уравнению B6), если известна теплоемкость вещества В хотя бы при одной температуре. Итак, из приведенного выше краткого изложения существа схемы расчета по методу подобия следует, что для вычисления какой-либо термодинамической функции, например СР°, S° пли AZ° для молекулы В при температурах 300, 400, 500 и т. д., необходимо знать ее численное значение хотя бы при одной температуре. Поясним это на примерах. 14 Заказ 119.
210 Глава VIII Пример. Расчет теплоемкости четыреххлористого кремния. В качестве подобной молекулы выбирали молекулу четыреххлористого углерода. По данным [10] для СС14 Ср° = 28,980-0,0013037т-2б00/77. C0) Теплоемкость SiCl4 по тем же данным при 300° К Ср° = 21,67. Находим температуру, при которой теплоемкость СС14 равна теплоемкости SiCl4; для этого подставляем в уравнение C0) величину 21,67 и находим 21,67 = 28,98-0,001303Т-2С0а/лД C1) Решая уравнение C1) относительно 7\ определяем 0,001ШТ2-7,31Т + 2600 = 0, откуда 7,31 ± |/7312 — 4 - 0,0013Шг2600= 7,31 ± Т^ 53,436 — 13,551 2-0,001303 0,002606 7,31 ±/39,885 = 7,31 ±6,315 0,002606 0,002606 Н уравнении C2) два корпя: из которых выбираем значение второго: Тъ = 381,2° К, так как для двух почти одинаковых молекул невозможна такая огромная разница температур, при которых теплоемкость обеих молекул одинакова E228,3 — _300 = 4928,3!!). Находим теперь по уравнению B3) численное значение ат ат = ^ = 1,27066 = 1,2707. C3) Записываем в общем виде уравнение для теплоемкости SiCl4 С; = 28,980 - ЬгТ - Ь%Т~-. C4) Далее из уравнений B9) и C1): *i= ат ' oiccu^ 1,2707-(—0,001303) - —0,0016566 и h = а? • Ч;Сц = 1.2707-1 (-2600) = =^ = 2046 и последующей подстановки этих величин в C4) получаем С° = 28,980 — 0,0016560 Т - 2046/71. C5) В своей статье Эрдос и Черни [9] приводят почти совпадающее с найденным здесь уравнением, а именно, С* =28,980 -0,001657 Т - 2044/Г. C5а)
Приближенные методы расчета термодинамических величин 211 В табл. 2 сопоставляются значения теплоемкости, вычисленные по уравнению C5а), с рассчитанными по спектроскопическим данным. Таблица 2 Сопоставление значений теплоемкости SK;141 вычисленных по методу подобия«, с величинами, полученными расчетом по спектроскопическим данным [10] т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 „о кал/г рад ¦ моль По уравнению C5а) B1.67) 23,21 24,06 24,58 24,90 25,10 25.22 25,28 [По 10J 21.67 23,18 24,02 24,53 24,86 25,07 25,23 25,34 Отклонения Аабс - -0,03 -0,04 -0,05 +0,04 4-0,03 -0,01 -0,06 от [101 А. % +0,12 +0,17 +0,19 +0,17 -1-0,12 -0,04 -0,24 Из данных табл. 2 следует, что результаты расчета по методу подобия очень хорошо согласуются с расчетом по спектроскопическим данным. Отклонения вычисленных по методу Эрдоса и Черни величин теплоемкости от полученных расчетом по спектроскопическим данным не превышают 0,2—0,3%. Вычисление энтропии. Имея в виду, что C6) C7) C7а) C8) C9) (см. главу III), можно записать /ло°ч (иЬв) Но из уравнений B7) и B9) п Следовательно, после подстановки B7а) в C7), получим — V т т или п S» где Ig — константа интегрирования. Пример. Расчет энтропии SiCl4 no методу подобия. По спектроскопическим данным, энтропия SiCl4 при 300° К 5зоо = 79Л9. Подставив это значение в уравнение C9) вместо lg, а также теплоемкость SiCl4 из уравнения C5а), определяем: srstci = / B8,980— 0,001657-Г —2044/71) Г1' 79,19 D0) 14«
212 Глава VIII ДЛИ f Та f а а а atsicu = 28'98 f Т " °'001657 /" ^-2044 f ~ + 79,19 = ~ + 79,19. г1 = 2,3 • 28,98 lg^ - 0,001657 (Т2 - 7\) - 2044 1 При Г = 400°: s,cu = 66'654 • ^з!о - 0,001657D00-300) - 2044 79,19 = = 66,654B,60206-2,47712) -0,001657 • 100 -^^- + 79,19 = = 66,654 • 0,12494 — 0,1657 - 1,7033 + 79,19 = = 8,32775 — 0,1657 — 1,7033 +79,19 = 85,65. Результаты выполненного таким образом расчета для всех остальных температур приведены в табл. 3. Таблица 3 Сопоставление значений энтропии SiGl4, вычисленных по методу подобия с величинами, полученными расчетом по спектроскопическим данным [10) Т, "К 300 400 500 600 700 800 900 1000 ^SlCi« п0 ме" тоду подобия G9,19) 85,66 90,94 95,37 99.19 102.53 105,49 108,15 ssicu по 1101 79.19 85.65 90.92 95,35 99,16 102,50 105,46 108,12 Дабе +0.01 +0.02 +0,02 +0.03 +0,03 +0,03 +0,03 Метод Введенского Как уже было подчеркнуто выше, для вычисления по методу Эрдоса я Черни значений какой-либо термодинамической функции в широком интервале температур необходимо знать численное значение искомой функции хотя бы и при одной температуре- Это условие в значительной мере ограничивает рамки и возможности практического применения предложенного Эрдосом и Черни метода расчета. Поэтому автор настоящей монографии осуществил разработку [3] более общего метода решения задачи. Сущность метода и его основы вкратце сводятся к следующему. По условиям подобия: B0) B1)
Приближенные методы расчета термодинамических величин и т. д. записываем для двухатомных подобных молекул А и В соответственно: S°A = Via In ГА + «/.A In МА + R In /д - i? In бА + 5°А колеб + 175,353; D3) S°B = 7/2Д In Гв + »/,A In Мв + Д In IB - R In б* + STB колеб + 175,353, D4) где R — газовая постоянная = 1,98714 кал/град ¦ моль; Т — температура, °К; М — молекулярный вес; / — момент инерции; б* — число симметрии; *5КОлес — колебательная доля энергии. Имея в виду, что в соответствии с уравнением D1) а также, что по условиям подобия * * и принимая пока в первом приближении с0 __. е° В колеб А колеб* окопчательпо находим 7/2i? In =—|- 3J2R lo jr~ + Я In у- = О, 2А luA *A откуда lg Т-Л =, 0,42857 lg^ + 0,28571 Ig ^ = const; J В МА J A ТА ~? = const. E0а) 1 в Аналогично легко показать, что и для вычисления термодинамического потенциала можно пользоваться уравнением E0). Для многоатомных молекул
214 Глава VIII находим, пользуясь схемой рассуждений, изложенной выше, т В m А lg -уД = 0,375 lg -^-f 0,125 lg ttS^/г-- E2) 1 В m А \iii2-^2)a В качестве иллюстрации применим уравнение E0) для вычисления величин термодинамического потенциала для НС1, НВг и HJ в интервале 300-2000° К. Исходные данные для расчета: М 1-1040 г-см2 HF 20,008 1,322 НС1 36,457 2,619 НВг 80,924 3,263 Ш 127,918 4,309 Численные значения моментов инерции взяты из «Краткого справочника физико-химических величин» [4]. Заменив в уравнении E0) М и / их численными значениями, получим для НСЛ lg -^ = 0,42857 lg ЦЦ + 0,28571 lg -Щ- = 0,196495; для НВг Ig -^ = 0,42857 lg -||| + 0,28571 lg ^J§- = 0,372273; для HJ lg yL = 0,42857 lg ~^~~ + 0,28571 lg -f~- = 0,491915. Вычисление Ф при помощи уравнения E0) может быть осуществлено графически либо аналитически. В нашем случае мы воспользовались аналитическим решением, приняв в первом приближении, что Ф = ф 4- (Ф Ф ) O 300 HGI = 300 HF "^ V^400 HF **300 HF/ 4ШГ ' ig зоо ^400 HCI = 400 HF ~Ь V^/,00 HF ^300 HF/ 400 HG1 ~" 400 HF < V^/.OO HF ^300 HF/ 4Q0 ' 'ё"з(хГ lg^ HG1 ~ 500 HF ~^~ \^500 IIF Ф400 Нр) В s 400 Тогда для HG1: Фзоо = 34,658 + C6,644 - 34,658) ^ = 34,658 + 1,986 ^^- = 37,781;
Приближенные методы расчета термодинамических величин 215 Фт = 36,644 + C6,644 - 34,658) °* = 36,644 + 1,986 -| = 39,767; = 38,188 + C8,188 - 36,644) -^ = 38,188+1,544-^j^ = 41,318; фвоо = 39,451 + C9,451 —38,188) 0,196495 0,07918 = 39,451 + 1.263-^^- = 42,585 и т. д. Результаты этого расчета приведены в четвертой графе табл, 4. Таблица 4 Сравнение результатов расчета величин термодинамического потенциала для НС1, НВг и IIJ по уравнению E0) с расчетом по спектросвопическим данным Т 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 [17] 34,658 36,644 38,188 39,451 40,520 41,448 42.268 43,003 44,282 45,372 46.326 47,176 47,945 Ф11С1 [5] 37,734 39,771 41,321 42,588 43,663 44,597 45.425 46,171 47,472 48,590 По уравнению E0) 37.781 39,767 41.318 42,585 43,611 44,592 45,418 46.159 47,456 48,571 49,558 50,441 51,247 Д —0,004 -0 003 —0.003 —0,052 —0,005 -0,007 -0,012 —0,016 —0,019 фНВг [51 40,594 42,589 44,139 45,409 46.487 47,426 48,259 49.010 50,325 51,456 52,451 По уравнению E0) 40.575 42,561 44,119 45,389 46,464 47,405 48,236 48,982 50,295 51,433 52,450 53,362 54,201 Д —0,019 —0.028 —0,020 —0,020 —0,023 —0,021 —0.023 —0,028 —0,030 —0,023 —0,001 фш [5] 42,418 D6,412) 49,315 50,916 По уравнению E0) 42.477 44,463 46,025 49,319 50,904 Д +0,004 —0,012 Иллюстрацией применения уравнения E2) для расчета термодинамических функций нелинейных молекул служат данные, приведенные в табл. 5. Исходные данные: Н2О H2S м 18,016 34,082 г ' 5,8577 10 — I2U 49,4508-10 ~120 lg ^A- = 0,375 lg -?r- + 0,125 lg (//' 7/' 7/1Д = = 0,375 lg + 0,125 lg = 0,219633.
216 Глава VIII Таблица S Сравнение результатов расчетов энтропии и термодинамического потенцвала HaS но уравнению E2) с расчетами по спектроскопическим данным т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 [6] 45,154 47,483 49.334 50,890 52,248 53,464 54,572 55,598 56,551 57.449 58.299 59.105 59,873 ЛНд8 [15] 49,21 51,61 53,55 55,22 56,69 58,03 59,26 60,39 61,46 62,46 63,40 64.29 65,14 ^H2S наш расчет 49,248 51,577 53,529 5Г),206 56,703 58,069 59.329 60,522 62,583 64.537 Д +0,038 —0.033 —0.021 —0.016 + 0.013 +0.039 +0.069 +0,132 +0.123 +0.247 [5] 37,221 39,508 41,295 42,768 44,026 45.131 46.120 47,018 47,842 48,605 49,318 49,989 50,622 [15f 41.21 43,52 45,34 46,85 48,15 49,31 50,35 51,29 52.17 52,99 53,75 54,47 55,16 *iias ваш расчет 41,241 43,528 45,34.5 46,854 48,153 49,316 50,366 51,328 53,007 54,529 Л +0,031 +0,008 +0.005 +0,004 +0.003 +0.006 +0.006 +0.038 +0,008 +0,059 В литературе опубликовано несколько работ [10], [8]. [18], [19], [20], посвященных вычислению термодинамических функций четырех- хлористого углерода для интервала температур от 300 до 1500° К. Поэтому представляет интерес произвести расчет термодинамических функций СС1 , например, энтропии, пользуясь уравнением E2). Таблица б Сравнение результатов расчета энтропии СС14 с расчетами по спектроскопическим дзниьш различных авторов 1, К. 298,2 300 400 500 600 700 800 900 1000 c° 117? 62,65 67,37 71,47 75,13 78.42 81,40 84,08 86,57 PO наш расчет 73,84 — 80,10 85,19 89,41 93,13 96,28 — — *ccu [8] 73,94 — 80,03 85,09 89.35 93,06 96,32 99,27 101,85 [18] 74,15 80,18 85,21 89,48 93,20 96,47 99,43 102,00 [19] 74,07 80,10 85,13 89,40 93,12 96,39 99,30 101,93 [20] 74,25 80,29 85,33 89,68 93,41 96,72 96,73 [10] 73,94 74,06 80,10 85,12 89,40 93,10 96,38 99,30 101,93 Исходные данные для расчета: CF4 ССЬ M 88,01 153,839 h 155,6 484 h 155,6 484 /з 155,6 484 При подстановке их в уравнение E3), получаем lg ~^- = 0,375 lg -ЦЦ^ + 0,125 lg -^5 = 0,27577. OOjUl luu)U
Приближенные методы расчета термодинамических величин 217 Окончательные результаты нашего расчета, приведенные в табл. 6, свидетельствуют о хорошем согласии вычисленных нами величин (см. третий столбец табл. 6) с величинами, вычисленными различными авторами [8, 10, 18, 19, 20] по спектроскопическим данным. Тщательный анализ экспериментального и расчетного материала, опубликованного в литературе, выполненный автором настоящей монографии, показал, что применение теории подобия длн расчета термодинамических функций позволит с приемлемой точностью, при минимальном наличии исходных данных и относительно малой затрате труда и времени, производить вычисления термодинамических величин для широкого интервала температур. Метод применим для расчета термодинамических функций геометрически подобных молекул неорганических и органических соединений. В силу ограниченного объема монографии мы лишены возможности подтверждать вышесказанное подробными вычислениями. Однако считаем своим долгом в заключение настоящего параграфа привести конеч- Таблица 7 Сравнение термодинамических функции, вычисленных приближенным методом, с результатами расчетов по спектроскопическим данным Молекула НС1 НВг HJ HaS NOC1 NOF NF3 ND3 ecu F,C=CC!Br o4 CHj—CH2 Ov HC CN hLJh T, °K 300 1000 300 1000 300 1000 300 1000 300 1000 400 900 400 1000 298 1000 300 1000 300 800 320 800 300 500 300 500 800 Функция ф° Ф° Ф° ф° ф° Ф° S° s° ф° ф° s° s° s° s° s° s° sa s° sa s° sa s° s° s° s° ij С о Прибли- ЖСЕШЫЙ метод 37,781 46,159 40,575 48,982 42,477 50.904 49,248 60,522 41,241 51,328 65,2 74,6 62,38 72,9 62,23 81,99 48,7 63,1 73,7 96,3 82,39 105,59 57,8 65,3 54,0 56,9 67,0 Точный расчет 37,734 46,171 40,594 49,010 42,418 50,916 49,21 60,39 41,21 51,29 65,496 75,338 62,27 73,06 62,27 81.99 48,78 62,99 73,94 96,32-96,72 82,35 105,63 58,2 65,64 54,01 57,16 68,24 А +0,047 —0,012 —0,019 -0,028 +0,059 1 v>Vt/U —0,012 +0,038 +0,132 +0,031 +0,038 —0,296 —0,7 +0,11 —0,16 —0,04 0,00 —0,08 +0,11 —0,24 4-0,04 -0,04 -0,4 -0,34 —0,01 -0,26 -1,2
218 Глава VIII ные результаты расчетов, выполненных нами применительно к молекулам, весьма различным по своей структуре — линейным: HJ, HC1, НВг; нелинейным — Н2О и H2S'; галоидопроизводиым этилена; пирамидальным типа NF3 и PF3; тетраэдрическим: CF4 и СС14; циклическим: окиси этилена и тиоциклопропана; тиофена и фу рана. Результаты этих расчетов сведены и табл. 7. 5. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ДЛЯ МОЛЕКУЛ С ВНУТРЕННИМ ВРАЩЕНИЕМ Методика вычисления термодинамических функций для молекул с внутренним вращением изложена в предыдущей главе. Так, для многоатомных молекул с заторможенным вращением — i? In Q* + 265,329 + ^эаторм. вр, E3) где Аитопм. вр = ДA/я In Т + 7» In /Пр • 10« - In n - 0,767) - ~" ("своб. ви — ^ааторм. вр)- Однако, поскольку в большом числе случаев величина потенциального барьера внутреннего вращения неизвестна или известна, но не точна, разберем пока случай свободного вращения. Тогда S°T = AR In Т + э/2 R In М + V» R In {Ix - /2 • /3) + R In a* + 265,329 + Aboo. b^ E5) где AoG. BP = m (V2 R In T + i/f Л In /np ¦ 1040 - A In л - 0,767), E6) причем m — число волчков; n—число максимумов при вращении волчка. Применив метод подобия, записываем для двух подобных молекул А и В: S°A = 4i? In TA + »/, R In MA + Va A ln + 5°л колее - R ln стл + 265,329 + S°AcBoC. вр; E5а) + ^ колее - Л In aj + 265,329 + S% своб вр. E56) Вычитая E56) из E5а), находим * + S°A колес — S°B колеб ~ R Ы ^ + SA своб. вр ~ S °A колес — SB колеб ~ R Ы ^ + SA своб. вр ~ SB своб. вр'
Приближенные методы расчета термодинамических величин 219 Как и раньше D6) по условиям подобия: • _• Оо По °Л ~~ °В и ° А нолеб "" °В колеб ' следовательно, ' А свои. вр. В своб. вр* Подставляя значения *^воб в из уравнения E6) в уравнение E8), получаем: В А,А lnT^ + V,A 1п/А 1ф-10« -Д1ппд- 0,767) - -твA/2/?1п71в + 1/2^1п/Впр.10*0-Л]п/гв-0,767). E9) Но по условиям подобия молекул Л и 7J в уравнении E9): = гпв и пА ^ это позволяет упростить уравнение E9) V, Д Щ-^- +mVi Д In -7^-, F0) откуда F1) или A8,3024 + 2,2878 m) lg ^Л А F2) В качестве примера применения уравнения F2) приведем расчет энтропии этилового спирта (молекула В) по данным для этантиола (молекула А). Исходные данные: Этантиол [21] /г г г \ 7 Q9R 4П —*'** ^3./*i*O- \g{hhh)A = 0,89916- 115.
220 Глава VIII Таблица 8 Сравнение численных значений энтропии метанола и этанола, вычисленных нами по приближенному методу, с величинами, найденными по третьему закону и вычисленными по спектроскопическим данным Название спирта Метиловый Этиловый Т, °К 300 340 380 420 460 500 298,2 351,5 403,2 S°, кал /град • моль Наш расчет 57,5 58,9 59,9 60,9 62,0 62,9 66,4 68,8 71,3 Третий закон [23] 56,944 58,273 59489 60.578 61,381 62,079 [25] 67,26 69,71 72,09 Спектроскопический расчет [23] 57,194 58,523 59,778 60.983 62,146 63,282 [25] 66,48 69,39 72.11 Таблица 9 f для «структурных групп» парафинов по Ремоло Циола [14] г, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 -СНа 2,986 1,093 —0,105 —0,937 —1,551 —2,024 —2,400 —2,705 -СНа- —М96 —2,421 —3,008 —3,417 —3,718 —3,948 —4,130 —4,227 | -с-н 1 1 —4,962 —5,299 —5.498 —5,628 —5,716 —5,777 —5,822 —5,852 | -О- 1 1 —8,373 —8,205 —8,069 —7,951 —7,847 —7,743 —7,652 —7,570 сн3 СНз—С—СН3 1 +0,571 —4.926 —8,384 —10,762 —12,500 —13,815 —14,852 —15,685 сна | —С- | СНз —2,401 —6,019 —8,279 —9,823 —10,949 —11,791 —12,452 —12,979 Для = 0,67164-40 Для SH/A = 2,66-10~4 г- см2; lg/, =0,42488—40 Мол. вес: МА = 62,136; lgMA = 1,79334 Этиловый спирт [22] (Л•/,¦/3)д = 2,249-10~115 г3-см* (straightform) lg(Ix-It-Is)B = 0,35199 —115 (Л • 1% • h)B = 2,292 • 10~115 (bentform) Ig (Л-Л •/«)» = °'36О21 -115
Ig Kl для олефивовых «структурных групп» по Ремоло Циола [14] Таблица 10 г, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 н J н2с=с- — 13,872 — 11,259 —9.701 —8,689 —8,159 — 7,446 — 7.040 —6.714 --17,144 — 13,800 — 11857 —10,568 — 9,658 -8,984 —8,459 — 8,039 Н / \ н — 16,695 — 13,543 — 11,656 — 10,405 -9,517 — 8,872 -8,348 — 7.896 Н—С=С— J ! — 19,508 — 15,809 — 13,616 — 12,149 — 11097 — 10,310 — 9,691 -9,196 —С=С— 1 1 -23.344 — 18,847 — 16,152 — 14,340 — 13,030 -12,044 — 11,271 -10,650 Н2С=С- 1 — 15,863 — 12,927 — 11,194 — 10.045 — 9,232 — 8,625 -8,153 — 7,778 Н,С=С=С- Н —37,575 — 28,706 -23,419 — 19,916 -17,427 -15,569 -14,129 — 12,980 н2с=с=с- 1 —40,328 — 30,999 — 25,412 — 21,668 — 19,004 — 17,022 — 15,467 — 14,231 нс=с=сн 1 1 -42.897 — 32,203 -26,383 — 22,527 — 19,773 — 17,708 — 16,110 — 14,823 Таблица 11 \gKf для ацетиленовых «структурных групп» по Ремоло Цпола [14J 300 400 500 600 700 800 900 1000 Н-С=С— — 36,600 — 26,684 -20,725 -16,761 -13,929 — 11,809 — 10,170 — 8,913 -С = С- -37,770 — 27.459 -21,400 — 17,360 — 14,472 -12,303 -10,619 -9,272 Таблица 12 \gKj для копъюгировавных олефивовых «структурных групп» по Ремоло Циола [14] 7\ °К 300 400 500 600 700 800 900 1000 Н2С—* -5,436 — 4,446 -3,852 —3,456 — 3,223 — 3,047 -2,911 — 2.801 / / —С 1 — 7,658 — 6,309 — 5,499 — 4,960 — 4,557 -4,283 -4,073 -3,903 ! 9,956 8,290 7-289 6,623 6,096 5,690 5,377 5,125
222 Глава VIII Таблица 13 Ig /Г/ для «ароматических структурных групп» по Ремоло Циола [14] 71 01/" 11 JV 300 400 500 600 700 800 900 1000 H— С \ —3,576 —3,008 — 2,678 —2,470 —2,328 — 2,226 -2,148 — 2,088 -C \ — 6,175 — 5,088 - 4,477 — 4,069 —3,775 —3,547 -З.Л76 — 3.233 —С \ \ 5.937 4,734 4,012 3,530 3,228 2,983 2,794 2,642 Таблица 14 lg/f/ для кислородсодержащих «структурных групп» по Ремоло Циола [14] 0 300 400 500 600 700 800 900 1000 К о ГС* 26,089 17,656 12,552 9,128 6,669 4,820 3,380 2,226 К о 1 27,585 20,077 15,550 12,545 10,387 8.768 7,510 6,503 о я а 1 20,130 14,726 11,457 9.2Р8 7,699 6,516 5,591 4,846 и = о 18,467 13,353 10,285 8,239 6,778 5,681 4,830 4,148 В о а 51,819 34,473 24,018 17,111 12,206 8.529 5,690 3,432 О Д Q 1 61,770 44,901 34,778 28,033 23,212 19,592 1 О 9,648 6,768 5,043 4,203 t 1 О t i 11,637 8,287 6,280 4,942 4,142 3,515 3,027 2,637 О II и II и-И 8,363 6,021 4,616 3,679 3,010 2,507 2,117 О II а II а — 5.430 3,638 2,631 1,931 1,333 0,967 0,682 Таблица 15 lg/С/ для азотсодержащих «структурных групп» по Ремоло Циола [14] т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 —20,821 -15,227 -11,867 —9,627 —8,026 —6,691 —5 894 —5Д16 -N-C —31,799 —23,363 — 18,301 -14,927 —12,506 -NH2 —7,977 —7,463 —7,155 -6,950 —6,581 -6,844 -7,052 —7,216 —N— 1 —22,525 —18,981 —16,854 — 15,804 —14,424 —13,663 — 13,074 —12,601 V —16,673 —8,611 -7,374 —6,549 —5,926 —5,446 -5,075 —4,777 —N-H 1 —16,326 —13,971 —12,558 —11,616 —10,942 —10,436 — 10,046 —9,731 -NO2 —1,846 —3,293 -4,164 —4,793 —5,179 —5,496 —5,740 —5,93Г>
Приближенные методы расчета термодинамических величин 22Н Таблица 16 Ig Kf для содержащих серу «структурных групп» по Ремоло Циола [14] Т, °К 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 II —S— 14,584 9,086 5,787 3,588 2,168 0,838 —0,078 —0,811 -S— 0 0 47,964 32,924 23,900 17,885 13.696 10,545 8,098 6,139 g -0,685 —1,289 — 1,652 -1,894 -2,110 —2,240 —2,341 -2,421 «—.-S-—> -0,408 —0,584 —0,691 —0t761 —0,758 -0,783 -0,804 —0,820 —SH 5,442 3,497 2,330 1,552 0,996 0,579 0,254 -0,044 Таблица 17 для «структурных групп», содержащих галоиды по Ремоло Циола [14) т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 -F 33,292 25.078 20,149 16,864 -С1 6,100 4,508 3.606 3,005 2,576 2,252 2,003 1,802 -Вг 1,748 1,453 1,276 1,158 1,073 1,010 0,959 0,922 — J —5,680 —4,260 —3,409 —2,841 —2,435 —2,130 — 1,894 —1,705 Для СН3 /Бпр = 4,83Ю -40 см\ lg/fl =0,68395-40 пр Для ОН /Бгф= 1.40 10-40 г см\ Ч'впр = 0,14613 - 40 Мол. вес Мв = 46,070; lgMB = 1,66282 Число волчков т = 2. Подставляя все эти величины в уравнение F2), получаем: при т = 2, A8,3024 + 2,2878 • 2) == 22,878, следовательно, в 6,8634 j 62,136 2,2878, 7,928 22,878 g 46,070 + 22,878 g 2,249 2,2878 т 4,695 , 2,2878 2.66 1 22.878 б 4,83 ' 22,878 б 1,40 = 0,3 A,79334 - 1,66282) + 0,1 @,89916 - 0,35199) + 0,1 @,67164 — 0,68395) + 0,1 @,42488 - 0,14163); lg -JL- = 0,3 ¦ 0,13052 + 0,1 • 0,81811 = 0,12097; -=?- = 1,32.
Таблица 18 * Циклогексан. lg Kf для некоторых органических соединений по Ремоло Циола [14] т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 СОС12 35,835 26,362 20,678 16.890 14,183 12,150 10,575 9,312 СН3ОН 28,411 19,407 14,004 9,310 7,732 5,727 4,171 2,924 НСО2Н 58,534 42,568 32.989 26,604 21,811 18,272 15,528 13,328 н2с=с=о 9,929 7.286 5,700 4,642 3,887 3,320 2,8o0 Н2С=О 19.785 14,482 11,300 9,179 7,602 6,690 5,498 4,760 8,818 5,490 3,427 2,000 0,953 0,150 —0,488 -1,008 С2Н4 —11.878 —9,657 —8,412 -7,619 -7,080 -6,690 —6,400 —6.174 СвН12* —5,693 — 11,286 -14-893 -17,432 -19,310 —20,750 -21,885 —22,794 СаН2 —36,406 —26,541 —20.620 -16,695 -13,893 — 11.798 — 10,170 —8,874 Таблица 19 Корректирующие факторы б для циклизации по Ремоло Циола [14] г, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 V г/ / ч -9,231 —6,889 -5.484 -4,547 -4,012 -3,376 —2.986 -2.673 \ / \ / \Л с /С С 3,694 2,634 1,998 1,574 1.451 1,335 1,206 1.120 Циклопентен 3,187 2,521 2,121 1,855 1,714 1,561 1,443 1,347 Циклогексен 7.078 5,420 4,425 3,762 3,203 2,859 2,591 2,378 Число атомов С в кольце 3 -10.528 ^6,190 —3,549 -1,843 —0,671 +0,248 +0.945 +1.490 4 —8,714 -4.371 -1.748 -0,00 + 1,236 +2,168 +2,889 +2,797 5 1,580 2,640 3,210 3.558 3,784 3,944 4,121 4,147 6 4,507 4,377 4,248 4Л43 4,063 4,004 3,961 3,929
Приближенные методы расчета термодинамических величин 225 Аналогичным образом, приняв для метанола: = 8,0-1017 г3 см6 и /ПР = 1,31 X X 10~40 гем2 [23], а для мстантиола: 7^^ = 37,0-10"и? гЧм6 и /пр = = 1,853-10~40 гем2 [24], и подставив эти величины в уравнение F2), находим: = о,ззз ig CH3OH 0,111 lg = 0,333 + 0,1111g f + 0,111 lg-^jjf- = 0,1489 и 1 CH3SH В этом случае было принято, что то = 1. Результаты расчетов сведены в табл. 8. Сопоставление численных значений энтропии метанола и этанола, найденных нами при помощи приближенного уравнения F2) (см. третью графу табл. 8), с результатами прямых экспериментальных измерений и расчетов по спектроскопическим величинам (см, четвертую и пятую графу той же таблицы) указывает на достаточно удовлетворительное схождение сравниваемых величин. В заключение настоящей главы, мы помещаем вспомогательные табл, 9—20, необходимые для выполнения приближенных расчетов по методу Ремоло Циола [14]. МЕТОД МАСЛОВА Развивая идеи предшественников Россини, Питцера *) и других, • RossiiiiF. D., IMtzcrK. S.I. Ros. Nat. Bur. Stand., 36, 550—612 A946); 37, 95^ 122 A946). 15 заказ iiu. a* En, s о И ад а» и а; э § о ю ffl ffi И е- О н QJ а. а. о И О Pi со Pi о Pi ^oooo oooooooo ooo- т^ CO Cv| r^ ri тн ^ r4 11111111 Ob О 00 00 CO CO о о ооо cTocf I IT II I II OOO-^CMCOCOCOCO ¦чН ^-( ^H ^-l ^-l ^ ^-^ ^4 oooooooo I I II II II I I I I I I I I 1111111 11 I I I I IT I I I I I I I I I I 00 О) СО О5 Ю-и О t>. o c5ooo о о о I I I II I I I ^^c<l-^cocDr^c^ vHcMr-coasvfoo-^-« lOKfcococ^c^cMcg oddddooo т^ О 00 Vt1 О) Г^ О5 Oi 00 O5 CM -^H C\l 1Л LO Ю CMO^OOr^COt-CLOvt4 ^ о o cTo o o o о о о о о < ' О О О О О ( 1 LQ СО Г^ 00 ОЬ <
226 Глава VIII Маслов обобщил принцип аддитивности и разработал аналитические и графические методы, позволившие определять с большой точностью термодинамические свойства для целых классов химических соединений во всех фазах вещества и широком интервале температур, причем без знания молекулярных характеристик *). Применительно к молекулярным теилоемкостям газообразных неразветвленных и разветвленных органических соединений в интервале 250—1600° К расчетные формулы имеют вид С% = а + Ь. Ю Т + с 10~7, Г2 + d . 1СГ9 Г3 + с2 (Т) Z + ce (n, то, Г), F3) где доля, приходящаяся на каждую из метиленовых групп СНа линейной углеродной цепи, одинаковая для всех классов соединений, равна с2(Т) = 0,1203+ 21,3-10~3 Т — 116,33-10~7 Г3 + 2,502-lu~oТ\ F4) Аналогичные соотношения автором предложены для вычисления свободной энергии (—Az°T) теплот образования (—Д#^), констант химического равновесия — lgiTp, энтропии AS°T. Самостоятельный интерес представляет статистический метод, развитый П. Г. Масловым и Ю. П. Масловым **), при пользовании которым также не требуется знать электронные и колебательные спектры, характер заторможенных вращений. Суть дела состоит в следующем. Авторы***) показали, что частоты колебаний, константы ангармоничности, крутильные колебания, электронные уровни, а также отвечающие им доли термодинамических свойств, потенциалы ионизации семейств родственных соединений с хорошей точностью вычисляются по формуле типа * Здесь под В понимаются отмеченные выше физические величины: частоты колебаний v, отвечающие им колебательные доли термодинамических свойств и т. д.; i и / — краткое обозначение химических формул интересующего AUXln и исходных АПХ1т{ соединений; ?= 2.6,— мак- симальная валентность координирующей группы А, одинаковой для всех членов семейства; б—численный коэффициент. Правила пользования формулой типа F5), а также многочисленные сравнительные данные для частот колебаний, спектров флуоресценции и потенциалов ионизации приведены в работах ***). Таким образом, кроме обычных допущений, делаемых в методах статистической термодинамики, авторы положили в основу своего метода отмеченную выше выполнимость соотношения F5) для определения электронно-колебательной доли интересующего свойства, а также доли. *) Маслов П. Г. Диссертация, МГШ4 им. Ленина A953); «Успехи химии» АН СССР, 25, 1069 A956); Журн. прикл. химии., 30, 736 A957). **) Маслов П. Г., Мае л о в Ю. П. ЖФХ АН СССР, 32, 1715 A958); «Химия и технология топлива и масел», 10, 50 A958). •*•) Маслов П. Гм Маслов Ю. П. Журн. «Оптика и спектр.» 3, 38A957); 7, 355 A959).
Приближенные методы расчета термодинамических величин 227 связанной с заторможенными вращениями; по мнению авторов, последнее верно лишь постольку, поскольку заторможенные вращения разумно заменить крутильными колебаниями, как это делается, по существу, н теории заторможенных вращений *). Затем, используя известные выражения статистической термодинамики и формулы Гордона — Годнева для суммы по вращательным состояниям, авторы выражают совокупность электронно-колебательной доли свойства, доли, обусловленной заторможенными вращениями, и доли, зависящей от универсальных констант и температуры, в виде функции от полной величины свойства, молекулярного веса Му произведения главных моментов инерции D = IAIBIQ (IА < 1В < /с), приведенных моментов инерции волчков 1пР и числа симметрии ст* молекулы. Указанные совокупности находятся как для г-того интересующего, так и для /-тых исходных соединений данного семейства. Затем, подставив их в формулу F5) и произведя преобразования, можно выразить полную величину свойства В\ типа энтропии S° для интересующего i-того соединения в зависимости от известных значений того же свойства В, для /-тых исходных соединений, молекулярных величин Му оиа* для тех и других представителей. Таким образом, для нахождения термодинамических функций членов семейств газообразных соединений (типа энтропии 6го, Ф*-потенциала, свободной энергии и химического потенциала) получается расчетная формула вида * = 4" 2 o;- В,-!±м- А[ву|1 + АО. F6) Здесь, применительно к энтропии и Ф*-потенциалу, члены Ам, AfS и Дсг* равны: = ТГ [б ln №ft> - S ln *=4 \х б>1п б>=sln где [tSife] — матрица кинетической энергии (по Годневу). Для вычисления соответствующих членов А^, А' ^ А^ для свободной энергии и химического ^потенциала достаточно умножить Ам, A[S } и А0 на температуру Т. Для свойств типа теплоемкостей, теплосодержания, теплот образования слагаемые F7—69) в формуле F6) отсутствуют. По этой причине указанные характеристики находятся прямо по выражению вида F6). В случае семейств производных от тех или иных соединений, например от СШ, СвН6, Ауп> и т. д., G? — любая функциональная группа: F, C1, Вг, СНз, С6Нб и др.) формула F6) записывается так: АН'U k m *) ГодневИ. Н. Вычисление термодинамических функций по молекулярным данным. ГИТТЛ, М. A956). 15*
228 Глава VIII где AR^, AR"n . . . . ЛА^ — соединения, принятые за исходные- По сообщению авторов, им удалось, по-видимому, распространить метод также на твердую и жидкую фазы. Иллюстрируем возможности метода рядом примеров. Пример. Вычислить энтропию S° газообразного ClbBrJ по известным ее|значениям 69, 84 и 73,97 е- ед. для производных СШВгг и CH2J2; молекулярные веса М; произведения главных моментов инерции D = = 1А*1В'1ШС и числа симметрии соответственно равны 112, 942; 173, 858; и 267, 866; 3,11-1СП113; ЦЫ0~113 и 5,69-1"из г3слв; 1; 2 и 2. Решение: формулу F6) можно переписать в виде: F6a) где Ам = ^Н (ln ^с:п,вг. И" ln Mcr,l3.) - 2 In MCH2BrJ]; F7a) T" [ (ln ^ca^ + ln ^сил) - 2 ln И Аа - 4[ AП ^№ + lu <W,) - 2 1П ffCHaBrj] • «Яа> 1. Находим первое слагаемое в равенстве F6а), т. е. Sl = 4" S 6А = "Т ^сн-,вг., + ^cn-jJ = \ F9'84 + 73'97) = 71>905- 2. Вычисляем член A[S ] = AD no формуле F8а) Ad = ^ AП 1,41 - 1(Г11:* + In 5,69 10^мз) - 2 In 3,11 - 10~t13] = = —0,093 е. ед. 3. Затем находим Лц по формуле F7а) Ам = ±^30259Д I (lg У( ti ^ ^ + lg м^} __ 2 lg Мсн 4 = 3,4307 [(lg 173.8U + lg 276,87) - 2 \g 112,94] = —0,069 e. ед. 4. Наконец, по формуле F6а) вычисляем искомое зпачение энтропии S° CH2BrJ, а именно; S0 = 71,905 + 0,093 + 0,069 + 1,377 = = 73,44 е. ед., в то время как о5ьтчпыо статистические методы дают величину 73,49 е. ед. Пример. Вычислить энтропию газообразного CFCI3 при 25° С по ее известным опытным данным 62,43 и 73,70 для GF4 и СС14 и молекулярным характеристикам для CFC3, CF4 и GG14: lg Д7(,КA( — 2,13794: lgMCFi= 1,94453 и lgMr/,l# = 2,1870?; lg?>(I,cl]= —113,4895; lg^CF4 = = —111,9431 nlg#ccu = - 112,2062; а ;ГС=Зи oCF( - ассц = 12, соответственно.
Приближенные методы расчета термодинамических величин 229 Решение: формулу F6а) можно записать проще, т, с\ Репы = -г [<^ + ascru)! - А* - А/> - А*- <66а> 1. Вычисляем 26.S° = -^ [^ + 3^ciJ = "J" I62'43 + 3 • 73,70] = = 70,88 е. ед. 2. По формуле F7а) находим Лм: Ам = 3' 2-^59Д [lg MCF< + + 31gМсси-4 lg MCFCIJ= 1,715881A,94453+ 3-'2,18706) - 4- 2,13794] = = — 0,079 *e. ед. 3. По формуле F8а) определяем A.s . = AD: *в = ^Щ^- [(lg DCFi + lg Z)CCIi) - 4 - lg /;cFcl3] = = 0,57196 [(—113,4895— 3-111,9431) + 4-112,2062] = -0,283 e. ед. 4. По формуле F9а) вычисляем До, т. е. + з lg Стсс|>) _ 4 lg Ст = 4,5757A,0792—0,4771) = 2,755 е. ед. 5- Наконец, по соотношению F6а) определяем окончательное значение энтропии соединения CFC13 :S° = 70,88 + 0,079+0,283 + 2,755 = = 73,997 — 7400 е. ед., что почти точно совпадает с опытной величиной 73,96 е. ед. Пример. Найти теплоемкость С°Т, газообразного GFG13 при 25° С по известным ее значениям для CF4 и СС14, т. е, 14,61 и 19,92, соответственно, взятым из F7а; 69а), Решение: по соотношению F6а) имеем: CpCFC]3 = t(^cf4 "^ ^vccij = = —A4,61 + 3-19,92) = 18,59 пал/моль- г вместо опытной величины 18,61 из F7а). Как уже отмечалось выше, для подобных свойств члены ДЛГ A[S j и Да вычислять не надо, так как они равны нулю. Пример. Найти энергию образования (—Д//оо) газообразного толуола С6НБ(СН3), о-ксилола С6Н4(СН3J и 1,2,3,4-тетраметилбензола С6Н2(СН3L из атомов, если известны соответствующие величины 1050,8 и 1765366 ккал/молъ для бензола С6Н6 и С6Н3(СН3K- Решение: формулу F5) записываем применительно к двум неполностью замещенным бензола, а именно: (-Д #o6)CeHaR<j_a = ±- [а (Д /70f5)CeHe + F - а) (-Д //o0)CeRel; F5а) (-Д Яоб)СвН^^ = ±- [/ (Д /Уоб)СвНв + F - /) (-Д Я06)CeRJ. F56)' Решая F5а) относительно (—Д Яоб) для C6R6 и результат подставляя в равенство F56), получаем формулу, выражающую зависимость (—АЯоб) интересующего соединения С6Н,Н^-л от значений свойств для
230 Глава VIII СвН6 и другого H3BecTFtoro неполностью замещенного CeHaR(ti_a), а именно: 1 -А ЯобСвП.й@_.. = G0) ? нашем случае по условию a = 3 и 6 — а = 6, R = СН3, т. к. одним из исходных соединений является С6Н3(СН3)з. Таким образом, по формуле G0) вычисляем —А//оП: 1) для толуола С6Н-СН3(/ = 5 и 6 — / = 1): (-По6) = ±[?-<- = -^-[4-1050,8+ 2-1765,66] = 1289,1 вместо опытной величины 1289,3 ккал/молъ в F8а); 2) для о-ксилола (/ = 4 и 6—/ = 2) имеем: - Ноб = i- f ДЙ" ¦1050'8 + ~-^- ¦ 1765,66 = 112 -1050,8 + 4 • 1765,66] = = 1527,1 вместо найденного на опыте F8а) значения A527,25^0,26 ккал/моль)] 3) для 1,2,3,4-тетраметилбензола С6Н2 (СН3L (/ = 2 и 6 — / = 4) по G0) _Яоб = х [~ "Г '1050'8 + ИГ " 1765'66] = вместо опытного значения F8а) B003,69^0,7 ккал/молъ). Заметим, что при наличии известного свойства для полностью замещенного G6R6J формула G0) переходит в F5в) и расчет следует вести прямо по соотношению типа F5) — F5в). Из примеров видно, что описанный метод сравнительно точен, прост и, несомненно, найдет применение на практике. ЛИТЕРАТУРА 1. В. А. К и р е е в. Курс физической химии. Госхимиздат A955); стр. 468; Ж. Физ. хим., том XXVIII, 372 A954). 2. М. X. Карапетьянц. }К. Физ. химии 27, 934 A953); 29, 1328 A955); 27, 775 A953);»28, 1136 A954); 30, 2218 A956); 30, 593 A956); 30, 1420 A956). 3. А. А. Введенский. Ж- Физ. химии (подг. к печати). 4. Н. М. Барон, Э. И. К в я т, Е. А. Подгорная и др. Краткий справочник физико-химических величин. Госхимиздат A955), стр. 68. 5. В. В. Коробов, А. В. Ф р о с т. Свободные энергии органических соединений. Московское Отделение Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. Стр. 71—72 A950). 6. А. А. Введенский. Термодинамические расчеты процессов топливной промышленности. Гостоптехиздат A949). стр. 436. 7. А. С. С в е р д л и н, И- Н. Г о д и е в. Ж- Физ. хим. XXVIII. 1580 A953). 8. A. C.IC ве р длин. Ж- Физ. химии XXVIII 780 A954). 9. Е. Erdos.C. Corny. Chemicke Listy 47, 1580 A953).
Приближенные методы расчета термодинамических величин 231 10. С. С е г п у, Е. Е г d o s. Ghemicke Listy 47, 1742 A953). 11. Р i t z е г К. S. Jour. Ghem. Phys. 8, 711 A940). 12. J. L. Franklin. Ind. Eng. Ghem. 41, 1070 A949). 13. D. W. Van К revel en, H. A. Ghermin. Chem. Eng. Sei. i, 66 A951); 1, 238 A952). 14. R e m о 1 о С i о 1 a. Ind. Eng. Chem. 49, 1789 A957). 15. W. H. Ewans, D. D. Wagman. J. Res. Nat. Bur. Stand. 49, 141 A952). 16. F. D. Rossini, K. S. P i t z e г and others. «Selected Values of Physical and Thermodynamic Properties of Hydrocarbons and Related Compounds», Carnegie Press, Pittsburgh, Pa A953). 17. R. L. P ot t e r. J. Chem. Phys. 26, 394 A957). 18. J. R. M a d i g a n, F- E. С 1 e v e 1 a n d. J. Chem. Phys. 19, 119 A951). 19. E. Gelles, К. S. Pitzer. J. Am. Chem. Soc. 75, 5259 A953). 20. L. F. A 1 b г i с h t, W. C. G a 1 e g a r, K. K. 1 n n e s. J. Am. Chem. Soc. 76, 6017 A954). 21. J. P. M cC ul 1 о gh, W. N. Hubbard, F. R. F г о w, J. A. H о s- s о a 1 о p, G. W a d d i n g t о n. J. Am. Chem. Soc. 79, 561 A957). 22. F. G. Brickwedde, M. Moskow, J. G. Aston. J. Res. Nat. Bur. Stand. 37, 263 A946). 23. J. 0. Hal ford. J. Ch. Ph. 18, 361, 1051 A950). 24. H. Russel, Jr. D. W. Osborne, Don M. Yost. J. Am. Ch. Soc. 64, 165 A942). 25. J. О. И a If or d. J. Gh. Ph. 17, 111 A949).
ГЛАВА IX РЕАКЦИИ ГОРЕНИЯ И ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ 1. ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ УГЛЯ При горении угля в топках или газификации, при условии, что в генератор подается только воздух, могут протекать следующие реакции: С (тв) + О2 (г) ;- СО2 (г) 2С<тв) + О2(г) г>2СО(г) С (тв) + СО2 (г) г- 2GO (г) г) + О2(г)г>2СО2(г) (I) (III) (IV) Реакции (I) и (II) вплоть до очень высоких температур протекают практически до конца и поэтому равновесие их не может быть измерено непосредственно простым путем, а константы равновесия этих реакций вычисляются обычно или посредством комбинации реакций (III) и (IV) (глава V), либо теоретически из термохимических данных одним из методов, разобранных выше. Равновесия реакций (III) и (IV) были изучены рядом авторов. (Ill) С (тв) + СО2 (г) т± 2СО{ г) Таблица 1 Численные значения логарифмов констант равновесия реакцви (III) по данным различных авторов t, °С 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Литературный источник Будуар [5] —4,25 —2,48 -1,17 —0,09 0,79 1,52 2,13 Фишер [5] —3,795 —2,241 —0,996 —0,002 0,792 1,458 2,038 Фальке [7] —4,202 —2,315 —1,039 0,040 1,038 1,75 2,26 Среднее значение из опытных данных —4,083 —2,346 —1.071 —0,017 0,840 1,576 2.143 Вычислено) * [8] -2,35 —1,05 +0,01 0,80 1,57 2,16 *) Цифры получены нами графической интерполяцией из данных [8].
Реакции горения и газификации угля 233 Равновесие реакции (III) было изучено Будуаром [5] в интервале температур 445—925° С. Результаты этого исследователя в общем довольно хорошо совпадают с данными более поздних измерений (Елинек, Дитхельм [6], Фальке [7], Дент и Коб [9]). Сопоставление экспериментальных данных ряда авторов для температур 500—1000° С приводится в табл. 1. В табл. 2 приведен состав газовой фазы, находящейся в равновесии с графитом, рассчитанный нами по данным Кильпатрика [8]. Таблица 2 Состав смеси углекислоты и окиси углерода в равновесии над графитом т °к 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1е К —5,72851 —3,57358 —1,96284 —0.71538 +0,27865 +1,08638 +1,75658 +2,31863 К *\ 1,868 ¦ 10~fi 2,669 ¦ 10~4 1,098 • 10~2 0,1926 1,900 12,20 57,09 2,083 • 10+2 СО, СО Объемн. % 99,86 98,38 90,05 64,68 27,59 7,07 1,69 0,48 0,14 1,62 9,95 35,32 72.41 92,93 98,31 99,52 *) Здесь lg Кр =1 Равновесие реакции (III) при некоторых температурах и под давлением ниже атмосферного рассчитано по средним значениям констант табл. 1. Данные этих расчетов приведены в табл. 3. Таблица 3 Содержание углекислоты в равновесной смеси СО2 и СО над углем при низки давлениях по Фишеру [1, 2], объемн. % t, °С 500 600 700 1 93,7 75,2 38,6 Давление, am 0,1 81,4 54,3 8,6 0,01 54,3 8,9 0,1 0,001 6,6 0,2 0.1 Данные Кильпатрика и др. [8], опубликованные в 1946 г., относятся к равновесию углекислоты и окиси углерода с графитом С (графит) + СО2 (г) т+ 2СО (г) (Ш-а) и поэтому пригодны для расчетов в области температур выше 1000° С, однако различие в составе газов (СО + ССЬ), находящихся в равновесии с углем или графитом, столь незначительно, что при практических расчетах ими можно пренебречь (не боясь допустить ошибки, имеющей сколько-нибудь решающее значение) и пользоваться этими данными для оценки состава газа также и при температурах ниже 1000° С.
234 Глава IX На рис. 1 построена кривая зависимости содержания углекислоты (в объемных процентах) в равновесной смеси ССЬ + СО над графитом от температуры в интервале 600—1300° К по данным табл, 2 D-я графа); на том же рисунке в виде треугольников отложены результаты расчета Фишера для температур 500, 600 и 700° С, при атмосферном давлении, относящиеся к равновесию над углем. Эти точки располагаются весьма близко от кривой, что служит подтверждением высказанного выше положения о незначительном различии в составе газа, находящегося в рапновесии над углем или графитом. (lVJCO(r)+O2(r),-2CO2(r) Изучение равновесия этой реакции было выполнено рядом авторов, экспериментальные данные которых приведены п табл. 4. Численные значения логарифмов Таблица 4 констант равновесия реакции (IV) сви- Опытные значения lgKp для детельствуют о том, что указанная реак- реакции (IV) по данным различных ция при температурах примерно до авторов 2000° К протекает практически до конца, т. е, равновесие ое сдвинуто слева wo г is« 11 тк у \ / \ J / V Г f X Y / 9 о 500 750 00 т, °к 1395 1400 1443 1473 14Я1 1498 1565 2640 2879 2900 2945 3116 11,845 11,785 11.108 10,785 10,940 10,280 9,882 2,174 0,627 0,733 0,127 0.448 Литературный источник [101 ИИ НО] [И] 1 [Ю] 1 • [12] Рис. 1, Содержание углекислоты в объемных процентах в равновесной смеси СО2 -f- CO над графитом. направо; Бьеррум рассчитал степень диссоциации углекислоты по реакции (IV) при температурах от 1000 до 4000° К и под давлением от ОД до 100 am (результаты расчета этого автора приведены в табл, 5), Таблица 5 Степень диссоциации углекислоты (а 100) по Бьерруму, % [12[ T,aK 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0,1 0,000053 0,104 4,35 33,5 77,1 93,7 97,9 99,2 99,6 1 0,000025 0,048 2,05 17,6 54,8 83.2 93,9 97,4 98,7 Давление, 10 0,000011 0,0224 0,96 8,63 32,2 63,4 83,4 92,4 96,1 am 100 0,000005 0,0104 0,445 4,1 16,9 39,8 63,8 80,3 89,0 IgA'c —22,04 -12,34 — 7,57 — 4,75 — 2,89 — 1,60 — 0,64 + 0,11 + 0,69
Реакции горения и газификации угля 235 2. ДРУГИЕ РЕАКЦИИ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ ПРОЦЕССОВ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ (V) 2Н2 (г)+02 (г) т± 2Н2О (г) Диссоциации паров воды была исследована рядом авторов еще в начале 20«го столетия. Некоторые экспериментальные данные в области изучения равновесия реакции (V) приведены в табл. 6. Таблица в Диссоциация паров воды при атмосферном давлении по данным различных авторов т. °к 1300 1397 1480 1500 1561 1705 2155 2257 2300 2642 2698 2761 2834 2929 100 а опыт 0.0029 0.0084 0.0185 0,0221 0,0368 0,108 1,18 1,79 2,6 4,3 7,5 6,6 9,8 11,1 —16.08 —14.62 —13,70 —13,47 —12.80 —11,42 — 8,31 — 7,79 - 7,58 — 6,10 — 5,99 ~ 5.78 — 5,54 — 5,29 100 а вычислено 0,0028 0,0082 0,0171 0,0202 0,0344 0,102 1,21 1,82 2,1 6.8 7.4 8.6 10,4 12,6 Литературный источник [13J \ [14] [13] [14] [15] [16] [17] [18] *) Здесь 2RTKc <*• MV-г) Для реакции (V) предложено следующее уравнение [16] —24900 + 1,335 lg T — 9,65 • 10~& • T + 1,37 • 10 -7 где - 6,65 ¦ 10 * ¦ T3 + 1,907 • 10~18 • T* - 1,08, = (Н2)а (О,) х) A — х)* (Н2ОJ 0,0821 Т B A) Таблица 7 Данные табл. 7 показывают, что результаты работ [17, 20] достаточно хорошо согласуются друг с другом. Анализ приведенных выше данных различных авторов показывает, что при температуре до 1500—2000° К степень диссоциации водяного пара едва достигает 1 %. Однако при температурах выше 2000° К диссоциация водяного пара значительна. Вместе с тем, следует иметь ввиду, что в Сравнение численных значений \gK для реакции (V) т, -к 2337 2505 2684 2731 3092 lg К Зигель [20] —7.28 —6.76 —6,12 —5,96 —4,95 Бьеррум [17] —7,41 —6.66 —6.02 —5,87 —4,89
236 Глава IX указанных условиях могут также протекать достаточно глубоко реакции: Н2О = V2 Н2 + ОН, Н2 = 2Н и О2 = 20. Данные, необходимые для расчета различных процессов (горенияг газификации и др.)* протекающих с участием паров воды при температуре выше 2000° К, приведены в табл. 8. Таблица Данные для расчета процессов горения, протекающих при температурах до 5 000° К т, °к 300 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3500 4000 5000 \gKv Вагман и др. L —**^ \ НаО = На+1/2О2 —39,787 —29,240 — -13,228 —10,061 — 7.899 — 6,347 — — — — — — — — — — — Льюис Эльбе Г/ 1 14J Н2О = Н2+1/2О2 —39,77 -29,26 —18,64 -13,28 — 10,05 — 7,90 — 6,34 — 5,20 — 4,27 — 3,52 — 2,91 — 2,41 — 2,00 - 1,63 — 1,31 — — — Льюис, Эльбе 14] H2O = l/2H2-fOH - 43,30 —31,70 —20,00 —14.07 —10.53 - 8,17 - 6,47 — 5,20 — 4,19 — 3,40 - 2,74 — 2,19 — 1,74 — 1,34 —0,999 Льюис, Эльбе [4] На = 2Н —70,90 —52,10 —32,20 —21,70 —17,19 —13,19 —10,52 — 8.48 — 6.85 — 5,53 — 4,46 — 3,57 — 2,80 — 2,13 — 1,58 — 1,08 -0,434 + 0.43 + 1,64 Оа = 2О —80,20 —58,60 -36,90 —26,10 —19,48 —15,10 —11,97 - 9,61 —7,772 —6,298 —5,091 —4,078 -3,228 —2,495 —1,858 -1,290 -0,577 +0,379 +1,715 Таблица 91 Сравнение значений lg Kv *) реакции (VI) по данным различных авторов 7\°К 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1400 1600 1800 Габер и Ричард 122] 2,240 1.536 1.048 0,695 0,437 0,170 — — —0,326 — —0,567 Литературный источник Нейман [24] 2,102 1.424 0,951 0,604 0,347 0,140 — — —0,348 —0.562 Рендалл и Жерар [30] 2,141 1,452 0,971 0.720 0,355 0,15 — —- —0,334 —0,568 Эйкен [3] 2.097 1,419 0.951 0.604 0,347 0,147 —0,336 — —0,560 *) Здесь Кр =¦ _ Рсо A— X
Реакции горения и газификации угля 237 (VI) СО (г) + Н2О (г) * С0а (г) +Н2 (г) Опытные значения констант равновесия реакции водяного газа были ¦определены в нескольких работах: Хан [21]; Габер и Ричард [22]; Нейман и Келер [24]. Цифровой материал, помещенный в табл. 9 получен нами посредством пересчета данных, приведенных в монографии Гинзбурга [1]. Анализ этого материала показывает, что в общем данные различных авторов сравнительно хорошо согласуются друг с другом. Однако, как мы увидим ниже, наиболее точные результаты расчета, выполненного Вагманом и др. [25] по спектроскопическим данным, лучше всего совпадают с экспериментальными данными Неймана и Келера [24]. (VII) С (графит) + 2Н2 (г) <± СН4 (г) Подробные данные об исследовании равновесия реакции образования метана из углерода и водорода помещены в главе X и поэтому здесь не ириводя;гся. 3. ДАННЫЕ О РЕАКЦИЯХ, ЛЕЖАЩИХ В ОСНОВЕ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ И ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ В 1945 г. Вагман, Кильпатрик, Тайлор, Питцер и Россини опубликовали статью [25], в которой приведены наиболее достоверные данные для реакций, разобранных в первых двух параграфах настоящей главы, полученные в результате расчета на основе спектроскопических данных, опубликованных до 1945 г. (табл. 10). Таблица 10 Численные значения lg Kv для реакций (I), (На), (V) и (VII) (Вагман, Кильпатрик, Тайлор, Питцер, Россини [25]) гг\ С f 1 , IV 298,16 300 400 500 800 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 (V) 40,04695 39,78683 29,23972 22,88551 18,63228 15,58315 13,22846 11,49776 10.06104 8,88300 7.89864 7,06367 6,34747 5,72542 Значения lg Kv для реакций (Па) 24,04790 23,92845 19,12672 16,25283 14,33621 12,96479 11,93193 11,12559 10,47772 9,94448 9,49826 9,11762 8,78999 8,50449 (I) 69.09145 68,66801 51,53648 41,25820 34,40107 29,50309 25,82664 22,96647 20,67675 18,80256 17.23998 15,91654 14,78159 13,79863 (VII) 8.8985 8,8177 5,4899 3,4268 2,0001 0,9526 0,1494 —0,4881 —1,0075 —1,4345 —1,7936 —2,1006 —2,3638 —2,5227 В табл. 10 приведены численные значения \%KV, а в табл. 11 — констант равновесия реакций:
238 Глава IX Таблица 11 т.°к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Константы равновесия для реакций A), A1 а), (V) (Вагман, Кильпатрик, Тайлор, Питцер, Росеинн (V) 1,114- 1040 6,121 ¦ Ю39 1,737 -1029 7,683-1022 4,288 • 101« 3,830 • 10" 1.943 -1013 3,146 - ЮН 1,151-10" 7,638 • 10е 7,918-107 1,158-107 2,226 • 10е 5,314- 10е и (VII) [25]) Константы равновесия для реакций (На) 1,117 1024 8,481 • 1023 1,339 • 1019 1,790 • 10" 2,169 • 101* 9,221 ¦ 10й 8,549 - 10" 1,335 - 1011 3,005 • 10" 8,800 ¦ 10» ЗДПО ¦ 10е 1,311' 109 6,166 • 10е 3,195 • 10е (D 1,234-10" 4,656 ¦ 10е8 3,439-10" 1,812-10" 2,518-1034 3.185 • 1029 6,709 ¦ 10" 9,257 • 10й 4,751 • 10м 6,347 • 1018 1,738 • 10" 8,252 • 10" 6,040 • 1014 6,290 • 10" (VI 7,916- 6.572 • 3,090 • 2,672 • 1.000- 8,966 1,411 0.3250 9.829 • 3,677 - 1,608- 7,932 • 4,327 • 2,554 ¦ О 10е 10е 10е ю3 10« ю-2 10~2 10~2 10~3 10-з 10"а H2(r)+V2O2(r),-HaO(r), С (графит) + VA (г) ^ СО (г), С(графит) + О2(г)^СО2(г), С (графит) + 2Н2 (г) г СН4 (г), для которых, соответственно: v Pco v Рсоо (V) (На) (VII) 2 . - - РПг На основании спектроскопических данных [25] рассчитаны также lg Кр и Кр для ряда реакций; протекающих при процессах газификации угля, конверсии метана и др.: С (графит) + СО2 (г) тг 2СО (г), (III) С (графит) + Н2О(г) т± СО (г) + Н2 (г), (XII) (IVa) (VI) (VIII) (IX) (X) (XI) СО (г) + Н20 (г) rf СО2 (г) + Н2 (г), СН4 (г) + 1/яО, (г) ^ СО (г) + 2Н2 (г), СН4 (г) + СО2 (г) т- 2СО (г) + 2Н2 (г), СН4 (г) + Н,0 (г) т± СО (г) + ЗН2 (г), СН4 (г) + 2Н2О (г) 72 СО2 (г) + 4Н2(г)
Логарифмы констант равновесия реакций (III), (XII), AТа), (VI), (VIII), (IX), (X), и (XI) (Рагман, Кильпатрик, Тайлор, Питцер, Россини [25]) Таблица 12 7\ °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 (Ш) -20,99575 —20,81089 — 13,28281 —8,75242 —5,72851 -3,57358 — 1,96284 —0.71538 ; + 0,27865 +1=08638 + 1Л5658 +2-31863 +2,79835 +3.21033 (XII) —15,99896 —15,85786 — 10,11277 —6,65217 —4,29593 —2,61852 — 1,35664 -0.37226 40,41655 + 1,06373 4-1,59959 4-2,05385 4-2,44243 +2,77906 Логарифмы (IVa) +45,04367 +44,73975 +32,40960 +25,00541 +20,06491 +16,53817 + 13,89475 +11,84070 + 10,19920 +8,85796 +7,74189 +6,79887 4-5,99163 +5,29440 констант (VI) +4,99679 +4,95303 +3,17004 +2,10025 + 1,43258 +9,95506 +0,60620 т 0,34312 + 0,13790 -0,02484 -0.15699 —0,26478 -0,33592 -0.43127 равновеспя для (VIII) + 15,14943 + 15,11042 + 13,62866 4-12,82615 + 12,33631 +12,01203 + 11.78248 4-11,61365 +11,48514 + 11,37881 + 11,29165 + 11,21808 + 11,15376 4-11,09715 реакций (IX) —29.89351 —29,62931 —18,78203 —12,17882 —7,72859 —4,52613 —2,11227 —0,22705 + 1,28594 +2,52066 +3,54995 +4,41921 +5,16211 +5,80289 (X) —24,89745 -24,67628 —15,61144 —10.05889 -6,29601 —3,57077 -1,50580 + 0.11607 -4,42428 J-2,49602 +3,39314 +4,15460 +4,80634 +537177 (XI) —19.90067 —19,72325 —12,44091 —7,93898 —4,86343 —2,61571 —0,89960 +0,45919 + 1,56218 +2,47118 +3.23615 +3,88982 +4,45042 +4,944050
Константы равновесия реакций (III), (XII), (IVa), (VI), (VIII), (IX), (X) и (XI) (Вагмаи, Кильпатрик, Тайлор, Питцер, Россини [25]> Таблица 13 Константы равновесия для реакций (Ш) (XII) (IVa) (VI) (VIII) (IX) (X) (XI) 1.012- 10~-l 1.546-10~21 5,214-10" 1,768- 10~р 1,868- 10" 2,669 • 10" 1,098 • 10—2 0,1926 1,900 12,20 57,09 2,083 ¦ 102 5,286 ¦ 10* 1,623- 103 1.002- 10~J6 1,387- 10~16 7,713-10-J1 2,228 • Ю~7 5,059 • 10 2,407 • 1(Г 3 4,399-ИГ2 0,4244 2,609 11,58 39-77 1,135 • 10а 2,770- 10- 6,013- 102 1,106-1045 5,492 1044 2,568- 1032 1,013- 1025 1,161 ¦ Ю20 3,453 • 1016 7,848-1013 6,930 • 1011 1,582 * 1010 7,210- 108 5,519-107 6,293 • 106 9,810 • 105 1,970-105 9,926 - Ю4 8,975 • 104 1,479-103 1,260-102 27.08 9,017 4,038 2.204 1,374 0,9444 0,6966 0,5435 0,4406 0,3704 1,411 • Ю15 1,290 1015 4.253 • 1013 6,710 • 1012 2-169 • 1012 1,028 1012 6,060 • 1011 4,108 • 1011 3,056 • 1011 2,392 • 1011 1.957 -10" 1,652 • 1011 1,425 • 1011 1,251 ¦ 1С11 1,278- 10~30 2,348 • 10~3t) 1.652- 10~19 6,625- IO~13 1,868 - 1O~8 2,978- 10~5 7,722-10~3 0,5929 19,32 3,316 • 102 3,548 - W3 2,626 • 104 1,452-105 6,352 • 105 1.266 ¦ 10" -2 5 2.107 • 10 2,447 • КГ -- 2 5 16 8=732-10~н ~7 10 2,687 • 10~4 3.120-10~2 1,306 26.56 3,133-102 2-473 • Ю3 1,428- 104 6,402 • 104 2,354 • 105 1,257-Ю" 1.S91 ¦ 10" L-2(J 3,623-10" L-l3 1,151 • 10" к—5 1,369 10 2,423 • Ю~3 0,1260 2,879 36,49 2,959 • 102 1,723-103 7,759 • 103 2,821 • 10* 8,720 • 104
Реакции горения и газификации угля 241 Численные значения lgKp для этих реакций помещены в табл. 12, а для Кр — в табл. 13. Следует отметить, что здесь: _ Рсо 1 ,»/2 ' Л;о, Рсо 2 1 Рсо' I'Ui Рсн.4. ¦ 1 /¦> ' -Po • -Рн2 i ' Рв.2о к — РХ1 -5 \ \ \ i Л 2 На рис. 2 для сравнения приводятся численные значения lg Kp для реакции (VI), полученные посредством спектроскопического расчета [25] (сплошная линия) и рассчитанные по экспериментальным данным [24]. Хотя кроме цитированных выше для разбираемых в настоящем параграфе реакций в литературе опубликовано до 1945 г. немало экспериментальных и расчетных работ, например, для реакции (VI)—Пар- тингтои и Шиллинг [26], Гош и Чакра- варти [27]; для реакции (X) — Гош и Чакраварти [27]; для реакции (XI) — Нейман, Джакоб [28], Хайтоуер и Уайт [29], Реидалл и Герард 130], Пиз и Чезебро 131] и т. д., тем не менее в дальнейшем в этой главе при расчетах процессов мы будем пользоваться наиболее точными данными 125]. Рис. 2. Зависимость lg Kp от температуры для реакции (VI): / — расчет [25] по спектроскопическим данным; 2 — расчет по экспериментальным данным [24]. 4. ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ВОЗДУШНОГО ГАЗА Как известно, процесс производства воздушного газа основан па продувании воздуха через слой раскаленного до высокой температуры угля (о деталях этого процесса см. например, «Газификация топлива и газогенераторные установки», Гинзбург Д. Б. [1L При этом кислород воздуха взаимодействует с углеродом: С(твН О2(г)<±СО2(г), (I) Получающиеся при этом продукты горения — углекислота и окись углерода — взаимодействуют по уравнениям: С (тв) + СО2 (т\ г? 2GO (г), О2(г)^2СО2(г). (III) (IV) Однако, как показывают данные табл. 10, реакции (I) и (II) вплоть до очень высоких температур, порядка 1500° К, должны протекать практически до конца. 16 Заказ 119.
242 Глава IX Так, для реакции A) при температуре 300° К lg Кп = lg -^°2- = 68,66801, Ра а при 1500°К - = 13,79863. Для реакции (II) при температуре 300° К lg #„„ = U?-??- = 24,04790 и при 1500°К lg КРи = lg^T^- = 8,50449. Реакция (IV) также должна при указанных выше температурах протекать практически до конца. Так, по расчетам Бьеррума (табл, 5) степень диссоциации углекислоты по уравнению (IV) при температурах 1000, 1500 и 2000° К равна соответственно: 0,000025, 0,048 и 2,05%. Следовательно, только при 2000° К степень диссоциации достигает заметной величины, порядка 2%; при более низких температурах она исчезающе мала. Поэтому при практических расчетах реакций (IV) можно также пренебречь. Таким образом, состав газа, получающегося в результате взаимодействия кислорода с углеродом при различных температурах, от комнатной и до 1500° К, должен по существу определяться только равновесием реакции (III) С (графит) + СО2(г) ^ 2СО(г). Так как при производстве воздушного газа обычно преследуется цель получения газовой смеси, содержащей максимально возможное количество окиси углерода, то наиболее целесообразно вести этот процесс при температурах выше 1000° К, так как при этой температуре содержание окиси углерода в газовой смеси может достигать 72%, при температуре 1100° К—93% и при 1200° К уже 98% (табл. 2). Следует, конечно, иметь в виду, что состав газа, приведенный в табл. 2 отвечает смеси га- :юв, которая может получиться путем обработки угля чистым кислородом. Однако, так как фактически при производстве воздушного газа пользуются воздухом или воздухом, обогащенным кислородом, то продукты газификации, т. е, газовая смесь, должны содержать не только углекислоту и окись углерода, но в значительном количестве азот, В таком случае расчет может быть выполнен следующим образом. Примем, что азото-кислородная смесь содержит 100а объемн. % азота и 1006 % кислорода. Как уже было указано выше, при расчете равновесного состава газовой смеси, получающейся в результате обработки угля кислородом, можно пренебречь реакциями (I), (II) и (IV) и следует принимать во внимание только реакцию (III), так как именно ее равновесие определяет конечный результат.
Реакции горения и газификации угля 243 Поэтому в нашем расчете мы можем принять, что газификация угля производится посредством продувки не азото-кислородной смеси, а азото- углекислотной смеси того же состава, что одно и то же, так как при окислении на каждую молекулу кислорода образуется одна молекула углекислоты. В соответствии с этим можно записать Количество грамм-молекул в исходном в равновес- газе ной смеси Азот а а Углекислота Ь Ь — х Окись углерода О 2х Сумма а-\-Ь Сумма . ,а~\-Ь-\-х Отсюда парциальные давления в равновесной газовой смеси для аз0Та р*»аа+Ъ + х углекислоты окиси углерода .... ^со ~~ —~i a —J— о —у- •&> Константа равновесия К - P™L = Но так как в соответствии с принятым нами условием 100л + 1006 = 100, то а + 6= и поэтому При обработке угля воздухом Ъ = 0,21, так как содержание кислорода в воздухе равно 21 % = 1006, следовательно Л г> = г;—; @,21-а?) ' Аналогично, в случае применения обогащенного воздуха, например, содержащего 50% кислорода, 6 — 0,5 Ту* ' Кр = A+^@,5-^) • Результаты выполненного нами по этим уравнениям расчета (в %) приведены в табл. 14, где: _ — —д 1 Ь -и а? » "° и — #.A_Ь)± ^ = 16*
244 Глава IX Таблица 14 Состав воздушного газа (равновесной смеси), получающегося при обработке угля воздухом B1% кислорода) или обогащенным воздухом E0% кислорода), объемн. % т, °к 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1.868 • ю~; 2,669 • 10""* 1,098-10~2 0,1926 1,900 12,20 57,09 2,088 • 102 Ь = 0,21 со2 20.94 20,6 17,5 11,8 2,8 0,5 0,2 0,17 СО 0,06 0,7 5,8 15,1 30.2 33,4 34,4 34,6 N, 79 78,7 76,7 73,1 67,0 66,1 65,1 65,2 6=0,5 соа 49.5 49,1 43,0 31,4 14,7 3.16 0.74 0,34 СО 0,77 1,14 9,3 24,5 47.0 62,4 65,7 66,2 Na 49.8 49,7 47,7 43,6 38,2 34,4 33,6 33,4 Результаты этого расчета показывают, что содержание окиси углерода в воздушном газе возрастает с повышением температуры и увеличением добавки кислорода к воздуху, применяемому для газификации топлива. Так как калорийность воздушного газа находится в прямой зависимости от содержания в нем окиси углерода, естественно, что применение при газификации воздуха., обогащенного кислородом, представляет большой интерес с практической точки зрения. Из данных табл, 14 следует также, что газификацию угля можно осуществлять, применяя не только воздух, но и дымовые газы, содержащие углекислоту или воздух в смеси с дымовыми газами или, наконец, дымовые газы с добавкой кислорода. 5. ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ВОДЯНОГО ГАЗА При попеременном дутье через генератор воздуха и водяного пара или одновременной продуике через слой топлива смеси воздуха с водяным паром получается так называемый водяной газ. Таблица 15 Состав газа, получающего в результате воздействия водяного пара на уголь т, °к 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 2,228 ¦ 10~? 5,059 • 10~* 2,407 • 1СГ? 4,399 ¦ 10~2 0,4244 2,609 11,58 39,77 Н.,0 СО на объемп. % 99,905 98,585 90,66 65,94 29,38 8,01 2,07 0,62 0,048 0,707 4,67 17.03 35.31 45,95 48,96 49,69 0,047 0,708 4,67 17,03 35,31 45,95 48,96 49,69 'xir Pl\,0
Реакции горения и газификации угля 245 В основе этого процесса лежит реакция С (тв) + Н2О (г) *± СО (г) + Н2 (г). (XII) Численные значения логарифмов констант равновесия этой реакции при различных температурах от 300 до 1500° К были приведены выше (табл. 12 и 13). Зависимость состава газа, получающегося в результате реакции (XII), от температуры представлена цифровыми данными табл. 15. 6. КОНВЕРСИЯ МЕТАНА Обширные месторождения естественного газа в СССР, состоящего в основном из метана, содержание которого иногда достигает 98—99%, представляют большой интерес не только с точки зрения использования его в качестве дешевого топлива для бытовых и промышленных нужд, но и применения естественных газов в качестве исходного сырья для производства ряда ценных химических продуктов. При термическом разложении метана можно получить такие ценные продукты, как водород, необходимый для ряда органических производств (гидрирование жиров, деструктивная гидрогенизация углеводородов, гидрирование угля — см. ниже, главу XI) и сажу, широко применяемую в каучуковой промышленности в качестве наполнителя, а также для многих других целей. Конверсия метана с водяным паром: СН4 (г) + Н2О (г) г> СО (г) + ЗНЯ (г) (X) и СН4 (г) + 2Н2О (г) _' СО2 (г) + 4Н2 (г) (XI) или с углекислотой СН4 (г) + СО2 (г) ц 2СО (г) + 2Н2 (г) (IX) позволяет получать газовые смеси, которые могут быть использованы непосредственно для синтезов, например, метилового и высших спиртов, синтина и т. п. или для производства водорода. Наконец, при неполном окислении метана по реакции: СН4 (г) + \ О2 (г) <- СО (г) + 2Н2 (г) (VIII) также можно получить смесь водорода и окиси углерода — весьма цен- ного газового сырья для ряда упомянутых выше производств. Для расчета состава равновесных смесей газов, получающихся в результате реакций (X), (XI), (IX) и (VIII), мы будем пользоваться данными [25] как наиболее точными из имеющихся в настоящее время. Состав равновесной смеси метана, водяного пара, окиси углерода и водорода, получающихся в результате реакции (X) при температурах от 700 до 1200° К и атмосферном давлении, приведен в табл. 16. Данные табл. 16 показывают, что при конверсии смеси метана с водяным паром 50-процентиого состава, остаточное содержание метана в конвертированном газе при температурах выше 1100° К не превышает ~2%. Таким образом, выбор температуры для процесса конверсии должен определяться теми количествами метана, которые могут быть допущены в получаемой целевой газовой смеси.
246 Глава IX Таблица 16 Состав равновесной смеси, получающейся в результате реакции (X), вычисленный намв по данным Вагмана, Кильпатрика, Тай лора, Питцера и Россини [25] г, °к 700 800 900 1000 1100 1200 К 2.687 • 10~4 3,120 • 10~2 1,306 26,56 3,133 ¦ 102 2,473 • 10а Состав смеси, объемн. % СН4 42,66 29,85 14,40 5,08 1,71 0.637 Н2О 42,66 29,85 14,40 5,08 1,71 0.637 СО 3,67 10,07 17,80 22,46 24,14 24,68 н2 11,01 30,22 53,40 67.37 72,43 74.04 •) Здесь Ж. - _ Pqo • -Рн2 __ A — 43 • х2 Результаты выполненного нами расчета состава равновесной смеси, получающейся по реакции (XI), приведены в табл, 17. Таблица 17 Состав равновесной газовой Смеси, получающейся в результате реакции (XI), вычисленный нами по данным Вагмана и др. [25] т, °к 600 700 800 900 1000 1100 ! 1200 1300 1400 1500 1,369 • 1<Г2 2,423 • 10~3 0,126 2,879 36,49 2,959 ¦ 102 1,723 • 103 7,759 • 103 2,821 • 104 8,720 • 10* Состав смеси, объемн. % СН4 29,61 24,08 16,85 10,35 5,95 3,43 2,05 1,29 0,86 0,6 Н2О 59,22 48,15 33,72 20,70 11,89 6,85 4,11 2,59 1,72 1,2 СО2 2,23 5,55 2,89 13,79 16,43 17,94 18,77 19,22 19,48 19,64 8,94 22,22 39,54 55,16 65,73 71,78 75,07 76,90 77,94 78,56 *) Здесь ЛГрХ1 = 5s • 22 ^L . ода JU^l Фактически, конечно, продукты, получающиеся в результате реакций (Х),и (XI), могут реагировать по уравнению СО (г) + Н2О (г) ^ СО2 (г) + Н2 (г), (VI) поэтому при практическом осуществлении процесса конверсии метана с водяным паром должны быть учтены не только (X) и (XI) реакции, но также и реакция (VI). В результате одновременного протекания всех трех указанных реакций может получаться равновесная смесь газов, содержащая все пять компонентов, т. е. метан, водяной пар, углекислоту, окись углерода и водород.
Реакции горения и газификации угля 247 Состав такой смеси, вычисленный нами по данным [25] приведен в табл. 18. Таблица 18 Состав равновесной газовой смеси, получающейся в результате реакций (X), (XI) и (VI), вычисленный нами по данным Вагмана и др. [25], объема« % 1 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 Соединения СН4 22,0 15,8 10,4 6,3 3.7 2,3 1,2 0,3 н2о 13,9 11,2 8,7 6,3 4,0 2,6 1,5 0,8 СО2 8,1 5,5 3,4 1,9 1.1 0,6 0,3 0,1 со 6,0 11,0 15,5 19,0 21,2 22,5 23,5 24,3 н2 50,0 56,5 62,0 66,5 70,0 72,0 73,5 74,5 Сопоставление результатов выполненных нами расчетов, помещенных в табл. 17 и 18, показывает, что в той области температур, которая представляет наибольший интерес с точки зрения полноты превращения метана при взаимодействии его с водяным паром, т. е. примерно от 1000 до 1500° К в результате одновременного протекания реакций (X), (XI) и (VI) содержание метана колеблется примерно от 6% при 1000° К до —0,5% при 1500° К, а содержание водорода от 65 до 75% соответственно (табл. 17 и 18). Вместе с тем эти же данные (табл. 18) свидетельствуют, что содержание углекислоты особенно при температурах 1000° К и выше, весьма незначительно, и конверсия метана водяным паром выше 1000° К должна сопровождаться почти исключительно образованием окиси углерода и водорода. Поэтому при практическом использовании этого процесса для производства водорода целесообразно вести его в две ступени, причем впервой ступепи будет протекать реакция СН4 (г) + Н2О (г) <- СО (г) + ЗН2 (г) (X) Таблица 19 Состав равновесной газовой смеси, получающейся в результате реакции (IX), вычисленный нами но данным Вагмана н др. [25], объемн, % г, °к 700 800 900 1000 1100 2,978 ¦ 10~^ 7,222 ¦ 10~3 0,5929 19,32 3,316 ¦ 102 Соединения 45,04 29,975 15,477 4,67 130 СО2 45,04 29,975 15,477 4.67 1,30 СО 4,96 20,02 34,52 45,33 48,70 н2 4,96 20,02 34,52 45,33 48,70 2 2 A- 4a.'s A — x)* 0.)- V * J >2j 1
248 Глава IX и во второй ступени, при значительно более низкой температуре СО (г) + Н2О (г) <- СО2 (г) + Н2 (г). (VI) Реакция (VI) анализируется подробнее в следующем параграфе настоящей главы. Состав равновесной газовой смеси, получающейся при взаимодействии метана и углекислоты, приведен в табл. 19. Здесь так же, как и в случае конверсии метана с водяным паром, остаточное содержание метана и в конвертированном газе при температурах около 1100° К и выше не превышает —1,5%. 7- КОНВЕРСИЯ ВОДЯНОГО ГАЗА Водяной газ, получаемый в результате наапмодеиствия нодяпого пара с углем С (тв) + Н2О (г) < СО (г) + На (г), (III) широко используется в промышленности для получения водорода, необходимого для процессов гидрогенизации, азотводородной смеси для синтеза аммиака, синтеза метанола, оксосинтеза и т. д. Однако, так как в большинстве случаев окись углерода является нежелательной примесью (за исключением процессов, для которых смесь СО + Ш является исходным сырьем, как, например, при синтезе спиртов, бензина и т. д.) ее предварительно превращают в углекислоту СО (г) + Н2О (г) ^ СО2 (г) + Н2 (г), (VI) которая удаляется затем из газовой смеси каким-либо подходящим способом, например, растворением водой под повышенным давлением, поглощением щелочными растворами и т. д. В табл. 20 приведен состав равновесной газовой смеси, получающейся в результате взаимодействия равных объемов окиси углерода и водяного пара. Таблица 20 Состав равновесной газовой смеси, получающейся в результате реакции (IV), вычисленный нами по данным Вагмана и др* [25], объемн. % т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 И 00 1200 1300 1400 1500 8,975 - 10* 1,479 • 10э 1,260-10* 2,708 • 10 9,017 4,038 2,204 1,374 0,9444 0,6966 0,5435 0,4406 0,3704 СО 0,166 1,27 4,09 8,06 12,49 16,62 20,12 23,00 25,35 27.26 28,79 30,06 31,08 н2о 0,166 1,27 4,09 8,06 12,49 16,62 20,12 23,00 25,35 27,26 28,79 30,06 31,08 49,834 48,73 45,91 41,94 37,51 33,375 29,875 27,00 24.65 22,74 21,21 19,94 18,92 49,834 48,73 45,91 41,94 37,51 33,375 29,875 27,00 24,65 22,74 21,21 19,94 18,92 V1 Pco ¦ Рн.,0
Реакции горения и газификации угля 249 Равновесие реакции (VI) сдвинуто слева направо в области низких температур (табл. 20), поэтому для того, чтобы обеспечить по возможности максимальное превращение окиси углерода в углекислоту, необходимо вести эту реакцию при низких температурах. Однако в области низких температур реакция (VI) даже в присутствии специальных катализаторов протекает чрезвычайно медленно, поэтому в промышленных установках процесс конверсии ведется обычно при температурах порядка 450— 550° С. При этом в качестве исходной смеси используется так называемый полуводяной или водяной газ, содержащие обычно не только окись углерода, но также углекпелоту и в значительном количестве азот. Состав исходной смеси находится в зависимости от того, для каких долей проводится конверсия. Если целевым продуктом процесса доджей быть водород, то исходное сырье должно содержать минимальное количество азота. Напротив, если в результате процесса конверсии желательно получить азотводородпую смесь для синтеза аммиака, то состав исходного газа подбирается таким образом, чтобы соотношение суммы Нз + СО к количеству азота в смеси было равным приблизительно 3:1. Для того чтобы в конвертированном газе содержание окиси углерода было минимальным, процесс конверсии исдут обычно с избытком водяного пара, т. е. при соотношении в исходной газовой смеси ЬЬО ; СО>1. Расчет состава исходной газовой смеси производится следующим образом. Примем, что в исходной газовой смеси содержится, в объемп. %: Окиси углерода 100« Водорода ЮОЬ Углекислоты ЮОб1 Азота и др. инертов 100t/ В таком случае a + u + c + d—1, где а, о, с и d — доли моля. Если к молю исходной газовой смеси добавить п молей водяного пара, сумма молен в парогазовой смеси будет равна 1 + /г, а молярная доля каждого компонента газовой смеси определится соотношением, например, для окиси углерода ——, для водяного пара и т. д. Обозначив через х степень превращения окиси углерода, находим, что в равновесной газовой смеси количество молей окиси углерода равно а — ах тт .. ? а—ах, а молярная ее доля —г-—. Найденные аналогичным образом молярные доли для окиси углерода, водяного пара, водорода, углекислоты и азота приведены в четвертой графе табл. 21. По данным четвертой графы табл. 21 парциальные давления компонентов парогазовой смеси в условиях равновесия должны быть равны: и — ах уу п — ах р с-\-ах p общ7 ^Н2-1 + й ¦ общ' где Росщ—общее давление в системе. Подставив эти значения в формулу
250 Глава IX Таблица 21 Состав парогазовой смеси в долях моля в разных стадиях процесса конверсии Наименование компонентов газовой смеси СО н2о СО2 Сухой газ до реакции а с d Парогазовая смесь до реакции а п 1+/г b с d Равновесная парогазовая смесь а — ах п — ах b + ах 1 + п с 4- ах d Равновесная газовая смесь после удаления из нее водяного нара а — ах 1 + ах b ~i- ax 1 -[-ах с -\- ах 1 +ах d 1+аг находим Отсюда _^ (с-\-ах) (Ъ-\-ах) /JV1 - (а—ах) (п — ах) Х = ± —4а2 an — cb) D) а число молей водяного пара (с + ах) (Ь + ах) YI = тг /Л Л«\ "Г Для дальнейших расчетов примем, что исходная смесь содержит 35% окиси углерода, 35% водорода и 5% углекислоты; следовательно, а = 0,35, Ъ = 0,35 и с= 0,05. В таком случае при п = 1 _ @,4725 ,14) 0,245 ,4725 ЛГРV1 ~-l) @,35 -0,0175) 0,245 * } Вычисленные таким способом значения ж при значениях п от 1 до 5 помещены в табл. 22. Окончательные результаты расчета состава конвертированного сухого газа помещены в табл. 23. Из данных этой таблицы следует, что остаточное содержание окиси углерода в конвертированном сухом газе возрастает с повышением темпе-
Реакции горения и газификации угля 251 Численные значения х, рассчитанные но уравнению D) Таблица 22 т, °к 600 700 800 000 27,08 9,017 4,038 2,204 Значения х при л от 1 до 5 1 0,95808 0,88976 0,79705 0,64078 2 0,98275 0,97706 0,89845 0,83324 3 0,98857 0,98646 0,93262 0.88548 4 0,99259 0,99011 0,95008 0,90989 5 0.99380 0.99241 0,95969 0.92989 ратуры и уменьшается с увеличением количества водяного пара в исходной газовой смеси, подвергающейся конверсии. Таблица 23 Состав конвертированного сухого газа при различных температурах и различном содержании нодяного пара н исходной смеси,, объемн. % т, °к 600 700 800 900 #PVr 27.08 9,017 4,038 2.204 п 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 СО 1,1 0,45 0,30 0,20 0,16 2,94 0,6 0,37 0,26 0,22 5,55 2,70 1,78 1,30 1,0 10,25 4,52 3,0 2,4 1,85 н2 51,3 51,65 51,75 51,8 51,8 50,41 51,55 51,6 51,75 51,75 49,2 50,6 51,0 51,25 51,4 46,9 49.6 50,4 50,73 51.0 СО2 28,85 29,3 29,4 29,5 29.5 27,6 29,2 29.4 29,44 29,48 25.7 27,7 28,4 28.7 28.9 22,4 26,45 27,5 27,93 28,3 18,75 18.6 18,55 18,5 18,5 19,05 18,65 18.6 18.55 18,55 19,55 19,0 18,8 18,75 18,7 20,45 19,35 19,1 18.95 18,85 Таким образом, для того, чтобы в рабочем интервале температур, т. е. при 450—550° С (см. выше) конвертированный сухой газ содержал около 1% окиси углерода, необходимо на 1 моль исходной газовой смеси добавлять от 3 до 5 молей водяного пара. ЛИТЕРАТУРА 1. Д. Б. Гинзбург. Газификация топлива и газогенераторные установки. Гизлегпром, A938), стр. 118. 2. Ф. Фишер, (см- [1]). 3. А, Э й к е н. Курс химической физики. Вып. 1, ОНТИ, A935). 4. В. Lewis, G, Elbe. J. Am. Gh. Soc. 57, 612 A935). (Цитируется по Чернобаеву и Жнвотовскому. Константы равновесий газовых реакций. Изд. АН УССР, Киев A939), 5. О- Boudouar. Compt. rend. 130, 132 A900). 6. К, Jellineck, A. D i t h e 1 ш- Zs. anorg. Ch. 124, 216 A922).
Глава IX 7. V. Falcke. Zs. Elektrochem. 27, 268 A921); 32, 194A926); 33, I A927); 34, 22, 395A928). 8. J. E. К i 1 p at ri k. J. Res. Nat. Bur. Stand- 34, 143 A945); 37, 163 1946; 34, 559 A946); 69, 2488 A947). 9. F. G. Dent, J. W. Cob. J. Ch. Soc. A929). 10. J. Langmuir. J. Am. Ch. Soc. 28, 1379A906). 11. W. Nernst, II. Wartenberg. Zs. ph. Ch. 56, 548 A906). 12. N- В j i e г г u m. Zs. ph. Ch. 79, 543 A912). 13. J. Langmuir. J. Am. Ch. Soc. 28, 135 A906). 14. W. N e г n s t, H. Wartenborg. Zs. ph. Ch. 56, 513 A906). 15. L. L owenstein. Zs. ph. Ch. 54, 707 A906). 16. II. W а г t e n b e г g. Vorn- d. d. physik. 8, 97 A906). 17. N- В j о г г u m. Zs. ph. Ch. 79, 513 A912). 18. W. Nernst. Zs. anorg. Ch. 45, 130 A905). 19. M. Traut z. Zs. Elektrochem. 14, 534 A908). 20. W. Siegel. Zs. pb. Cb. 87, 659 A914). 21. O. 11 ahn. Zs. ph. Cb. 42, 705 A903); 44, 513 A903); 46, 735 A903). 22. F. Haber, F. Richardt. Zs. anorg. u. alg. Ch. 38, 5 A904). 23. W. 11. Engels. Journ. Gasbeleuchtung. 62, 493 A919). 24. Б. N с u m a nn, G. Kohlor. Ze. Elottrochem. 34, 218 A928). 25. D. D. W a g m a n, J. E. Kilpatrik, W. J. Taylor, K. S. Tit- z о г, F. D- Rossini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 34, 143—161 A945). 2(i. J. R. P а г t i n g t и n, W. G. Shilling. J. Am. Ch. Soc. 44, 142, 143 A925). 27. J. С Ghosh, К. М. С h а к г a v а г t y, J, B. Baksh i. Zs. anorg. Ch. 217, 277 A934). 28. B. N e u m an, K. Jak о b. Zs. Elektrochem. 30, 5Я7 A924). 29. F. W. High tower, Л. Н. White. Ind. Eng. Cb. 20, 10 A928). 30. М- R a n d a 1 1, F. W. О о г а г d. Ind. Eng. Ch. 20, 1355 A928). 31. R. N. Pease, P. R. Chosobro. J. Am. Cb. Soc. 50, 1464 A928),
ГЛАВА X РЕАКЦИИ ГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ В настоящей и следующих главах приводятся результаты экспериментальных работ по измерению равновесий реакций превращения углеводородов. 1. РЕАКЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ (I) С (графит) + 2Н2 (г) <± СН4 (г) (II) С (аморфный) + 2Н2 (г) <± СН4 (г) Реакция образования метана из графита и водорода изучена сравнительно большим числом исследователей (Майер и Альтмаиер [10]; Принг [И]; Принг и Ферлье [12]; Коуард п Вильсон [13]; Шеффер и Доккум [14]; Шенк [15]; Рендалл и Мохаммед [16] и др.) Авторы указанных работ в результате обработки своих экспериментальных данных предложили ряд уравнений зависимости логарифма константы исследованной реакции от температуры. Например [10], приводится следующее уравнение RT In Кр = 18507—5,9947' In 71—0,002936 Г2—21,1 Т. A) Здесь Однако эти уравнения в настоящее время не представляют интереса, так как будучи выведенными на основании экспериментальных данных, полученных в сравнительно узком интервале температур, они не могут быть использованы для расчета равновесных концентраций в широком интервале температур. В 1932 г. А. А. Введенский и А. В. Фрост [1] подвергли детальному разбору экспериментальные данные цитированных выше авторов. Приняв для теплового эффекта реакции A) величину Д #298,1 = — 18110 ± 70 кал/моль, по данным [17] и теплоемкости для графита [10] Ср = 1,1 + 0,0048 Т — 0,0000012 водорода [19] Ср = 6,65 +0,0007 т
254 Глава X и метана [19] Ср = 2,57 + 0,0231 Т - 0,0000042 Т\ они предложили следующее уравнение зависимости логарифма константы равновесия от температуры 3348 lg Кр = -^- — 5,957 lg Т + 0,00186 Т — — 0,0000001095 11,79 ± 0,15. B) +2 0 -f -2 \ \ \ \ \ ¦ О к *—— A —1 -A J 500 1000 2000°К Рис. 1. Сравнение вычисленных lg Kp с опытными для реакции С (тв) + 2Н2 (г) tz (СН4(г) в_[15]; O-IH]; о - [U]; СИ- [10]; V - [13]; Л ~ [12]; ъ — [16]; — расчет А. А. Введенского и А. Б. Фроста [1]; расчет Вагмана, Кильпатрина и др. [21], [3]. Пользуясь этим уравнением, А. В. Фрост [2] вычислил равновесные соотношения метана и водорода при различных парциальных давлениях водорода н температурах в присутствии графита; результаты расчета приведены в табл. 1. А. В. Фрост [3] и Кассель [20] рассчитали константы равновесия реакции A) по спектроскопическим данным. Сравнение результатов расчета А. В. Фроста [3] и Касселя 120] с расчетом по уравнению А. А. Введенского и А. В. Фроста [1] (см. табл. 2 и рис. 1) обнаруживает хорошее совпадение величин, вычисленных во всех этих работах; расчеты А. В. Фроста [3] и Касселя [20] практически совпадают во всем интервале температур от 300 до 3000° К. Логарифмы констант равновесия, вычисленные по уравнению А. А. Введенского и А. В. Фроста, хорошо согласуются с результатами расчетов по спектроскопическим данным только для температур от 300 до 1200° К. При более высоких температурах расчеты по спектроскопическим данным лучше согласуются с опытными данными, чем расчеты по уравнению, предложенному А. А. Введенским и А. В. Фростом [1 ].
Таблица 1 Равновесные соотношения водорода и метана, реагирующих по уравнению СН4 (г) ^± С (графит) -f- 2H2 (г), вычисленные по уравнению B), рассчитанному А. А. Введенским и А. В. Фростом [1] 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 2,19 1.13 0,28 —0,37 —0,87 — 1,28 — 1,62 — 1,90 —2,12 -2,31 -2,48 —2,61 -2,71 155 13,5 1.9 0,427 0,135 5,25 ¦ 10~2 2,40- 10~2 1,26 • 10~2 7,59 ¦ 10~3 4,90 • 10~3 3,31 • 10~3 2,45-lO 1,95- I0~3 Объемы. % CH4 в смеси при P = 1 flm 92,3 76,2 49,2 24.4 10,8 4,8 2,3 1,23 0,76 0,49 0,33 0,24 0,19 0,1 15.5 1,35 0.190 4.27 ¦ 10~2 1,35- 10^~ 5,25 ¦ 10 2.40 -10~3 1.26 -10 7,59 • 10~4 4.90-10~4 3,31 • 10~4 2-45 • 10~4 1.95 -КГ PC* 0,5 78 ?6,75 0,95 0,213 0,067 2,62 ¦ 10~2 1,2 -10~2 6,30. 10~3 3,74 • 10~3 2,45- 10~3 1,65- 10~ 3 1,23- 10 9,75- 10~4 : рн при давлении р± 1,0 155 13,5 1,9 0,427 0,135 5,25 ¦ 10~2 2,40-10~2 1,26- 10~2 7,59 ¦ 10~3 4,90- 10- 3 3.31 * 10~3 2,45-10~3 1,95-10^3 ' 10 1550 135 19 4,27 1,35 0,525 0,240 0,126 0,076 0,049 0,033 0,024 0,020 j2 am 50 7800 675 95 21,3 6,7 2.62 1.20 0,63 0,37 0-24 0,165 0,122 0,097 100 15500 1350 190 42,7 13,5 5,25 2,40 1,26 0,76 0,49 0,33 0,24 0,195 200 31100 2700 381 83,4 27 10,5 4,8 2.52 1,52 0,98 0,66 0,48 0.39
256 Глава X Таблица 2 Логарифмы констант равновесия реакции A), вычисленные А. А. Введенским и А. В. Фростом [1], А. В. Фростом [3], Касселем [20] и Вагманом [21] г, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2200 2400 2500 2600 2800 3000 А. А. Введенский, А. В. Фрост [1] 8,74 5,39 3,31 1,89 0,87 0,10 —0,51 —0,98 — 1,38 —169 -1,96 -2,17 —2,36 —2,52 -2,64 —2,74 —2,84 -2,92 -— Касселъ [20] 8,935 — 3,488 — — — — -0,985 — — 1,779 —2,354 -2,585 —2,790 —3,129 — —3.397 —3,016 —3,801 —3,884 —3,960 —4,098 —4,218 А. В. Фрост [3] 8,1N7 3,503 . . —0,982 -—. —1,775 -—. —2,375 —2,609 —2,790 —3,133 —3,394 —3,617 —3,800 -3,884 —3,%0 —4,104 —4,220 Вагман и др. [21] 8,8177 5,4899 3,4268 2,0001 0,9526 0,1494 —0,4881 —1,0075 — 1,4345 —1,7936 —2,1006 —2,3638 —2,5927 . . . — В табл. 2 приведены также данные, опубликованные в 1945 г. (Вагман, Кильпатрик, Тайлор, Питцер, Россини 121]), которые также хорошо согласуются с результатами расчетов А, В. Фро- ста [3] и Касселя [20]. Для оценки составов равновесных смесей, образующихся при реакции между водородом и аморфным углеродом, протекающей при температурах ниже 1000° С, А. В. Фрост [3] на основании опытов Щенка [15] рекомендует пользоваться данными, приведенными в табл. 3. Как уже было отмечено выше (глава VI), при рас- 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 г/ i } Л 9 •у V о'/ У 50 100 Рис. 2. Равновесные концентрации водорода (в объемных процентах) в смеси СН4 -f- Н2 над графитом, вычисленные по уравнению B). #- и5]; -[14]: V-H3]; гп - [10]; — 1>асчет по уравнению B).
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 257 Таблица 3 Равновесные соотношении водорода и метана, реагирующих по уравнению A), вычисленные А. В. Фростом [2| по данным Шенка [15] j Of" /, С 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 lg Ар 4,60 3,16 1,95 1,08 0,52 0,15 —0,17 —0,45 —0,71 —0,93 —1,13 —1,32 —1,50 4,0-10* 1,44 -103 89 12,0 3,3 1,41 0,68 0,35 0,195 0,1175 0,074 0,048 0,0319 *^Р ~ и р 1 ? И Н ^н о а § «^ 99,5 97,4 89,9 75,0 57,6 44,0 31,5 21,6 14,2 9,6 6,4 4,4 3,0 0,1 4-10а 144 8,9 1,2 0,33 0,14 0,068 0,035 0,0195 0,012 0,0074 0,0048 0,0032 Рс 0,5 2-10* 7,2 ¦ 10* 44,5 6,0 1.65 0,70 0,34 0,175 0,097 0,06 0,037 0,024 0.016 1,0 4-10* 1,44-10а 89 12 3,3 1,4 0,68 0,35 0,195 0,12 0,074 0,048 0,032 , при рп 10 4«105 1,44 ¦ 10а 890 120 33 14 6,8 3,5 1,95 1,2 0,74 0,48 0,32 2, am 50 2-10« 7,20 ¦ 10* 4450 600 165 70 34 17,5 9,7 6,0 3,7 2,4 1,6 100 4-10« 1,44 • 105 8,9 ¦ 103 1,2-103 330 141 68 35 19,5 11,75 7,4 4,8 3,2 чете равновесий реакций под высоким давлением, вообще говоря, необходимо учитывать отклонения газов и паров от законов идеальных газов. Однако в данном частном случае в этом нет особой необходимости, так как непосредственные измерения Приига и Ферлье [12] показали, что при температурах выше 1000° С под давлением от 10 до 200 am отношение метана к водороду в равновесной смеси увеличивалось с ростом давления в строгом соответствии с законом действующих масс, а константа равновесия: Кр = —^—4 при заданной температуре оставалась неизмен- ной. На рис. 2 построена кривая зависимости содержания водорода от температуры в смеси СШ + EU над графитом, которая сравнивается с опытными данными. (Ill) 2C (графит) + 2Н2 (г) *± С2Н4 (г) Для этой реакции А. В. Фрост [2], пользуясь экспериментальными данными Принга и Ферлье [22], рассчитал следующее уравнение зависимости логарифма константы равновесия от температуры lg Kv = =^3 - 5,589 Ig T + 0,001025 Т + 0,000000175 Т2 + 13,04; C) здесь К — D) Сравнение результатов расчета по уравнению, предложенному А. В. Фростом [2] с экспериментальными данными [22] приведено в табл. 4. 17 Заказ 119.
258 Глава X Численные значения lg Kp для реакции (III) по данным Принга, Ферлье [22] и А. В. Фроста [2] Таблица 4 т,°к 1548 1673 2048 2223 2323 Опытные данные Принга 0,00000032 0,00005 0,000010 0,00020 0.00056 и Ферлье [22] lg *р (—6,49) —4,30 (—5.00) —3,70 -3,25 Расчет Фроста [2 lg*P —4,32 —4,20 -3.79 —3,60 -3.50 Таблица 5 Состав равновесной смеси газов, получающихся в результате реакции 2С (графит) + 2Н2 (г);г* С2Н4 (г), вычисленный А, В. Фростом [2J 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 —6,48 —5,58 —5,13 —4,85 —4,61 -4,39 —4,20 —3,99 —3,77 —3,54 0,00033 0,0026 0,0074 0,0141 A,0245 0,041 0,063 0,102 0,17 0,29 Объемы. % этилена в смеси 0,1 0,0000033 0,000026 0,000074 0,000141 0,00025 0,00041 0,00063 0,0010 0,0017 0,0020 при общем давлении, am 1,0 0,000033 0,00026 0.00074 0,00141 0,0025 0,0041 O.O0G3 0,010 0,017 0,029 10 0.00033 0,0026 0,0074 0,0141 0,0245 0,041 0,063 0,10 0,17 0,20 100 0,0033 0,026 0,074 0,141 0,245 0,41 0,63 1.0 1.7 2,7 Состав равновесной смеси водорода и этилена, образующейся в результате реакции (III), рассчитанный по уравнению C) А. В, Фростом [2], приведен в табл. 5, Несмотря па то, что указанное уравнение не очень точно, для оценки равновесного состава этой смеси при различных температурах и давлении до 100 am с практической точки зрения цифровой материал, приведенный в табл. 5, вполне достаточен, так как выход этилену при температурах до 2000° С столь незначителен, что применение более точных дан- пых и уравнений для расчета не может внести принципиальных изменений в результаты расчета. Сопоставление цифровых данных, помещенных в третьей и четвертой графах табл.6, показывает, что абсолютное значение констант равновесий реакции (III), при одинаковых температурах, вычисленных по спект- ш 50 го IS ) У 1 1 1 (- 1 1 — — 1 1 1 1000 2000 3000 W0 5000 амилена в Н Н амилена в pChobLo^S р С Но + Н, над графитом [3]. роскопическим данным Бриквидда, Моско-
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 259 Таблица 6 Свободные энергии и логарифмы констант равновесия реакции образования этилена из графита и водорода (Ш), вычисленные по спектроскопическим данным [2J и [29] /71 о Т/" 1 , К 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 А 7° 1 16290 16320 17700 19260 20930 22680 24500 26350 28240 30150 32070 34000 35940 37890 lgifp (HI) Бриквидд и др. [29] -11,943 —11.887 —9,670 —8,417 —7.613 —7,082 —6,693 —6,400 -6172 —5.990 —5,841 —5,717 —5,611 —5,520 А. В. Фрост [2] -8,52 —7,1 -6,31 —5.83 —5.50 -5,26 -5,09 —4,94 -4,81 —4,70 —4,59 -4,48 -4,39 в а, Астона [29], значительно ниже, чем рассчитанное А, В. Фростом [2J. Поэтому фактически содержание этилена в равновесной газовой смеси, получающейся в результате реакции 2С(графит) + 2Ш(г) -> С2Щ(г) (III) должно быть еще ниже тех значений, которые были вычислены А. В. Фростом [2] (см. табл. 5). Как для практических, так и для теоретических расчетов могут быть рекомендованы термодинамические функции, вычисленные по молекулярный константам и спектроскопическим данным (см. главу XIX настоящей книги). (IV) 2С (графит) + На (г) * С2На (г) Равновесие реакции образования ацетилена из графита и водорода было вычислено на основе спектроскопических данных А. В. Фростом [3] и Касселем [20]. Результаты расчетов, выполненных указанными авторами, для температур от 500 до 3000° К очень хорошо согласуются друг с другом и могут быть рекомендованы для оценки равновесных соотношений между водородом и ацетиленом над графитом (табл. 7). Содержание ацетилена в равновесной смеси (в объемных процентах) С2Н2 -f H2 над графитом при температурах до 5000° К дано в последней графе табл. 7 и на рис. 3. Позже, на основании спектроскопических данных, Бриквидд, Москов и Астон [29] вычислили термодинамические функции для ряда углеводородов, в том числе и ацетилена. Воспользовавшись данными этих авторов, мы рассчитали свободную энергию и igKpRJiK реакции образования 17*
260 Глава X Таблица 7 lg ЛГР для реакции образования ацетилена из графита и водорода (IV), рассчитанные А, В* Фростом [3] и Касселем [20] 7\°К 500 1000 1200 1400 1500 1600 1800 2000 2200 2400 2500 2600 2800 3000 3500 4000 4500 5000 lgifpjv по данным Касселя [20] —20,614 —8.849 —6.907 —4.978 —3.066 —1,934 —1.196 А. В. Фроста [3] —20.899 -8,993 —7,025 -5,637 —4.594 —3.785 —3.142 —2,613 —2,186 — 1,824 —1,515 —1,260 —0.741 —0,368 —0,087 +0.136 Объемн. % С2Н2 в смеси с Н2 над графитом, по А. В. Фросту 0.000 0,000 0.000 0.000 0,003 0,017 0,083 0.24 0,65 1.47 3.0 5,2 15.4 30.0 45.0 57,8 ацетилена из элементов. Результаты этого расчета приведены в табл. 8; там же для сравнения помещены данные Касселя [20] и А. В, Фроста [3]. Таблица 8 Свободные энергии и lg Kp для реакции образования ацетилена из графита и водорода (IV) Г , л 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 О 49977 49950 48552 47177 45853 44479 43165 41864 40585 39321 38072 36828 35602 34393 lg Kp (IV) до данным Бриквидда и др. [29] —36,654 -36-410 —26,543 —20,633 —16,708 —13,895 —11,799 —10,172 -8,875 -7,817 —6,938 —6,195 —5,561 —5,014 Касселя [20] — — —20,614 — — — — —8,849 — —6,907 — — —4,978 А. В. Фроста [3] — — —20,899 — — — — —8,993 — —7,025 — —5,637 — Данные граф 3 и 4 табл, 8 [20, 29] хорошо согласуются друг с другом, однако при точных расчетах лучше пользоваться данными графы 3,
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 261 2. РЕАКЦИЯ ГИДРИРОВАНИЯ АЛКЕНОВ И ДЕГИДРИРОВАНИЯ АЛКАНОВ (V) С2Н4(г) + Н2(г)<^С2Нв(г) Пиз и Дарген [23 ] измерили константы равновесия реакции гидрирования этилена в интервале температур от 600 до 700° С при атмосферном давлении в отсутствии катализатора. Рис. 4. Сравнение численных значений Ig Кр для реакции С2Н4 -f- Н2 ^ ZtC2He, рассчитанных А. А. Введенским [4], и А- В. Фростом [5] и найденных опытным путем [4, 23, 24]: х — [41; О — [24]; • — [23]; расчет А. А. Введенского, С. Г. Винниковой [4]; расчет А. В. Фроста [5]. о -5 \ \ \ k -- к к, \ N 500 1000 ¦ 1500 Рис. 5. Сравнение численных значений lg Кр для реакции С2Н4+ +Н2 ^С2Нв, рассчитанных А. АГ Вве- денск!1м^ А. В. Фростом [5], [29], [25 ] и найденных экспериментально [4, 23, 24, 30, 31]: X— [4]; О — [24]; • — [23]; V — [30]; д __ [31]; _ расчет [29] и [25]; расчет А. А. Введенского и А- В. фроста [5]. В 1933 г. была опубликована работа Фрап и Хеппке [24], в которой описаны исследования равновесия реакций дегидрирования этана, пропана и бутана в присутствии окиси хрома в качестве катализатора. Опыты этих последних авторов были проведены при атмосферном давлении и температурах 400, 450 и 500° С. А. А. Введенский и С. Г. Винникова [4] измерили константы равновесия реакции (V) при атмосферном давлении и температуре 500° С, также в присутствии окиси хрома; равновесие было измерено с двух сторон. Логарифмы констант равновесия реакции (V), вычисленные на основании экспериментальных данных цитированных здесь авторов, приведены в табл. 9. На основании экспериментальных данных своих предшественников [23, 24], а также своих собственных измерений, А. А. Введенский и С. Г. Винникова [4] предложили уравнение для вычислений lg KPw
262 Глава X Таблица 9 Логарифмы констант равновесия реакции гидрирования этилена (V), по данным А. А. Введенского и С. Т« Винниковон [4] и др. [23, 24] г, с 400 450 500 600 650 700 710, К 673,1 723,1 773,1 873,1 923,1 973,1 Значения lgA^p по данным Фрай, Хед- пке [24] 3,824 3,119 2,494 А. А. Введенский, С. Т. Вмнникова [4] 2,500 Пиз, Дарген [231 1,500 1,076 0,708 Вычислено по уравнению [5] 3,864 3,125 2,515 1,462 1,019 0,618 при различных температурах lg Кр = ~ - 2,961 lg Т + 0,0007668 Т - 0,0000001764 Г« + 2,344. E) Средняя погрешность найденного уравнения равна ± 0,0502, что соответствует средней ошибке в константе равновесия 11,3%. Позднее А. А. Введенский рассчитал уравнение зависимости логарифма константы равновесия реакции (V) от температуры lg Kv = ^ — 2,961 lg T + 0,0007668 Т — 0,0000001764 Т2 + 2,4. F) Таблица 10 Сравнение вычисленных и экспериментальных констант Кр для реакции г° к 653 673 723 723 773 773 823 843 863 863 873 883 883 893 903 923 923 973 Кр — Вычислена Бриквидд и др. [29] 3,68 • 10~~5 7,98 • \0Гъ 4,63-10~4 4,63 • :Ю~4 2,16 • 10~~3 2,16 • 10~3 8,41 ¦ 10~3 0,0139 0,0223 0,0223 0,0281 0,0351 0,0351 0,0438 0,0542 0,0822 0,0822 0,216 Определена экспериментально 4,04 • 10~5 8,2 -\<ГЬ 5,16 • 10~4 5,6 -Ю-4 3,2 -Ю-3 2,4 -Ю-3 7,4 -Ю-3 0,0153 0,0244 0,0245 0,031 0,0359 0,033 0,0446 0,054 0,082 0,078 0,20 Литературный источник [30] [24] [30] [24] [41 [241 1 [31] J [23] [311 [32] }[ЗЦ [23 [31 [23
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 263 Таблица 11 для реакции гидрирования этилена (У), вычисленные А. А. Введенским, А. В. Фростом [5] и др, [24, 29J т°, к 298,16 зоо 400 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Д2^ [29] —24140 —24100 —21140 —18080 — — 14950 —11760 . —8560 —5320 —2090 +1166 +4410 +7650 +10880 +14120 Бриквидда и др. [29] 17,699 17,552 11,550 7,903 — 5,434 3,673 2,337 — 1,294 0,457 —0,230 —0,802 —1,284 —1,698 —2,057 \р lg с2н4 A.A. Введенского _ — — 7,48 6,23 5,18 4,29 3,52 2,85 2,26 1,74 1,27 0,85 0,47 -0,17 —0,72 —1,20 —1,63 —2,00 Н2 А. В. Фро- ста [5] 7,448 5,176 3,523 2,272 1,293 — 0,514 . —— ным Фрай и Хеппке [24] 17,6958 17,5954 11,5404 7,9014 5,4444 3,6778 . 2,3423 . 1,2992 0,4634 —0,2229 —0,7937 —1,2766 —1,6897 —2,0495 На рис. 4 сплошной линией показана зависимость Ig Kv от температуры; эта кривая вычислена по уравнению F). Пунктир и прерывистая линия нанесены на основании расчета А. В. Фроста [5]. Кривая, вычисленная по уравнению E), хорошо согласуется с экспериментальными данными цитированных выше авторов [4, 23, 24]. В 1946 г. был выполнен [29] расчет констант равновесия реакции дегидрирования этана но спектроскопическим данным; сравнение результатов этого расчета с экспериментальными измерениями различных авторов дано в табл. 10 и на рис. 5. В табл. 11 для сравнения помещены lg Kv для реакции (V), вычисленные А. А. Введенским, А. В. Фростом [5] и др. [25, 29]; там же (во второй графе) приведены численные значения AZr (пересчет сделан нами). Сопоставление цифрового материала табл. 10 свидетельствует о хорошем согласии вычисленных констант равновесия реакции дегидрирования этана (графа 3, табл. 11) с экспериментальными данными различных авторов [4, 23, 24, 30, 31, 32]. Вместе с тем различие между Ig Kv граф 3 и 4 (табл. 11) в интервале температур 750—1500° К очень невелико и только при более низких температурах (около 700° К) достигает примерно 0,17. (VI) С3Нв(г) + Н2(г)^С3Нв(г) На основании экспериментальных данных [18] А- А. Введенский рассчитал следующее уравнение lg Kv = ^ - 2,961 Ig T + 0,0007668 Т - — 0,0000001764 Г2 + 2,19 + 0,03. G)
264 . Глава X В 1945—1946 гг. были опубликованы новые сведения о свободных энергиях образования олефинов и парафинов из элементов, расчитанные по спектроскопическим данным. Поэтому мы сочли уместным сравнить эксперимент с расчетом. Для этой цели были использованы данные о свободных энергиях образования олефинов л парафинов из элементов (см. статьи; Вагман, Кильпатрик, Тайлор, Питцер, Россини [21J и Прозен, Питцер, Россини [33]). Вычисленные нами по этим данным величины помещены в табл. 12 Таблица 12 Свободная энергия реакции гидрирования пропилена и Ig/fp, рассчитанные нами по данным Вапиана с сотрудниками [21] и А- А. Введенского т°. к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 A ZT —20604 —20592 —17419 —14220 —10960 —7660 —4360 —1050 +2250 -1-5560 +8860 +12160 + 15450 +18800 Вагмана и др. 15,1025 15,0014 9,5170 6,2154 3,9906 2,3935 1,1911 0,2547 —0,4930 —1,1044 —1,6136 —2,0430 —2,4116 —2,7382 D по данным [21] А. А. Введенского 13,94 8,91 5,8E 3,7У 2,30 1,17 0,28 —0,44 —1,04 — 1,54 —1,98 —2,ЗГ) —2,6<J (вторая и третья графы). При температурах выше 700° С теоретические данные в общем хорошо согласуются с величинами lg KPi рассчитанными по уравнению G), предложенному А. А. Введенским. (VII) С4Н8 (г) + Н2 (г) * С4Н10 (г). Таблица 13 Константы равновесия реакций гидрирования бутиленов по данным Фрай и Хепике [24] а-С4На + ?-C4H8-tfu ?-C4H8-/nj С4На *) + i-C4Ha + Реакции ня +± с4н10 ?анс _|_ Н2+^С4Н10 Н2^± С4Н10 ГТ >. • {л ТТ П-2 4— i ^(Яю № реакции (VII а) (VII Ь) (VII с) (VII d) (VII е) 350 0,00045 0,00052 0,00082 0,0018 0,0017 t, °С 400 0 0022 0,0025 0,0039 0,0086 0,016 450 0,0075 0,0087 0,0140 0,0302 0,042 *) Сумма изомеров.
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 265 Константы равновесия реакций гидрирования а-бутилена, ?-бути- леиа-^нс, ?-бутилена-транс и изобутилена также определены экспериментально в работе [24] (табл. 13). Для реакций (VII-c?) и (VII-e) А. А. Введенский предложил следующее уравнение lg Кр = —^- -2,961 lg T +0,0007668 Г-О^ОООООПбв Т2+1,55 ± 0,09, (8) достаточно удовлетворительно согласующееся с экспериментальными данными. (VIII) С6Н12 *) (г) + Н2 (г) rf /*-С6Н14(г) (IX) СаН16 **) (г) + Н2 (г) т± //-С8Н18 (г) Равновесие реакций гидрирования нормальных олефинов Се и С8 было исследовано А. А. Введенским и П. Я. Иванниковьгм [6] при атмосферном давлении и температурах 350—450° С в присутствии палладие- вого катализатора. В своей работе авторы определяли суммарное количество соответствующих олефинов при дегидрировании нормальных гексана и октана. Равновесие было исследовано с двух сторон. Для вычисления логарифмов констант равновесий реакций (VIII) и (IX) авторы предложили следующие уравнения: для реакции (VIII) Ig Кр = ^ - 2,961 lg T + 0,0007668 Г - -0,0000001764712+0,11 ±0,10. (9) Для реакции (IX) lg Kv = ^ — 2,961 lg T + 0,0007668 Т - — 0,0000001764Т*- 0,43± 0,06. A0) Так как при дегидрировании нормального гексана могли протекать реакции (VIII-a) я-Гексан <± 1-гексен + Н2 ) w-Гексап т* г{мс-2-гексен + Н2 (VIII-г) w-Гексан т± транс-2-тепсеи + Н2 (Vlll-d) /^-Гексан г> цис-3-тексеп + Н2 ) я-Гексан гу транс-3-гексеп + Н2, то для сравнения экспериментальных данных А. А. Виеденского и П. Я. Иванникова [6] с теоретическими расчетами необходимо найти связь *) Сумма изомеров с прямой цепочкой. **) Сумма изомеров.
266 Глава X между константами равновесия реакций (VIII-a—VIII-e) и реакции (VIII). Для этой цели примем, что в равновесной смеси содержится: н-Гексана 1— и молей 1-Гексека сг цис-2-Гексеп& с% трянс-2-Гексена . . . .с3 4 транс-3-Гексепа Л . ,сб Водорода и Так как при дегидрировании и молей гексана должно образоваться столько же молей олефинов, то и = сх -f с2 + с3 + с4 + с5 = Общее количество молей в равновесной смеси равно 14-м. В соответствии с этими обозначениями, при общем давлении /*— 1 ат% ~ и2 ~ и2 G другой стороны, для каждой частной реакции можно записать a A A откуда: 1—гг2 _ 1 —ц2 _ 1 — С ^ ^ К и ' Суммируя эти уравнения, находим u \Kv(a) Кр{Ь) Лр(с) Ap(d) Ap(e)/ или -f 1 Л- 1 J_ KP(b) Kp(e) Kp(d) но I-»2 следовательно, A
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 267 Пользуясь величинами свободных энергий образования моноолефи- нов [21] и парафинов из элементов [33], определяем сначала свободные энергии реакций (Villa—Vllle), логарифмы констант, константы этих реакций, а затем, применив найденное нами соотношение, 1 AP(VriI) константу равновесия реакции (VIII). Например, при температуре 500° К свободная энергия образования из элементов: Нормального гексана . . . 28460 1-Гексена 42700 цис-2-Гексена 41200 транс-2-Гексена 40500 ifuc-3-Гексена 4200A т/ишс-3-Гексеяа Из этих данных для реакции AZa = -14240; AZb= —12740; AZC = -12040; AZd=-13540; AZe= —12740; и, наконец, 1 .... 41200 lgKp(a) -6,23; lgtfp(b) = 5,57: lg uTp(C) = 5,26; lg Kv(d) = 5,92; lgKp{e) =5,57. ^p(VHI) = 0,00000059 + 0,00000269 + 0,00000550 + 0,00000120 + 0,00000269 или = 0,00001267; К, l Ig AT p(Vlii) — 0i00001267 ' = lg 1 — lg 0,00001267 = 4,898. Сравнение вычисленных таким образом величин обнаружило удовлетворительное согласие теоретического расчета с опытом (табл. 14 и рис. 6*)). Таблица 14 Сравнение вычисленных значений lg Kp для реакции (VIII) с экспериментальными данными А. А. Введенского и П. Я. Иванникова fei Т, °К 500 600 700 800 теоретические 4,90 2,82 1.32 0,163 !g ^(Viii) по уравнению (9) 5,19 2,89 1,23 —0,03 Разность +0,29 +0,07 —0,09 —0,166 *) v — точки, обозначенные на рис. 6, 9, 10, 11, 12, получены при переходе системы к равновесию не со стороны дегидрирования, а со стороны гидрирования.
268 Глава X К сожалению, подобное сопоставление теоретического расчета с экспериментальными измерениями констант равновесия реакции дегидрирования октана пока не может быть осуществлено, вследствие отсутствия величин свободных энергий образования изомеров октена. Пользуясь приведенными в настоящем параграфе экспериментальными чанными различных авторов и цитированными выше уравнениями, А. А Введенский рассчитал глубину дегидрирования парафиновых угле- +3r ч водородов при атмосферном давлении и температурах от 500 до 1000° К (табл. 15 и рис. 7), ^ 100 1 t 300 350 ГС UQO U50 I ei й 1 / / I / 1 —— / 5 1 / у / ч з- / / У / / / ¦ 500 Рис. 6. Сравнение численных значений lg Kp для реакций CeHi2 -f Н2 ^C6HU и C8Hie 4- -f- Н2 ^ СЙН1Й> рассчитанных по уравнениям (9) и A0) и найденных экспериментально A.A. Введенским и П. Я. Иванниковым [6]: ф—экспериментальные данные для реакции CeHi2 + + Но Z2 CeHi4; V экспериментальные данные для реакции СаШв + Но ^Г CaHia; расчет по уравнению (9); расчет по уравнению A0). 750 П 1000 Рис. 7. Равновесные глубины дсчид- рирования парфиновых углеводородов в процентах, вычисленные А. А. Введенским по эмпирическим уравнениям F), G), (8), (9) и A0): 1 — глубина дегидрирования этана; Z — глубина дегидрирования пропана; !<? — глубина дегидрирования изо- и нормального бутанов; 4 — глубина дегидрирования гексана; б — глубина дегидрирования октана. Таблица 15 Равновесные глубины дегидрирования парафиновых углеводородов в процентах, вычисленные А. А. Введенским по эмпирическим уравнениям F), G), (8), (9) и A0) и по данным Кильпатрпка [25J г, °к 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 Введенский * 0,023 0,077 0,26 0,72 1,73 3,76 7,39 13,4 22,6 35,1 50,3 с2н9 Кильпатрик [21] 0,19 1,46 6,73 — 21,9 — 50,6 О,Н8 Введенский 0,48 1,3 3,2 7,0 14 25 41 58,7 — 85,6 Кильпатрик [251 — 1,0 6,4 — 24,6 — 60,08 — 86,99 изо- и нормальный С4Н10 СвНд« с8н18 А. А. Введенский 0,89 2.7 6,7 14,5 28 48 68 — — 1,1 3,6 10,0 23,5 46 72 88 — — 2,0 6,7 18,0 41,0 71 89 — — —
Равновесные концентрации веществ, реагирующих по уравнению -f- t, °с 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 к*Р 5,80 4,82 3,98 3,25 2,61 2,04 1,54 1,08 0,67 0,30 —0,03 -0,34 —0,63 —0,89 —1,14 -1,37 -1,58 630000 63000 9550 1780 407 110 35,0 12,0 4,68 2,00 0,93 0,447 0,234 0,129 0,072 0,0427 0,0163 Степень диссоциа- ции С2Нв, при р=\ am 0,13 0,39 1,02 2,37 4,95 9,5 16,7 27,7 42,0 57,7 72,0 83,1 90,0 94,1 96,6 97,93 94.71 % 0,1 0,0016 0,015 0,10 0,56 2,4 8.3 21,7 45.5 68,1 83,3 91.5 95,7 97,71 98,72 99,28 99,57 99,74 С2Н4 в равновесной смеси С2Н4 водорода, 1 0,00016 0.0015 0,01 0,056 0,25 0,91 2,8 7,7 17,6 33,3 51,8 69,9 81,0 88,6 93,3 95,9 97,43 10 0,000016 0,00015 0,001 0,002N 0,025 0,09 0,28 0.93 2,1 4,9 9,6 18,3 22,9 43,7 58,1 70,1 79,2 -f С4Нв при равном, am 50 0,000003 0,00005 0,0002 0.0011 0,005 0,018 0,06 0,17 0,44 0,99 2,1 4,3 7,9 13,4 21,8 31,9 43,2 парциальном 100 0,0000016 0,000015 0,0001 0,00056 0,0025 0,009 0,03 0,08 0,22 0,50 1,05 2,2 4,1 7,2 12,2 19,0 27,5 давлении 200 0,0000008 0,000008 0,00005 0,00028 0,0012 0,0045 0,014 0,04 0,11 0,25 0,52 1,12 2,1 3,7 6,5 10,5 16,0
270 Глава X Логарифмы констант равновесия реакций дегидрогениза Реакции Алкан (газ) = 1-алкен (газ) С2Нв^С2Н4+Н2 СэНй «^ С3Нв +Н2 С4Н10 ±± C^Hg -(-Н2 CsHi2^C6Hl0+H2 Алкан (газ) = 1-алкин (газ) C2He?iiC2H2-"|-2H2 C3Hg ^ C3H4-I-2H2 C4H10^tC4He+2H2 С5Н12 ?2С5НЙ+2Н2 1-Алкен (газ)— 1-алкин (газ) С2Н4 «=? С2Н2 -(-Н2 с3нв^сэн4+н2 C4H8?±C4H<j-|-H2 СбНхо+^СбНа+Нг 298,16 -17,6958 —15,0835 —15,3715 —15,2070 —42,4103 —38,0619 —38,3132 —38,2078 —24,7145 —22,9784 —22,9417 —20,0008 300 —17,5494 —14,9822 —15,2364 —15,0725 —42,0771 —37,8976 —38,0028 —37,8975 —24,5277 —22,9154 —22,7664 -22,8250 400 —11,5404 —9,4954 —9,7090 —9,5615 —28,4239 —25,1853 —25,2625 —25,1590 —16,8835 — 15,6899 —15,5535 —15,5975 500 —7,9014 —6,1897 —6,3650 —6,2095 —20,1185 — 17,4808 —17,5354 —17,4158 —12,2171 —11,2911 —11,1704 —11 2063 600 Темпе 700 Логарифмы —5,4444 —3,9594 —4,1017 —3,9550 -14,5203 —12,2940 —12,3327 —12,2151 —9,0759 —8,3346 —8,2310 —8,2601 —3,6778 —2,3572 —2,4706 —2,3313 —10,4906 —8,5644 —8,5930 —8,4778 —6,8128 —6,2072 —6,1224 —6,1465 Реакции 1-алке.н (г)+На (г) +±алкан С2Н4(г)+Н2(г)<=>СаНв(г) СэНв(г)+На(г)^СэН8(г) С4Н8(г)+Н2(г)^С4Нго(г) СвН]О(гL-Н2(г)^С6Н12(г) СвН1а(г)+Н2(г)^СвН14(г) СпН2я(г)+Н1(г)?±С11Н2я+2(г) п> 6 Логарифмы 298,16 17,0958 15,1025 15,3715 15,2070 15,2121 15,2090 300 17,5954 15.0014 15,2364 15,0725 15,0748 15,0773 констант 400 11,5404 9,5170 9,7090 9,5615 9,5646 9,5649 равновесия реакций гидри 500 7,9014 6,2154 6,3650 6,2095 6,2247 6,2228 600 Темпе 700 Логарифмы 5,4444 3,9906 4,1017 3,9550 3,9683 3,9669 3,Г>778 2,3935 2,4706 2,3313 2,3438 2,3402 Реакции 1-алкен (г)+Н2 (г)Балкан C2H4(r)+Ha(r)+i>C2He С3Нв(г)+Н2(г)^СэН8 СвН^о (г)+Н2 (г^СбН," СвП12(г)+Ыа(г^СлН1< п> 6 (г) (г) . ('•) |(г) 298 4,97 ¦ 1,27 - 2,35 • 1ДИ- 1,63- 1,63- Константы ,16 1015 1Q15 ю16 1Q15 1016 300 ,Vj4 1,00 Uis 1,19 1,10 ¦ 1017 1015 1016 10" 1016 1016 равновесия для реакции 400 3,47- 3,29- 5,12 • 3,64 3,67- 3,67 1011 109 109 109 109 109 500 7,96- 1,64- 2,32 1,62 1,68- 1,67 107 10° 106 10G 106 10е гндрогениза 600 2,73 ¦ 9,78- 1,26 ¦ 9,02- 9,29 ¦ 9,27- Темпе 700 Константы 105 103 10* 1ОЭ 103 103 4,76 • 103 2,47 • 102 2,95 • 102 2,14-10« 2,20- 10a 2,19-102
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 271 ции нормальных парафинов и 1 l-алкенов от С2 до С5 [34] Таблица 17 ратура, °К 800 900 констант равновесия —2,3423 —1,1504 —1,2443 —1,1050 —7,4498 —5,7546 —5,7807 —5,6616 —5,1075 —4,6042 —4,5364 —4,5566 —1,2992 —0,2095 —0,2890 -0,1492 —5,0698 —3,5612 —3,5875 —3,4678 —3,7706 —3,3517 —3,2985 —3,3186 рования 1-алксвов в 1000 —0,4634 +0,5422 +0,4758 +0,6177 —3,1634 —1,8058 —1,8321 —1,7082 —2,7000 —2,3480 —2,3079 —2,3259 1100 0,2229 1,1575 1,1039 1,2431 —1,6011 —0,3694 —0,3934 —0,2704 —1,8240 — 1,5269 —1,4973 -1,5135 1200 0,7937 1,6702 1,6302 1,7653 -0,2992 +0,8276 +0,8068 +0,9272 —1,0929 —0,8426 —0,8234 —0,8381 нормальные парафины [25] 1300 1,2766 2,1031 2,0772 2,2042 0,8016 1,8385 1,8220 1,9376 —0,4750 —0,2646 —0,2552 —0,2671 1400 1,6897 24749 2,4581 2,5838 1,7437 2,7045 2,6885 2,8025 +0,0540 +0,2296 +0,2304 +0,2187 1500 2,0495 2,8044 2,7908 2,9200 2,5610 3,4620 3,4415 3,5608 0,5115 0,6576 0,6507 0,6408 Таблица 1Н ратура, °К 800 900 констант равновесия 2,3423 1,1911 1,2443 1,1050 1,1243 1,1210 1,2992 0,2547 0,28<J0 0,1492 0,1639 0,1635 1000 +0,4634 —0,4930 —0,4758 —0,6177 —0,6017 —0,6008 1100 —0,2229 —1,1044 — 1,1039 —1,2431 — 1,2271 — 1,2284 ции 1-алкенов в нормальные парафины до ратура, °К 800 900 1000 1100 1200 —0,7937 —1,6136 —1 6302 —1,7653 —1,7490 —1,7475 1500° [25] 1200 1300 —1,2766 —2,0430 —2,0772 —2,2042 —2,1890 —2,1889 1300 1400 —1,6897 —2,4116 —2,4581 —2,5838 —2,5712 —2,5703 1500 —2,0495 —2,7382 —2,7908 —2,9200 —2,9090 —2,9101 Таблица 19 1400 15Оо равновесия 2,20 1,55 1,75 1,27 1,33 1,32 102 10 10 10 10 10 19,9 1,80 1,95 1,41 1,46 1.46 2,90 0,321 0,334 0„241 0,250 0,251 ' 5,98 7,86 7;87 5,72 5,93 5,91 10 10 10 10 10 10 -1 -2 -2 -2 Г-2 -2 2,44 2,34 1,72 1,78 1,79 10 10 10 10 -2 -2  5,28 9,06 З..Ч7 6,25 6,47 6,47 10"з 10 10 10 10 -3 —з ,—3 2,04 3,88 3,48 2,61 2,69 2,69 10 1 ю-; ю-? ю-! 10 3 8,91 1,83 1,62 1,51 1,23 1,23 10 10 10 10 10 10 -3 -3 -з — 3 — 3
272 Глава X В третьей и пятой графах табл. 15 для сравнения помещены вычисленные нами данные о глубине дегидрирования этана и пропана, на основании величин констант равновесия реакций дегидрирования этих углеводородов, рассчитанных в работе [21]. Совпадение величин, рассчитанных А. А. Введенским по эмпирическим уравнениям, с результатами вычислений по спектроскопическим данным (ср. цифры второй и третьей граф, а также четвертой и пятой), более чем удовлетворительно. В табл. 16 приведены данные о глубине дегидрирования этана при различных температурах и давлениях. Анализ цифрового материала табл. 15 позволяет сделать вывод, что глубина дегидрирования парафиновых углеводородов возрастает с повышением температуры и увеличением длины углеродной цепи. В заключение настоящего параграфа приводим численные значения логарифмов констант равновесия реакций дегидрирования парафинов и 1-алкенов, рассчитанные по спектроскопическим данным Вагмана, Кильпатрика, Питцера и Россини [34]. В табл. 18 и 19 помещены более поздние A946 г,) расчетные данные по дегидрогенизации парафиновых углеводородов [21]. И, наконец, в табл. 20 дается сравнение вычисленных значений [21] lg Kp с опытными (табл. 16, 17, 18, 19 и 20). Таблица 20 Сравнение вычисленных значений lg Ар с экспериментальными Реакция (газовая фаза) Фрай, Хеппке 124] S-\ ТТ | ТТ L jTi ТТ c3h6-j-h2 т± сан8 1-С Н -4-Н ziw-C H т/кшс-С4Н8-[-Н2 <i± н-С4Н10 цис-Q Н 4-Н2<^«-С4И uao-С Н 4-Н -?±изо-С Н 4 Кистяковский, Никл [35] С2Н4+Н2?±С2Нб Z ТТ [ Ц L i^> ТТ Ьа Нб Л~ Л 2 4^-Liglla г, °к 673 723 773 623 673 723 623 673 723 623 673 723 623 673 723 623 673 723 653 723 583 648 Логарифмы констант равновесия Опыт 3,824 3,119 2,495 3,420 2,658 2,131 3,347 2,658 2,125 3,081 2,409 1,854 3,284 2,602 2,060 2,770 2,000 1,377 4,394 3,287 4,434 3,280 Расчет 4,112 3,342 2,660 3,577 2,780 2,087 3,691 2,871 2,153 3,348 2,613 1,975 3,569 2,819 2,170 2,911 2,154 1,496 4,439 3,342 4,319 3,160 Разность 0,288 0,223 0,165 0,157 0,122 -0,044 0,344 0,213 0,028 0,267 0,204 0,121 0,285 0,217 0,110 0441 0,154 0,119 0,045 0,055 —0,115 —0,120
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 273 3. РЕАКЦИИ ГИДРИРОВАНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Константы равновесия этой реакции в интервале 250—300° были измерены в работах Даугерти, Тайлора [26], а также Берроуз и Лукарини [27]. В- Р. Жаркова и А. В. Фрост [7] сочли ненадежными результаты работ цитированных авторов и решили вновь провести измерения в более широком интервале температур. Они исследовали реакцию (X) при атмосферном давлении и температурах 223—276° С в присутствии никелевого катализатора. В опытах этих авторов равновесие достигалось как со стороны гидрирования бензола, так и со стороны дегидрирования циклогексана. На основании своих экспериментальных данных В- Р. Жаркова и А. В. Фрост [7] вывели уравнение зависимости lg Kp от температуры для реакции (X) lg Кр = ^° - 9,9194 lg Т + 0,002285 Т + 8,565 ±0,084, A1) — \ — h К \ L 1 f Si 525 550 Г/Г Позднее была опубликована статья (Пар- дум, Пиз [28]), в которой сообщалось о результатах исследования равновесия реакции гидрирования бензола над медным катализатором при атмосферном давлении и при температурах 250—275° С. В табл. 21 приведены для сравнения 500 Рис. 8. Сравнение экспериментальных [27, 7, 28] значений lg Кр для реакции CeHe-f -|- ЗИ2?±СвН12 с вычисленными А. В. Фростом [7] и др. [29]: — [27]; V _[7]; х _ [28]; 1- расчет Бриквидда [29]; 2 — расчет А- В. Фроста [7]. экспериментальные данные, почерпнутые нами из работ В. Р. Жарковой и А. В. Фроста [7] и др. [27, 28]; эти же данные представлены графически на рис. 8. Таблица 21 Логарифмы констант равновесия реакции гидрирования бензола /, °С 230,0 230,2 230,4 249,5 249,5 250 250,3 250,3 250,5 251 251 257 257 261 Т, °К 503,1 503,3 503,5 522,6 522,6 523,1 523,4 523,4 523,6 524,1 524,1 530,1 530,1 534,1 2,131 2,018 1,885 1,040 1,031 1,099 1,069 1,204 1,188 1,12 1,06 0,862 0,868 0,757 Литературный источник [7] ) 128] Igtfp (И) 2,00 1,99 1,88 1,15 1,15 1,14 1.13 1,13 1,11 18 акаэ 119.
274 Глава X Продолжение таблицы 21 t, °С 266,5 268 268 269 274 274 275,0 275,0 275,5 276,5 280 Т, °К 539,6 541,1 541,1 542,1 547,1 547,1 54ai 548,1 548,6 549,6 553,1 0,7;-i8 0,473 0,482 0,512 0,276 0,288 0,206 0,194 0,071 0,044 0,210 Литературный источник [27] [28] ! J \ \ [7] [27J \gKv (И) 0,13 0,13 0,И 0,07 В табл. 22 приведены равновесные концентрации бензола, водорода и циклогексана, рассчитанные А. В. Фростом [2] по уравнению A1). Таблица 22 Равновесные концентрации веществ, реагирующих по реакции CeHe+3H2^CeHl2, рассчитанные по уравнению A1) А. В, Фростом [2] /, °С 200 25U 300 350 400 425 450 475 500 550 600 650 700 750 \gKp 3.37 1J3 —0,75 —2,34 —3,70 —4,29 —4,88 —5,41 —5,91 —6,82 —7,63 —8,35 —9,00 —9,58 4,27-10"^ 7,41 ¦ 10~4 5,62 2,19 • Ю2 5,01 • 103 1,95 -104 7.59 - 104 2,57 ¦ ЮБ 8,31 • 105 6,61 • 10е 4,27 • 10? 2,24-108 1,00 • 109 3,80 • 109 Диссоциация, %, при Р = { am 7,15 35,3 93,4 99,81 99.99 100,00 100,00 10C,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 СвН„ в равновесной смеси СвИв парциальном 1 0,043 6,94 85,00 99,54 99,98 99,995 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 10 4 • КГ* 7 ¦ 10~d 0,56 18,0 83,3 95,2 98,70 99,61 99,88 99,985 100,00 100,00 100,00 100,00 +СоН12, %, яри давлении водорода, равном, am 50 3-io-J 6 • Ю~' 4 • 10~J 0,18 3,86 13,5 37,8 67.3 8o,7 98,15 99,71 99,94 99,99 100,00 100 4 • Ю~8 7 - 10 ^ 6 • 10 4 0,022 0,50 1,92 7,07 20,4 44,8 86.9 97,70 99,90 99,55 99,97 200 5-10-9 9-Ю-7 7 • К) 3 - Ю^ 0,0E3 0,2 i 0,95 3.1 9,2 45,3 84.2 96,54 99,20 99,79 500 3.10-10 6 ¦ 10~8 4-КГ? 2 • 10-1 4 • 10~а 0,016 0.061 0,20 0,65 5,02 15,3 64,2 88,9 96,8 В 1946 г. опубликована статья [29], в которой сообщалось о результатах расчета констант равновесия реакции гидрирования бензола по спектроскопическим данным, которые в общем хорошо согласуются с экспериментальными данными В. Р. Жарковой, А. В. Фроста [7] и др. [27, 28] (см. рис. 8). В табл. 23 приведены для сравнения Кр, lg Kp и % дегидрирования циклогексана, рассчитанные А. В. Фростом [2] по уравнению A1) и нами по энным [29].
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 275 Таблица 23 Сравнение экспер и ментальных данных А. В. Фроста [7J, Брлквидда и др. [29] т, к 298,16 300 400 500 525 550 575 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Сриквидд н др. [29] 1,43-1017 8,53 • 101в 7,06 • 1О7 1.85-10« 1,58-10 1,58 0,25 3,05-10" J 5,66-1СГ5 4,94 • 10~J 1.23-10-* 6,49-10" ° 5,89 -1(Г * 8,09-10- \i 1,53-10" \\ 3,75-10- J 1,11 -10~13 17,155 16,931 7,849 2,267 1,20 0,20 —0,60 —1,516 —4,248 —6,306 —7,910 —9,188 —10,230 —11,092 —11,815 --12,426 —12.955 А. В. Фрост [7] 7,32 ¦ 1О1в 4,42 • 10" 4,4-107 1,3- 102 1,12-10 1,19 0,152 „ 2,3 • ю~: 4,4-КГ5 3,84-10"^ 9,38 • IQ"J 2,08 -К)0 \gKp 16,865 16,616 7,643 2,115 1,049 0,0753 —0,817 —1,638 —4,357 —6,416 —8,028 —9,318 Дегидрирование, % , при Р = 1 am по Бриквид- ДУ [291 15,2 33.4 67,6 91.4 98,8 100,0 по А. В. Фро- сту [7] 16,9 37.4 72,2 94,0 99,0 100.0 (XI) С6Н5СН3(г) +ЗНя(г) г С6НпСН3(г) Константы равновесия реакции гидрирования толуола при атмосферном давлении и температурах 233, 254 и 281° С были измерены в работе А. А. Введенского, С. Г. Втишиковой, В. Р. Жарковой и В. М. Фунды- лер [8J. Экспериментальные данные лтпх авторов приведены в табл. 24 и па рис. 9. В результате обработки своих экспериментальных данных авторы [8] предложили два уравнения зависимости логарифма коистанты равновесия реакции (XI) от температуры: + lg Кр = 1^ - 20,387 ±0,053 A2) и lgtfp = ^-9,9194 lgr + + 0,002285 Т + 8,251 ± 0,077, A3) которые практически одинаково хорошо согласуются с опытом. Рис.9. Сравнение экспериментальных [7] значений lg Kv для реакции CeHsCH3 + +ЗН2 +± Г.вНцСТ-Ia с рассчитанными по уравнению A.4): ^ — экспериментальные данные Л. А. Воедсн- сного с сотрудниками [8]; расчет по уравнению A3). 8* -2 225 250 275 300
276 Глава X Таблица 24 Логарифмы констант равновесия реакции (XI) по данным А. А. Введенского с сотрудниками [8] с, С 232,7 232,7 251.0 253,0 254,1 254,1 276,0 281,9 281,9 1 , i\ 505,8 505,8 524,1 526,1 527,2 527,2 549,1 55Ь,0 555,0 Исходное состояние СвИ6СН3 СНмСНл СвН6СН3 свнпсн, СвНвСНз СвН11СН3 СвН5СН3 СвН5СН3 lgKp опытные 1,255 1,312 0,461 0,565 0,465 0,430 —0,397 -0,661 —0,631 вычисленные по A2) 1,301 1,301 0,543 0,464 0,421 0,421 —0,409 -0,624 -0,624 по A3) 1,312 1,312 0,545 0,466 0,422 0,422 -0,420 —0,636 —0,636 Отклонения по A2) +0,046 -0,011 +0,082 —0,101 -0,044 —0,009 -0,012 +0,037 +0,007 по A3) +0,057 +0,000 +0,084 —0,092 —0,043 —0,008 —0,023 +0,025 —0,005 (ХИ)СвН5С2Н5(г) + ЗН2(г) ^СвНп^Щг) Исследование У этой реакции также выполнено А.А.Введенским, С. Г, Винниковой, В. Р. Жарковой н Б. М. Фундылер [8]. Для этой реакции авторы предложили два эмпирических уравнения: 0 230 Опытные 250 300 lg Кр = ^ - 18,041 ± 0,049, A4) ^ = 10970 _ 20,526 ±0,08 8. A5) Рис. 10. Сравнение экспериментальных [8] значений \gKv реакции CeIInC2H? + ЗНЯ ^± СбНпС2Нв с рассчитанным по уравнениям A4) и A5): ^ — экспериментальные данные А. А. Введенского с сотрудниками [8]; 1 — расчет по уравнению A4); 2 — расчет по уравнению A5). 270 t°C Таблица 25 и вычисленные значения lg/Ср для реакции СвН6С2Нв (г)Ч-ЗН2 (г) ?± ^Hj^jHa (r) по данным А. А. Введенского с сотрудниками [8J /, °с 232 250 ' 251' 261 270 273 277 289,5 292 Т, °К 505,1 523,1 52Л1 534,1 543,1 546,1 550,1 562,6 565,1 lgKp опытные @,893) 0,314 0,367 —0,065 —0,351 —0,344 -0,614 -0,948 0,986 по A4) @,961) 0,350 0,314 -0,029 —0,328 —0,425 —0,553 -0,941 -0,017 по A5) A,193) 0,445 0,405 —0.014 —0,327 —0,438 —0,584 -1,026 —1,114 Отклонения по A4) (+0,068) +0,036 —0,053 +0,036 +0,023 —0,081 +0,061 —0,007 —0,031 по A5) (+0,309) +0,131 +0,038 +0,051 +0,024 —0,094 +0,030 —0,078 —0,128
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 277 Сравнение результатов расчета по уравнениям A4) и A5) с экспериментальными данными приведено в табл. 25 и на рис. 10. (XIII) к-С6НбС3Н7 Константы равновесия реакции гидрирования нормального пропил- бензола, измеренные А. А. Введенским с сотрудниками [8], помещены в табл. 26 (рис. 11). Авторы считают, что данные для равновесия этой реакции так же, как и для реакции гидрирования этилбензола, менее надежны, чем данные для равновесий реакций гидрирования бензола и толуола, вследствие того, что в случае гидрирования этилбензола и пропилбензола могла иметь место частичная изомеризация шестичленных гидроароматических углеводородов в производные циклопентана, тогда как возможность такой изомеризации не была проверена экспериментально. Ряс. 11. Сравнение экспериментальных [8] значений lg К для реакции к-СвНпС3Н7 + | ЗН ± СНСН ЗН2 с рассчитанными 16) A7) ^ц^ р по уравнениям A6) и A7). V — экспериментальные данные А. А. Введенского с сотрудниками [8]; 1— расчет по уравнению A6); 2 — расчет по уравнению A7). 230 250 270 t°C 300 Таблица 26 Опытные и вычисленные значения Ig/Cp для реакции «-СвНбС3Н7 (г)+ЗН2 (г) +± w-СвНцСзН, (г) по данным А. А. Введенского с сотрудниками [8] t, °с 231 267 280,5 282 284 287 297,5 Г, °К 504,1 540,1 553,6 555,1 557,1 560,1 570,6 опытные 1,100 —0,384 -0,600 —0,866 —0,826 -0,955 -0,240 вычисленные по A6) 1,030 —0,276 —0,722 —0,770 —0,850 -0,930 —1,254 по A7) 1,203 -0,248 -0,743 —0,797 —0,882 —0,973 —1,333 Отклонения по A6) -0,070 +0,108 —0,122 +0,096 -0,024 +0.025 -0,014 по A7) +0,103 +0,136 -0,143 +0,069 -0,056 -0,018 —0,092 Для этой реакции авторы предложили следующие два эмпирических уравнения: „ =^_. 18,560 ±0,084, A6) lg Яр =^-20,559±0,Ю5. A7)
278 Глава X (XIV) и.)О-С3Н7С6Н5(г)+ЗН2(г) т± изо-СаН?СвНи(г) Равновесие этой реакции недавно было изучено А. А. Введенским и Н. К. Тахтаревой [9], экспериментальные данные этих авторов приведены в табл. 27. Таблица 27 Опытные и вычисленные значения \gKp для реакции «*до-С3Н,СаН5 (г) 4-ЗН2 (г) ^± +± гмо-С:)Н7СвНп (г), по данным А. А. Введенского и U.K. Тахтаревой [9] и н-С3Н,СвН5 (гL-ЗН2 (г)?± н-СЛ1,СвИ1г (г), по данным А.А.Введенского и др. [8] № опыта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t, °С 210 225 227 231,5 237 231 267 280,5 282 284 287 297,5 Т, °К 483 4Я8 г»оо ГМ,7> 510 ГH4 5'i() 553,5 555 557 560 570,5 Исходное состояние (wo-C3lI,CeII5 Смесг, почти равновесного состана h-C3|[7(V,115 н-Са117('в1|5 я-СаН7С61Т5 н-с.н,с:611в к-СоПтСб'Тц lg Яр Опытные 2,190 l,42(i 1,:ю2 1,008 0,797 1,100 —0,38/i —0,000 —0,806 —0,826 —0,955 —1,240 Вычисленные по A8) 2ДЮ 1,435 1,348 1,1 Г>4 0,916 1,173 —0,272 —0,707 —0,820 —0,891 —0,997 —1,357 Отклонения -0,070 +0,009 +0,046 +0,140 +0,119 +0,073 +0,112 —0,167 +0,046 —0,005 —0,042 —0,117 Зависимость lg Крот температуры для реакций (XIII) и (XIV) в своей ноной работе авторы [28] предложили вычислять по уравнению 9365,8 - 10,707 lg Т +0,0036265 Г- 0,000000395328 Т2 +9,8, A8), которое хорошо согласуется с экспериментальными данными для обеих реакций; уклонения только в отдельных случаях достигают —0,15 в lg Кр. Если же при сопоставлении опытных величин lg Kp с вычисленными по уравнению A8) принимать только те точки, которые получены (рис. 12) с исходной смесью примерно равновесного состава, как например, в опыте № 3 (см. табл. 27), или точки, полученные при подходе систем к равновесному состоянию с двух сторон, например, № 9 и 10, то расхо- 1 Q ч — N - -- s Puc. 12, Сравнение экспериментальных [Я, 9] значеl К й СНС1Г ЗН ± р ний lg Кр Н для 7 и р [, реакций: '^СвН5С31Г7 + ЗН НИЗНСН 200 250 ГС 30Q с рассчитанными по уравнению A8): ^— оксперпмеиталыпле данные А- А. Введенского и Н. К. Та- XT^tpoBou [9] дла реляции изо—С6Н^СзП? + ЗП2 Zl изо — C0II11C3H7; | — окспергшентальцые дапн1>1е А. А. Введен- С1Ц))о с сотрудниками 18] длк реакции н-СаП^СзИ? + ЗН2 " ?; — расчет по урагшепшо A8).
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 279 ждепие между опытными величинами lg Kp н расчетными составит всего около ±0,05, Таким образом, можно с большой степенью приближения принять, что глубины гидрирования нормального и изопропилбонзолов в исследованном интервале температур одинаковы. (XV) 1,2,4-(СН3KС6Н3(г * 1,2,4-(СН3)зС6Н9(г) Константы равновесия реакции гидрирования 1,2,4-триметплбензола были измерены А. А, Введенским при атмосферном давлении и температурах 205—274° С в присутствии палладио- вого катализатора. Экспериментальные данные автора, помещенные в табл« 28, охватываются уравнением lg *р =^-21,404 0,185. A9) wu 75 I 1 ' 25 t / / / / j / j к // у / j / / / j i If 7 / w 1 1 / / 1 1/ к -2 - I / у/ If I- / / — — — !50 ZOO 250 300 Расхождения между опытными п рассчитанными по эмпирическому уравнению A9) величинами lg Kp в данном случае сравнительно велики и достигают ±0,2. Однако вследствие отсутствия в настоящее время болое точных данных остается пользоваться уравнением A9), В табл. 22 п 29 приведены результаты расчета равновесных концентраций реагирующих ноществ при гидрировании бензола и толуола при температурах от 200 до 750° С и при парциальном давлении водорода от 1 до 500 am. В табл. 30 приведены численные значения логарифмоп констант равновесия реакции гидрирования ароматических углеводородов, рассчитанные но уравнениям A1 — 19), а в табл. 31 и на рис. 13, равновесные проценты дегидрирования гидроароматических углеводородов при атмосферном давлении и температурах от 150 до 500° С. Таблица 28 Опытные и вычисленные значенпя Ig Ap для реакции 3(r) 4-ЗН2(г) <± l,2,4'(CH3)JCeH9(r), по данным А. А« Введенского ГС Рис. 13. Равновесные проценты дегидрирования гидроароматических (нафтеновых) углеводородов при атмосферном давлении по А. А, Введенскому: 1 — цпклогексан; 2 — метилцшшоген- сан; з — этялцпнлогексан; 4 — нормальный и изо-пропилциклогексан; 5— 1, 2, 4-триметялцинлогексан, 1. °С 218 224 235 251 Т, °К 491 497 508 524 ЧКР Опытны е 1,068 0,532 0,215 —0,711 Расчетные по A9) 0,896 0,63 0,196 —0,504 Отклонения —0,172 +0,098 —0,019 +0,207
Равновесные концентрации веществ, реагирующих по реакции CHsCeHe (г) 4-ЗН2 (г) Таблица 29 : СН3СвН11 (г), рассчитанные по уравнению A2)- и °с 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 2,81 0,59 — 1,27 —2,84 -4,19 —5,36 —6,38 —7,28 —8,08 —8:79 —9,43 —10,01 1/ЛГр 1,55-10"? 2,57 -10~! 1,87-10 6,98 • 102 1,55-10* 2,29. 10е 2,40 • 10е 1,90- 107 1,20 • 10s 6,21 • 10е 2,70 • 109 1,02 • 1010 Диссоциация, %, при Р= \ат 10,4 52,9 97,8 99,94 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 CHgCftHj 1 0,15 20,4 94,9 99,86 100,00 100,00 100.00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 в равновесной смеси CH3CeH5 + CHsCeHu, « 10 1.5-10—4 0,026 1,84 41,5 93,9 99,57 99,96 100,00 100 00 100,00 100,00 100,00 давлении водорода, равном, am 50 1,2-10"? 2,0 • 10~4 0,015 0,55 11,0 63,4 95,05 99,35 99,90 99,98 100,00 — 100 1,5-10"? 2,6-10"* 1,9 -10~3 0,07 1,53 18,6 70,7 95,0 99,32 99,84 99,96 99,99 /о, при 200 1,9 -10 3,2 • 10 2,4-10 0,009 0,19 2,78 23,0 70.4 93,75 98,74 99,70 99,92 парциальном 1 500 —8 —6 —4 1,2-10~9 2,0 - 10"! 1,5-10"? 5,5 ¦ 10 0,012 0,18 1,88 13,2 49,0 83,4 92,1 98,79 Таблица 30 Логарифмы констант равновесия реакций гидрирования ароматических углеводородов г.с 150 175 200 225 250 275 300 350 400 450 500 Соединения свнв 6,147 4,692 3,374 2,201 1,127 0,149 —0,750 —2,340 — 3 701 —4,88 -5,91 CHgCeHs 5,558 4,114 2,810 1,649 0,587 —0,387 —1,273 —2,844 —4,191 —5,36 -6,38 С2НБСвН5 5,398 3,952 2,658 1,495 0,443 —0,594 — 1,386 —2,922 —4,230 — — «-С3Н7СвНв 5,365 3,919 2,625 1,462 0,410 —0,547 —1,419 —2,955 —4,263 — — 1,2,4-.'CHJ3CeH3 4,520 3,074 1,780 0,617 —0,435 —1.392 —2,264 —3,800 —5,108 — — Таблица 31 Равновесные проценты дегидрирования гидроароматических углеводородов при атмосферном давлении t,°c 150 175 200 225 250 275 300 350 400 450 500 Соединения свн12 1,31 3,12 7,15 15,9 35,3 69,6 93,4 99,8 99,99 100,00 100,00 СНзСвН1Х 1,86 4,46 10,4 23,7 52,9 86,5 97,8 99,94 100,00 — — С2Н5СвНг1 2,04 4,94 11,5 27 58 91 98,2 99,95 100,00 — н-СэН^СвН^ 2,06 5,05 11,7 28 59 91 98,35 99,96 100,00 — — 1AHCHJ.CH, 3,5 8,5 22 52 86 98,3 99,7 99,99 100,00 — —
Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 281 ЛИТЕРАТУРА 1. А. А. Введенский, А. Ф р о с т. ЖОХ, т. II, вып. 8, 720 A932). 2. А. В. Ф р о с т. Хим- тверд, топлива, 4, 171 A933). 3. А. В. Ф р о с т. Труды завода «Химгаз», № 2, 98 A934). 4. А. А. Введенский, С Г. В и н н и к о в а, ЖОХ, т. IV, вып. 1, 120, A934). 5. А- В. Фрост. ЖОХ, IV, 124 A934). 6. А. А. Введенский, П- Я. Иванников. ЖОХ, т. IV, вып. 7, 975 A934). 7. В. Р. Жаркова, А. В. Фрост, ЖОХ, т. II, вып. 6, 534 A932). 8. А. А. Введенский, С. Г. Ванникова, В. Р. Жаркова, Б. М. Фундылер. ЖОХ, т. II, 718 A933). 9. А. А. Введенский, Н. К. Тахтарева. ЖОХ, т. XIX, вып. 6„ 107 A949). 10. М. Mayer, V. Altmayer. Ber. 40, 2134 A907). И. Pring. J. Ch- Soc. 97, 498 A910). 12. Pring, F airlie. J. Ch. Soc. 101, 91 A912). 13. Coward, Wilson. J. Ch. Soc. 115, 138A919). 14. Scheffer, Dokkum. All. Rec. trav. chim. 45, 803 A926). 15. Schenck. Zs. anorg. Ch. 164, 176, 313 A927). 16. M. Rand all, A. Mohammad. Ind. Eng. Ch. 21, 1048A929). 17. F. D. Rossini. Landolt — Bernstein. Eg. lib. 1499. 18. G. N. Lewis, M. R a n d a 11. Thermodynamik A927). 19. Partington, Schilling. Specific Heats of the Gases A924). 20. L. S. Kassel. J. Am. Ch. Soc. 55, 1351 A933). 21. D. D. Wag man, К i 1 p a t г i k, Taylor, K. S. P i t z e r, F. D- R ossini- J. Res. Nat. Bur. Stand. 34, 143 A945). 22. P г i n g, F a i г 1 i e. Ind. Eng. Ch. 4, 812 A912). 23. R. N. Pease, Durgan- J. Am. Ch. Soc. 50, 2715 A928). 24. F. E. Frey, W. F. Huppke. Ind. Eng. Ch. 25, 54 A933). 25. К i 1 p a t r i с k, P г о s e n, K. S. P i t z e r, F. D. R о s s i n i. J. Res. Nat. Bur. Stand. 36, No 6, 559 A946). 26. Dougherty, T а у 1 о т. J. Ph. Ch. 27, 533 A923). 27. Berrows, Lucarini. J. Am. Ch. Soc. 49, 1157 A927). 28. R. B. Purdum, R.N. Pease. J. Am. Ch. Soc. 55, No 8, 3109 A933). 29. F. G. Brickwedde, M. M о s k о w, J. G. Aston. J. Res. Nat. But. Stand. 37, No 5, 263 A946). 30. G. В. К i s t i a k о ws k y. J. Ch. Ph. 10, 78 A942). 31. Trawers, P e а г с e. J. Soc. Ch. Ind. 53, 321 —T A934). 32. Tr awers, Hockih. Pros. Roy. Soc. (London) (A), 136, I A932). 33. E. J. R. Prosen, К. S. P i t z e r, F. D. Rossini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 34, No. 4, 403 A945). 34. D. D. W agm an, К i 1 p a t г i с k, K. S. P i t z e r, F.D. Rossini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 35, No 6, 467 A945). 35. G. В. К i s t i a k о w s k y, N i с k 1 e. J. Ch. Ph. 10, 78, 146 A942).
ГЛАВА XI РЕАКЦИИ СИНТЕЗА ВАЖНЕЙШИХ МОНОМЕРОВ Олефины — этилен, пропилен, бутилены; диеновые углеводороды — 'бутадиен, изопрен; ацетилен и его гомологи; бензол, ксилолы, стирол, метилстирол, винилнафталин в ближайшие годы должны стать массовым сырьем для производства многих ценных химических продуктов таких, как политеп, полипропилен, синтетический каучук, различные виды пластмасс, искусственные волокна и многие другие, важные для народного хозяйства продукты. Непредельные углеводороды получаются главным образом в результате реакций дегидрирования, а также термического крекинга и пиролиза. Сводка экспериментальных и расчетно-теоретических данных о равновесии реакции дегидрирования содержится в предыдущей главе. Настоящая глава посвящена термодинамическому анализу некоторых важнейших химических реакций, лежащих в основе синтеза мономеров. 1. ПОЛУЧЕНИЕ ОЛЕФИНОВ Олефины являются исходным сырьем для многих химических процессов: этилен для производства политепа, этилового спирта посредством прямой гидратации, производства окиси этилена и многих других продуктов. Таблица 1 Температура, при которой достигается заданная равновесная глубина конверсии (парафин -+ олефин + Н2) при атмосферном давлении, °С к Конверс: мол. % 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 35 Продукты реакции дегидрирования с« 500 555 615 660 695 725 755 790 830 900 960 410 456 510 540 570 595 625 660 700 750 815 415 460 515 545 575 600 630 670 705 753 815 С4-2 цис 415 417 525 555 590 625 660 700 740 800 860 транс 405 450 505 540 572 598 630 640 710 760 820 С4 смесь норм. 375 420 470 505 530 555 580 610 645 700 745 с* изобутеп 360 405 435 490 515 540 560 590 625 680 730 405 450 505 535 560 585 615 650 685 730 790 с5 смесь норм. 360 410 440 465 490 520 545 575 605 650 695 с, смесь норм. 335 380 425 445 470 495 520 550 585 625 670
Реакции синтеза важнейших мономеров 283 Пропилеи и более высокомолекулярные олефины также могут быть использованы для производства полипропилена, различных моющих средств, растворителей, спиртов методом прямой гидратации, альдегидов и спиртов методом оксосинтеза и т. д. В 1955 г. Брукс, Куртц, Бруд и Шмерлипг [2] опубликовали работу, в которой, в частности, дан термодинамический анализ реакций дегидрирования различных углеводородов. Для своих расчетов авторы использовали данные о термодинамических функциях из книги Россини с соавторами [G]. Результаты этого расчета помещены в табл. 1. 2. ПОЛУЧЕНИЕ ДИЕНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В чис*пе диеновых углеводородов в последнее время наибольшее применение имеет 1,3-бутадиеи, являющийся исходным сырьем для про- изиодства синтетического каучука. В нашей стране, как хорошо известно, впервые в мире было организовано промышленное производство синтетического каучука по методу, разработанному академиком С. В. Лободеиьш. Этот процесс основан на каталитическом превращении этилового спирта в 1,3-бутадиеи и последующей полимеризации 1,3-бутадиена. Вначале производство синтетического каучука этим способом было основано на использовании этилового спирта, получаемого из пищевого сырья (зерно, картофель и др.)- Однако после великой Отечественной войны 1941 —1945 гг., и связи с проектированном и сооружением ряда заводов но производству синтетического спирта из нефтяных газов (этилен), а также из древесины (гидролизом), доля этилового спирта, получаемого из пищевого сырья и потребляемого для производства синтетического каучука, значительно уменьшилась. Быстрый рост добычи и переработки нефти в нашей стране обеспечили прочную сырьевую базу для дальнейшего расширения промышленности синтетического каучука. Таблица 2 Равновесие между н-бутаном, //-бутенами и 1,3 бутадиеном (Брукс, Куртц, Бруд [2]) Конверсии нормального бутана В 1,3-бутадиои R сумму я-бутсаов В том числе: 1-6 у то л .... 2-СуугоП'Цис . . 2-буго\\-тра В 1,3-бутадиеп В сумму /i-бутснов В том число: 1-бутеи .... 2-бутои-цис 2'бутси-шрпкс - Температура, °С Мол. % конверсии при давлении 1 am E,0 62.5 22,5 10 24 14,0 fi» 27 17 25 27,5 04.5 20 16 23 43 ГL 22,5 13 18 61,5 37,5 17 9 12.5 74 23 10 4,5 6 Мол. % конверсии при давлении 0,167 am 11,5 63,5 23,5 18 27 27,5 64,5 23 16,5 2Г» 48,5 48,5 19 12 17,5 69 31,5 13 7,5 11 82 17,5 7.5 4 6 —
284 Глава XI В настоящее время серьезное практическое значение приобретают процессы переработки нефтяных углеводородов в 1,3-бутадиен и изопрен* Наиболее подходящим исходным сырьем для получения этих углеводородов являются w-бутан и изопентан. Переработка их осуществляется каталитическим дегидрированием либо в одну ступень с одновременным получением олефинов и диенов, либо в две ступени с предварительным дегидрированием парафинов до олефинов в первой ступени процесса и последующим дегидрированием олефииов в диеновые углеводороды во второй ступени > Как показывают данные табл. 2 и 3 для того, чтобы обеспечить достаточно высокую степень превращения исходного сырья в целевые продукты, необходимо осуществлять процесс дегидрирования при температурах выше 500° С. Таблица 3 Температуры, необходимые для достижения заданной конверсии (Брукс, Куртц» БРУД [2]), °С Конверсия н-Бутан в 1- бутен .... w-Бутан в 1,3- бутадиен . . 1-Бутан в 1,3- бутадиен . . цис-2-Бутен в 1,3-бутадиен транс-2-Бутен в 1,3-бутадиен .... 1-Пентен: в цис-\уЪ- пентадиен в транс-1,3- пентадиен в смесь цис- и транс- 1,3-пеита- диен . . . 2-Метил-1-бу- тен в изопрен Давление, am 1,0 од 1,0 0,1 1,0 0,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 5 415 350 500 420 435 370 430 450 350 365! 335 430 10 460 390 540 440 485 405 480 495 400 410 380 480 20 515 430 585 475 550 445 540 560 455 460 430 545 Мол. ( 30 545 455 615 505 595 480 580 600 495 500 460 590 40 575 480 640 525 630 510 | 610 630 530 535 495 615 Уа конверсии 50 600 500 660 545 665 540 635 655 560 570 525 650 60 630 525 680 565 700 570 665 685 595 600 555 680 70 670 555 700 585 730 600 695 720 625 630 590 715 80 705 585 715 605 780 625 735 760 665 670 625 760 90 753 625 740 620 855 675 805 825 730 745 680 830 95 815 670 775- 630 925- 725 855 885- 805. 825- 750 890 С целью снижения расхода сырья на образование пооочетых продуктов за счет термического расщепления углеводородов, а также с целью удлинения срока службы катализаторов и по ряду других причин, рацио-
Реакции синтеза важнейших мономеров 285 нально осуществлять процесс каталитического дегидрирования парафиновых углеводородов при давлениях ниже атмосферного или с применением инертных разбавителей типа азота, водяного пара или какого-либо иного, так как это позволяет вести процесс при более низких температурах. Это положение также убедительно иллюстрируется цифровым материалом табл. 2 и 3. Как уже было отмечено выше, в настоящее время важное место в промышленном производстве синтетического каучука занимает метод академика С. В. Лебедева. Исходным сырьем в этом случае является этиловый спирт, превращающийся при каталитической переработке в 1,3- бутадиен 2С2Н5ОН -> С4НвA,3-бутадиен) + 2Н2О + Н2 Таблица 4 Температуры, необходимые для достижения заданной конверсии этилового спирта в 1,3 бутадиен (вычислено по данным [2]) Конверсия, мол. % 10 20 30 40 50 60 70 80 90 При давлении t, °К 307 316 350 364 377 390 404 424 454 1,0 am t, °G 34 43 77 91 104 117 131 151 181 . При давлении t, °К . 307 320 330 338 348 358 384 0,1 am t°, С 34 47 57 65 75 85 111 Данные табл. 4 показывают, что почти полное превращение этилового спирта в 1,3-бутадиен может быть осуществлено при температурах несколько выше 180° С даже при атмосферном давлении; при давлении 0,1 am необходимая температура для достижения заданной конверсии еще ниже, порядка 110° С. Поэтому в данном случае выбор рабочего температурного режима должен диктоваться главным образом соображениями кинетического характера (активность, селективность катализатора и проч.). По имеющимся в литературе сведениям, за рубежом для промышленного производства бутадиена используется процесс термического крекинга циклогексана. С этой целью циклогексан пропускают через трубчатый реактор, н который одновременно вводится перегретый водяной пар для того, чтобы нагреть циклогексан примерно до 900—1000° К. Можно предположить, что при этом протекают следующие первичные реакции: A,3-бутадиев) -f- 3/2Н2, -f- 2Н2, (И) (III) (IV) (V)
286 Глава XI Образовавшиеся при этом первичные продукты могут подвергаться вторичным превращениям: С2Н6->С2Н4+Н2, (VI> С2Н4^С2Н2+Н2, (VIJ) 2C2H4->C4HO+H2t (VIII) (X) и т. д. Реакция (V) дегидрирования цнклогексапа в бензол в условиях термического крекинга может протекать до конца (см. стр. 273—275). Данные о глубине превращения циклогексана, при атмосферном, давлении и различных температурах в 1,3-бутадиен, этан, этилен, ацетилен и водород по уравнениям (I—IV) приведены в табл. 5. Таблица 5 Температуры, необходимые для достижения заданной конверсии циклогексана при термическом крекинге (вычислено по данным [2]), °С Конверсия циклогексана в 1,3-Бутадпо[[ и Н2 1,3-Бутадпеп и этан 1,3-Бутаднен, этилен и Н2 ... 1,3-Бутадпен, ацетилен и Т12 . . Мол. % конверсии 5 740 673 690 10 772 697 720 806 20 800 726 748 898 30 822 745 764 915 40 841 7G0 778 928 50 850 772 790 938 60 860 785 800 948 70 873 800 810 956 80 885 816 824 968 90 903 841 843 982 Имея ввиду, что в промышленных установках термический крекинг циклогексана осуществляется с применением водяного пара в качестве теплоносителя и разбавителя, надо полагать, что фактическая равновесная глубина превращения циклогексана в 1,3-бутадиен должна быть выше, чем это указано в табл. 5. 3. ПИРОЛИЗ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ Выше был сделан термодинамический ааализ ряда процессов, основанных главным образом па осуществлении каталитических реакций. Немаловажное значение и дело произиодства непредельных углеводородов имеют реакции термического распада (пиролиза) метана, этана, пропана п бутана, а также их смесей. В промышленности широко используется пиролиз нефтяных газов для производства этилена, пропилена. Пурное развитие добычи и применения природного газа в нашей стране открывает широкие перспективы для использования метана в качестве исходного сырья для переработки его в цепные химические продукты и, в частности, в ацетилен. Равновесный состав продуктов пиролиза этана, пропана и бутана при давлениях 0,5, 1,0 и 1,5 am и температурах 900—1300° К представлен графически на рис. 1 но данным Пнтш 14 J.
iS1- 5 Ч O^ rJ 5 W 5 a* 5 2 1ft Sv i r^ Vv -V A \y. VJ iT ± X 5 ^ 3 \ Л We Uh зд vr vr \\ vv Хч- ¦ \\ \ ЛЛ V \ \ \ ^ СИц «Л // 4x \\ \\\ \ ад ад °H ' (KIM i? атм № HOQ Tt "к 'A Рис. 1. Разложение этапа (a), i пана (b) ii бутана (с) по данным ; чета [3J. № 110В Т. °Jf №
288 Глава XI Анализ кривых, приведенных на этом рисунке, показывает, что при распаде этана при температуре 900° К главными продуктами реакции являются метан (~70%) и этилен (—30%); содержание ацетилена в смеси всего около 2%; при температуре 1300° К содержание ацетилена в смеси достигает уже 17%. При распаде пропана (см. рис. 1) и бутана в числе продуктов реакции, наряду с метаном, этиленом, ацетиленом и водородом находятся пропилен, бутилен, бутадиен, метилацетилен. Однако и в этом случае основными продуктами реакции при 1300° К являются метан, этилен, ацетилен и водород. В своей статье Питш [4] совершенно справедливо подчеркивает, что содержание олефинов в продуктах пиролиза, особенно бутилена, пропилена и этилена, будет в значительной степени зависеть от создания совершенно определенных, необходимых для реакции, условий. В области высоких температур, где скорость реакций велика, а необходимое время пребывания продуктов реакции в зоне реакции — мало, можно ожидать достаточно хорошего совпадения вычисленных и опытных величин. Во всяком случае кривые рис. 1 определяют общие тенденции процесса пиролиза этана, пропана и бутана и зависимость процесса от условий (температуры и давления). При выборе оптимальных условий для процесса пиролиза метана с целью получения этилена и ацетилена следует иметь в виду, что все эти углеводороды термодинамически неустойчивы при высоких температурах; при температурах выше 1000° С метан практически полностью разлагается на углерод и водород. Наоборот, термодинамическая устойчивость этилена и ацетилена возрастает с повышением температуры; при температурах ниже 2000° С этилен и ацетилен неустойчивы и могут разлагаться на углерод и водород. Таблица 6 Равновесные соотношения между водородом, метаном, этиленом и ацетиленом при атмосферном давлении [см. 4, стр. 316, 318 и 319] /, °C 200 400 600 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Мол. % метана в смеси СН4 + Н2 89,9 31,5 6,4 3,0 Мол. % этилена в смеси С2Н4 + Н2 — — — — 0,0025 0,0041 0,0063 0,010 0,017 0,029 Т, °К 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3500 4000 4500 5000 Мол. % ацетилена в смеси С2Н2 + Н2 0,083 0,24 0,65 1,47 3.0 5,2 15,4 30,0 45,0 57,8 Благоприятные условия для прямого синтеза этих углеводородов из элементов могут быть обеспечены при температурах порядка 3000—5000°. Как показывают данные табл. 6, содержание ацетилена при 3500° К составляет —15%, а п и 5000° К может достигать —58%.
Реакции синтеза важнейших мономеров 289 При высокотемпературном разложении метана и этана (пиролизе, электрокрекинге) процесс может протекать по уравнениям: (XI) (XII) (XIII) (XIV) 2CH4->C,Hj+3H, С2Нв —»С2Н4-{-Н2 С2Н6->С2Н2+2Н2 Результаты термодинамического анализа реакций пиролиза метана и этана, выполненного нами на основании данных Россини с сотрудниками [6], помещены в табл. 7. Таблица 7 Температура, при которой достигается заданный молярный процент этилена или ацетилена в равновесной смеси при пиролизе метана и этана, °С (вычислено нами по данным [6]) Мол. % этилена или ацетилбна в равновесной смеси 2 3 4 Г» 6 10 15 20 24 25 30 33 35 40 45 47.5 49,5 50 2СН4 —> С2Н4 -)- 2Н2 703 747 792 823 837 948 1052 1162 1267 1297 1527 1527 — - - — -— — — С2Нв Реакции пиролиза -* С2Н4 + Н2 448 475 493 510 523 567 607 642 609 671 698 724 735 777 841 902 1055 1055 2СН4—СлНа + ЗНг 806 853 "893 913 940 1017 1107 1214 1407 1407 — — — — — — — — СгНв—>СаН2 - + 2На 656 681 705 723 737 783 827 864 895 902 956 1064 — — — — — В соответствии со стехиометрическим уравнением (XI) при пнролиш1 метана (при условии, что полностью исключены побочные реакции) мак симальное содержание этилена в равновесной смеси не может быть вьиш 33,3 мол. %. Из расчета следует, что такой состав равновесной смеси может быть достигнут при температурах 1527° С и выше (см. вторую графу табл. 7). Содержание этилена в равновесной смеси при пиролизе этана по уравнению (XIII) теоретически не может превышать 50%, причел» такой состав равновесной смеси может быть достигнут при температурах примерно 1055° С и выше (см. третью графу табл. 7). Аналогичным образом, максимальное теоретически возможное содержание ацетилена в равновесной смеси при пиролизе метана (XII) не может превышать 25%, а при пиролизе этана (XIV), соответственно 33,3%. 19 занаа 1 19,
290 Глава XI Указанные предельно возможные концентрации ацетилена достигаются при температурах выше 1407° С в случае пиролиза метана и выше 1064° С при пиролизе этана (см. четвертую и пятую графы табл. 7). Фактически, хотя в практике и применяют различные моры предосторожности, направленные па сведение к минимуму доли побочных, паразитических реакций (главным образом, реакции разложения углеводородов па элементы, т. е. углерод и водород), такие, как осуществление пиролиза при более высоких температурах, малых временах «контакта», «закалка» продуктов реакции, однако на реально действующих установках пиролиза содержание целевых продуктов в газе пиролиза, т. е. этилена и ацетилена, всегда бывает значительно ниже, чем это указано в табл. 7. 4. РЕАКЦИИ ДЕГИДРИРОВАНИЯ АЛКИЛБЕНЗОЛОВ И АЛКИЛНАФТАЛИНА В этой группе реакций наибольший интерес с практической точки .чрения представляют реакции дегидрирования этилбензола п нзопропил- бепзола в стирол и метил-стирол, соответственно. Глубина превращения ирл дегидрировании характеризуется цифрами табл. 8. Таблица 8 Температуры, необходимые для достижения заданной конверсии этилбензола и изоиропилбензола, °С, но данным [1] Мол. % конверсии 5 ю 20 30 40 50 60 70 80 90 95 Конверсия этплбен юла d стирол при давлении 1,0 am 415 4ti5 525 ГN5 595 1.120 645 675 715 780 845 0 ,1 am ;jj50 390 430 455 480 505 535 565 595 630 670 Конверсия изо- лроиилбензола в мстнл-сгпрол при давлении 1 am 340 380 420 450 475 500 530 560 595 640 690 Гога и Рама Дас Гуна [5] исследовали равновесие реакции дегидрирования ?-этилнафталппа в р-шппшнафталшт ¦ад —СИ —- Cxi ^ (XV) при давлении 10—40 мм и при температурах от 380 до 500° С. Из значений констант равновесия реакции: 7\ °С 390 420 450 480 Т, °К 663 693 723 753 Kv 0,0006 0,0015 0,0035 0,0076
Реакции синтеза важнейших мономеров 291 авторы вычислили теплоту и свободную энергию реакции. За неимением данных о теплоемкостях ?-этилнафталипа и ?-виншшафталипа авторы приняли, что АСр для реакции дегидрирования ?-этилиафталина равно АСр для реакции дегидрирования этилбензола и стирол. На основании этого предположения, а также своих экспериментальных данных авторы вывели уравнение: — RT In Кр = AZT = — 25313 — 8,52 Т In T + 0,007025 Г2 - - 0,00000094 713 +27,73 Т, A) где 1—a2 760 * Хотя вышеуказанное предположение авторов является до некоторой степени приближением, а их уравнение достоверно, строго говоря, только для исследованного интервала температур, мы воспользовались их уравнением для расчета констант равновесия реакции дегидрирования ?-этилнафталипа при температурах выше 500° С (табл. 9). Таблица 9 Конверсия ?-ятилнафталина в ?-в и пи л нафталин (вычислено по данным [5]) т°, с 390 420 450 480 500 550 600 700 Tu, К 663 П93 723 75.4 773 823 873 973 —3,222 —2.824 —2,456 —2,119 —1.866 -1,42 —0,983 —0,249 0,000fi 0,001 Г. 0,003л 0,0076 0,0136 0,038 0,104 0,564 Конверсия ?-этилиафтажша в ?-вп- иплпафталип, мол. % при давлении 1,0 am 2,45 3,87 5,91 8,7 11,6 19,1 30,7 60.0 0,1 am 7,72 12,15 18,4 26,6 34,6 52,5 71,4 92,2 5. РЕАКЦИИ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА И ТОЛУОЛА АЦЕТИЛЕНОМ При организации и осуществлении рентабельного процесса производства ацетилена в широких промышленных масштабах ацетилен может быть использован в качестве исходного сырья для многих химических синтезов. В этой связи мы сочли необходимым сделать термодинамический расчет равновесий реакций алкилирования бензола и толуола ацетиленом и метилацетилелом: Стирол (XVI) сн< 3 +НС = СН ==vji±2 tfp/no-Метилстирол (XVII) 19s1
292 Глава XI СНя СНз I +нс=сн-* СНз СНз мета-Метил стирол -СН = СН2 (XVIII) пара -Метиле тирол (XIX) сн=сн2 -|-СНз—С^С СН: 3 а-Метилстирол (XX) Vj = Расчет констант равновесия реакций (XVI —XX) нами осуществлен по данным Россини с сотрудниками [6]; результаты расчета lg К приведены в табл. 10. Таблица 10 Логарифмы констант lg К равновесия реакций (XVI—XX), вычигленные нами по данным Россини я др. [6] 1 1 IV 300 400 500 600 700 800 900 1000 /V\7T\ (X.V1) стирол 1 16,7347 14,6647 10,4162 7,5875 5,5681 4,0594 2,8875 1,9562 Кр для (XVII) реакций (XVIII) (XIX) метилстирол орто- 20,4126 13,5302 9,3732 6,6136 4,6526 3,1726 2,0223 1,1072 мета- 21,2276 14,2182 9,9852 7,1746 5,1776 3,6696 2,4993 1,5652 пара- 21,0676 14,0212 9,7662 6,9416 4,9336 3,4186 2,2413 1,3032 (XX) а-метил- стирол 20,0702 13,3271 9,2672 6,5789 4,6737 3,2353 2,1233 1,24A5 Для соотношений в исходной смеси алкилбензола и ацетилена 1 : 1 при атмосферном давлении и различных температурах от 300 до 1000° К степень превращеЕшя в процентах (глубина конверсии) нами вычислена по уравнению у = 100 х, где _ { J ~ Результаты этого расчета приведены в табл. 11. Как показывают данные табл. 11, процесс алкилировапия бензола и толуола ацетиленом и метилацетилоном при атмосферном давлении и температурах 300—800° К может протекать практически до конца, степень конверсии — 97—99%. С применением повышенного давления ,п и осуществлении процесса алкилировапия область температур может
Реакции синтеза важнейших мономеров 293 Степень превращения ацетилена (или метилацетилеиа) при атмосферном давлении Таблица 11 300 400 500 600 700 800 900 1000 (XVI) 100 100 100 100 100 99,2 96.4 90.7 Степень превращения для (XVII) 100 100 100 100 99 97,2 90,3 72 (XVIII) 100 100 100 100 100 98,5 94.4 83.7 реакции, % (XIX) 100 100 100 100 100 98 92,5 78,2 (XX) 100 100 100 100 99,5 97,5 91.2 76,7 быть расширена за пределы 800° К, в чем читатель может легко убедиться, воспользовавшись уравнением X = \) РК + 1 где Р — давление, атм. Если процесс алкилирования предполагается осуществлять с использованием исходной смеси, содержащей п г-молей ароматического углеводорода и т г-молей ацетилена, тогда расчет надо вести по формуле (п + т) (РК + 1) — У(п + тJ (РЕ + IJ — ?(РК+ 1)п-т-РК ЛИТЕРАТУРА 1. А. А. Введенский. Термодинамические расчеты процессов топливной промышленности. Гостоптехиздат A949). 2. В. Т. Brooks, St. S. К и г t z, С К- Brood, L. Schmerling. The Chemistry of Petroleum Hydrocarbons, Vol. 11, 222 A955). 3. F. G. В rick we cd, M. Moskow, J. G. Aston. Jour. Res. Nat. Stand. 37T No 5, 263 A946). 4. H, Pietsch. Erdol und Kohle, 10, No 10, 666 A957). 5. J, С. Ghosh, Rama Das G u n a. Petroleum, 23, 283 A950). 6. F. D. Rossini, K. S- Pitzer. R. L. Arnutt, R. M- Braun, G. C- Pimentel. «Selected Values of Physical and Thermodynamic Properties of Hydrocarbons and Related Compounds», Carnegie; Press A953). Bur.
ГЛАВА XII ИЗОМЕРИЗАЦИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ Антидетонационные свойства бензинов, как известно, в значительной мере зависят от содержания в них парафиновых углеводородов изо- строения; чем больше в парафиновой части в бензине содержится парафиновых углеводородов с разветвленной цепочкой, тем, при одинаковом составе остальной части, выше его октановое число. Например, изомеризация бутана в изобутан с последующим его дегидрированием в изобу- тилен, необходимый для получения бутил-каучука, а также конденсация изобутилена с формальдегидом в изопрен, служащий исходным сырьем для синтеза изопренового каучука, в ближайшие годы должны занять важное место в производстве новых высокополимерных синтетических материалов. Поэтому исследование равновесий реакций изомеризации углеводородов представляет большой практический интерес. В настоящее время опубликовано значительное число работ как экспериментального, так и расчетного характера, посвященных реакциям изомеризации бутана, пентана, гексана и ряда других парафиновых и непредельных углеводородов. 1. ИЗОМЕРИЗАЦИЯ АЛКАНОВ (I) W-C4H10 Нормальный и изобутан при нормальных условиях — газообразные углеводороды и, следовательно, не могут содержаться в сколько-нибудь значительных количествах в автомобильных или авиационных бензинах и тем самым влиять на их октановое число, тем не менее изомеризация нормального бутана в изобутан в настоящее время является важной технической реакцией, так как изобутап используется в качестве исходного сырья в больших количествах для производства ряда высокооктановых компонентов авиатоплин, как-то: иеогоксапа, изооктана и некоторых других. Нормальный бутан и то же время представляет интерес как сырье для получения дивинила, исходного продукта для синтеза каучука. Для исследования рапновесия реакции изомеризации бутана Монтгомери, Мак-Этиром и Франком [11 ] были пропедеиы опыты при температуре 27° С в жидкой фазе. Равновесие достигалось как со стороны нормального бутана, так и со стороны пзобутана в присутствии катализатора — бромистого алюминия. При укапанных условиях было установлено, что
Изомеризация углеводородов 295 равновесная смесь содержит около 78—82% изобутапа и 18—22% нормального бутана. Следующая работа в этой области была выполнена Б. Л. Молдавским и Т. В. Низовкиной [1], которые исследовали изомеризацию бутана при 70° С в жидкой фазе и при 110, 130 ,150 и 180° С в паровой, в присутствии хлористого алюминия в качестве катализатора. Зависимость константы равновесия от температуры авторы [1] выразили уравнением 611 lgJCp = ^-1,204, A) которое вполне удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными (ср. 3, 4, 5 и G графы табл. 1). Таблица 1 Численные значения К\* и lg Kv реакции изомеризации * бутана, по данным Б. Л. Молдавского и Т. И. Низовкиной [2] 70 110 130 150 180 343 383 403 423 453 Средние опытных А'р 3,8 2,6 2,0 1,7 1,4 значения данных lg Кр 0,580 0,415 0,301 0,230 0,140 Вычисленные по уравнению (I) 0,577 0,391 0,312 0,2-40 0,144 3,78 2,46 2,05 1,74 1,39 * L\ % *'-C4II10 % *-С4Н10 Несколько позже Шуит 112] с сотрудниками определил равновесный состав смесей бутан — изобутан в жидкой фазе при температурах 60 и 100° Сив газовой фазе при 14*0° С. Количество продуктов, получавшихся в опытах указанных авторов за счет побочных реакций, не превышало 2-3%, В четвертой графе табл. 2 приведено отношение изобутаиа к нормальному бутану, найденное в опытах цитируемых авторов [12], а в пятой — то же соотношение, но пересчитанное авторами к газовому состоянию. Таблица 2 Равновесные соотношения изобутан — бутач, по данным Шупт и Хуг [12] 60 100 140 I, 'к Фала Жидкая Газовал д-С4П10 и исследованной фа:ю 2720 пересчитанной к газовому состоянию 2,97 3,14 1,82
296 Глава XII В табл. 3 приведены результаты исследования равновесия реакции изомеризации бутана при 25, 100 и 150° С [13]. Таблица 3 Результаты опытов по изомеризации бутана [13] *,°с 25 25 25 35 100 100 100 100 150 150 150 150 Содержание изобутана в исходной смеси 90,1 90,1 50,5 50,5 0 50 100 85,7 30,4 30,4 47,4 47,4 Время реакции 37 дней 678 » 33 дня 670 дней 4 часа 21 час 4 часа 25,5 » 1,1* 0,57 * 1,0* 0,5* Состав изо-С4Н10 85,7 80.5 57,2 80,2 30,6 68,7 96,9 68,8 65,5 63,9 61,0 60,3 равновесной «-с4н10 14,3 18,1 42,8 18,1 67,5 29,2 2,1 26,4 33,5 33,9 37,4 36,4 смеси, CgHg 0,3 0,4 1.4 0,8 1,3 1.4 1,8 % с6н12 1,4 1,4 1,5 2,1 1,0 3,4 0,2 0,9 0,2 1,5 * Объемная скорость жидкости. Опыты при 25° С были проведены в запаянных стеклянных ампулах, содержащих известное количество смеси бутанов с добавкой бромистого алюминия как катализатора. Опыты при 100° С были проведены в автоклаве с хлористым алюминием в качестве катализатора. Для исследования реакции изомеризации при 150° С авторы воспользовались реактором проточного типа, заполненным катализатором (хлористый алюминий на носителе), через который пропускали с постоянной скоростью иод давлением 99 am смесь бутанов приблизительно равновесного состава. При всех температурах равновесие было достигнуто как со стороны нормального бутана, так и со стороны изобутана. Для того чтобы определить константу равновесия К°р реакции в газовой фазе при давлении, равном нулю, цитируемые авторы сделали ряд допущений. Так как не было данных Р — V — Т для фазового равновесия смеси нормального и изо-бутанов, авторы [13] приняли, что: а) в жидкой смеси изомеров бутана летучесть каждого компонента равна летучести этого компонента в чистом виде, умноженной на молярную дробь его в смеси; б) летучести обоих компонентов в равной степени и очень незначительно зависят от присутствия в равновесной смеси небольших количеств катализатора, хлористоводородной кислоты и водорода. Для вычисления констант равновесия реакции в газовой фазе применено [4] следующее уравнение: где К° — константа равновесия реакции изомеризации бутана при давлениях, при которых пары бутанов подчиняются законам идеальных газов, т. е. ( 3)
Иаомериаация углеводородов 297 KN — константа равновесия реакции в жидкой фазе, равная: К — N— /V n-C4H10 D) fn и /* — летучести чистых жидких нормального и нзо-бутанов при температуре Т° К и при соответственных упругостях их паров рп и pi; /п-саНю и /*-С4Ню — летучести в равновесной смеси; р — общее давление в системе во время опыта; ^п и V{ — молярные объемы жидких нормального и нзо-бутанов. Вычисленные при помощи уравнения B) константы равновесия реакции изомеризации бутана помещены в третьей графе табл. 4. Расчет Таблица 4 Сводка экспериментальных данных но изомеризации бутана г, °С 70 110 130 150 180 27 60 100 140 10 30,3 52 99 123 150 25 100 150 гтл ОТ/ 1 , JV 343 383 403 423 453 300 333 373 413 283 303 325 372 396 423 298 373 423 К наблюденное 3,61 2,64 2,04 1,73 1,41 5.55 2,62 2.62 1,82 6,69 5,25 4ДЗ 3,00 2,37 1,90 6,18 2,95 1,76 р вычисленное 3,55 2,46 2,14 1.86 1,55 5,75 3,89 2,69 1,99 7,25 5.50 4.27 2,69 2,24 1,86 5,90 2,69 1,8E Литературный источник Ш [И] [12] [14] [13] был выполнен на основании оксиеримецталышх данных различных авторов, указанных в последней графе этой же таблицы. Данные, необходимые для вычисления летучестей бутанов, взяты из двух работ: Сэйдж, Увебстер [15] и Сэйдж, Леси [16]. Для вычисления константы равновесия реакции изомеризации бутана при различных температурах предложено следующее уравнение [13] E) Я1пЛГр =-^--4,250. Вычисленные нами значения К' по этому в четвертой графе табл. 4. (II) «СБН12 г * W3o-C5HI2 уравнению приведены Изомеризация нормального пентапа в изопентан исследована в работе Глезербрука и Филлипса [17 [ при комнатной температуре в жидкой фазе в присутствии бромистого алюминия и в паровой фазе при 40° С в присут-
298 Глава XII стнии хлористого алюминия. Однако эти экспериментальные данные не точны и поэтому здесь не приводятся. Б. Л. Молдавский, Т. В. Низовкина 12], экспериментируя в интервале 25—9и° С, установили, что в присутствии хлористого алюминия (с добавкой НС1 или CuSCU • 2НС1) реакция изомеризации пентана в жид- коп фазе (опыты проводились в запаянных ампулках) сопровождается побочными процессами, приводящими к образованию заметных количеств углеводородов с молекулярным весом более низким и более высоким, чем молекулярный вес пеитана. Для того чтобы по возможности сократить длительность опытов и снизить тем самым количество побочных продуктов, авторы провели большинство опытов со смесями иептанов приблизительно равновесного состава. В табл. 5, третья графа, приведены средние значения константы равновесия; о/ ; г ТТ Таблица 5 Экспериментальные данные Б. Л- Молдавского и Т. В. Низовкиной [2] но изомеризации пентана /, °С 25 50 70 90 Т, "К 298 323 343 363 ОПЫТИШ' C,0 4,5 3,7 2,8 КР 7,8 5,9 4,8 3,6 lg*!', вычисленные по урашгоишо F) 0т892 0,771 0,081 0,556 по данным опытов при 25—90° С. В четвертой графе помещены численные значения Кр, рассчитанные для реакции в паровой фазе, в соответствии с законом Рауля. /Jn-C6H12 В пятой графе приведены результаты расчета \gKp (для паровой фазы) ио уравнению Б. Л. Молдавского и Т. В. Низовкипой lg Kv= ^-0,820. F) В своей статье авторы отмечают, что в продуктах реакции изомеризации были обнаружены только два изомера пентана: нормальный и изопен- тан; так называемый поопентап B,2~дпмотплпрот1аи) не обнаружен. В результате нескольких опытов при 8A° С и под давлением 20 am в присутствии хлористого алюминия Шунт и Хуг [12] было установлено, что равновесное соотношение пзопецтапа к нормальному пептану в указанных условиях равно примерно 4,Г>. В табл. 6 сопоставляются экспериментальные данные по изомеризации пентана цитированных выше авторов. Там же и четвертой графе приведены значения Kv, вычисленные по уравнению
урлс.аодорпоов 29Я Таблица 6 Экспериментальные данные по изомеризации пентана 1,°С 25 50 70 90 80 05 150 200 298 323 343 363 353 338 423 473 А;), рассчитанные по опытным данным 7,70 5,55 4,44 3,32 5,37 8,29 4,70 3.76 Аг,, ничисленные по ураипегшю G) 12,05 9,45 7.95 6,8« 7.35 8,32 4.70 3,75 Литературный источник ' [2] [12] [13] A In ^ = -^--1, G) иыведенному на основании только экспериментальных данных [13], Расхождение между результатами измерений, выполненных в последней к предыдущих работах, объясняется искажениями, вызванными одновременным протеканием побочных реакций в опытах их предшественников. Действительно, как указывают Б. Л. Молдавский и Т. В. Ни- яовкнца 113], в их опытах наблюдалось образование до 30—50% бута пои и до 25—40% углеводородов, кипящих выше пентанов. Напротив, опыты при 65 и 150° были проведены в автоклаве под начальным давлением водорода 20 am для подавления побочных процессов [13J. Поэтому содержание других углеводородов, кроме пентанов, в продуктах реакции не превышало в сумме 3%. Таким образом, результаты этих опытов следует признать наиболее надежными. (III) м-СвН14 <-± Не очень точные измерения равновесия реакции изомеризации гек- сапа были выполнены [12] в стальном автоклане под давлением водорода (для подавлеция побочных реакций) яри 80° С л присутствии хлористого алюминия с добавкой хлороводорода. Исходными продуктами были как нормальный гексаи, так и его пзо- моры с разветвленной углеродной цепью (табл. 7). Таблица 7 Экспериментальные данные но изомеризации гексана [12] Исходный углеводород Гсксаповая фракция в продуктах реакции, % Состав гоксаповон фракции продуктов реакции Метпл- нинтан Д и мот ил- бутан w-Гексан .... 2-Метилпецтан 2г2-ДимстР1лбутаи 2,3-Димстплбутап 93 97 80 95 Г>2 88 12 Изоморимацпи нот, происходит крекинг 4 68 28
300 Глава XII На основании этих данных было принято, что при 80° С в жидкой фазе равновесная смесь гексанов должна быть примерно следующего состава (в %): Метилпентана около 75 (± 10) Диметилбутана » 20 ( ± 5) н-Гексана » 5 ( ± 5) Насколько нам известно, в настоящее время экспериментальных количественных данных о равновесиях реакций изомеризации парафиновых углеводородов выше гексанов в литературе не имеется. 2. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПО ИЗОМЕРИЗАЦИИ АЛКАНОВ В течение последних 15—20 лет было сделано немало попыток определить равновесные соотношения между изомерами углеводородов при различных температурах путем теоретических расчетов иа основании спектроскопических данных. Однако результаты подобного рода расчетов в большинстве случаев весьма разноречивы и плохо согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Объясняется это тем, что, как известно, реакции изомеризации, по сравнению с многими другими химическими реакциями, сопровождаются небольшим тепловым эффектом. Поэтому в тех случаях, когда тепловой эффект приходится рассчитывать на основании термохимических данных (например, теплот сгорания или образования из элементов), незначительные погрешности, допущенные при измерении теплот сгорания, вызывают большие ошибки при вычислении теплового эффекта реакции и тем самым понижают достоверность окончательных результатов расчета. Такой расчет был выполнен Касселем [18], который предложил для реакции изомеризации следующее уравнение: lg Kv = -^ - 0,900. (8) Расчеты разных исследователей Питцера [37], Паркса, Шомейта [38] и Касселя [39] не совпадают друг с другом и с экспериментальными данными. Серебрякова и А. В. Фрост [3] рассчитали равновесие реакции изомеризации бутана, воспользовавшись результатами своих экспериментальных измерений констант равновесия реакции изомеризации бутиленом, а также данными Фрап и Хеппке [19] по дегидрогенизации бутапои. Однако и эти расчеты оказались но более удовлетворительными, чем расчеты цитированных выше авторов. В 1940 г. и позже появилась в печати серия более точных работ расчетного характера, в которых содержатся данные о свободных энергиях многих углеводородов, позволяющие определить равновесные соотношения между изомерами при реакциях изомеризации углеводородов (эти данные подробно приведены в XVII главе настоящей книги). Так, например, на основании спектроскопических данных Питцер [20 J произвел расчет термодинамических величин (в том числе и свободной энергии) для ряда парафиновых и непредельных углеводородов. В 1941 г. опубликована статья Россини и Питцера [21], в которой с помощью наиболее точных в то время данных о свободных энергиях углеводородов вычислены константы равновесия реакций изомеризации бу- танов, пептагсов, гексанов и гентанов в интервале 25—727° С и соответ-
Изомеризация углеводородов Таблица 8 Константы равновесня реакций нзомеризации некоторых парафиновых углеводородов, вычисленные по спектроскопическим данным Россини и Питцером [21], и содержание изомеров в равновесной газовой смеси, % Наименование углеводородов и обозначения констант равновесия Бутаны Kid) 25 298 2.55 127 400 1.27 227 500 0.84 327 600 0,66 527 800 0.48 727° С 1000°К 0.39 «-Бутан Изобутан Молярный процент в равновесной смеси Пентаны 28,0 72.0 14,3 17,1 44,0 56,0 6.23 2,30 54.0 46.0 3.86 0,74 Молярный процент в равновесной смеси «-Пентан 2-Метилбутан . . . 2,2-Диметилпропан Гексаны (III) . A) • AU) (Ш) 3,0 44,0 53,0 5.34 1,88 62,6 4.05 11,0 05,0 24,0 2,71 1.24 10,0 1,51 18.0 A9,0 13,0 1,88 0,96 3,30 0,84 Молярный процент в равновесной смеси я-Гексан . . . . 2-Метилпентан З-Метилпентан 2,2-Диметилбутан 2,3-Диметилбутан Гептаны (IV) 0V) ( # 2 2 (IV) (IV) (IV) К 2,2,3 (IV) 1,3 7,1 2,5 84.0 5.4 7,52 6,18 0,49 33,7 29,9 9,98 11,2 11,5 6,1 16,0 7,5 61.0 9,2 3,68 3,87 0,40 4,73 9,57 2,46 3,10 2,09 13,0 24,0 12.0 41.0 10,5 2,40 2,94 0,33 1,53 4,71 1.09 1.37 0,74 Молярный процент в равновесной смеси н-Гептан 2-Метилгексак . . З-Метилгексан . . З-Этилпентан . , . 2,2-Диметил пентан 2,3-Диметилпентан 2,4-Диметшшентаи 3,3-Д иметялпентан 2,2,3-Триметилбутан 0,9 6,8 5,6 0,4 30.0 27.0 9,0 10,0 10,3 3,2 12,0 13,0 1,3 15,0 31,0 7,9 10,2 6,8 6.2 15,0 18.0 2,0 10,0 29,0 0,8 8,5 4,6 60,0 40,0 2.89 0,37 иеси 24.0 67,0 8,7 1,45 0,82 1,58 0,56 «оси 19.0 27,0 15,0 29.0 10,4 1,77 2,36 0,29 0,74 2,88 0,60 0,80 0,38 иеси 9,2 16.0 22,0 2,7 6,8 27,0 5,6 7,4 3,5 68.0 32.0 2.00 0.15 32,0 63,0 4,8 1,08 0,70 0,69 0,37 26,0 28,0 18,0 18,0 9,6 1,24 1.85 0,25 0,31 1,55 0,30 0,43 0,17 14,0 17,0 26,0 3,5 4,4 22,0 4,3 6,1 2,4
302 Глава XII ствующпе концентрации изомеров указанных углеводородов в равновесных условиях (табл. 8) для реакций: //-С5Н12 (г) р изо-С5НХ2 (г), "~С6Н14(г) г* 1130-СъНи (г), Рис. 1. Молярные проценты изомеров бутана я равновесной смеси [21 ]. 300 Рис. 2. Молярные проценты изомеров иеитана в равновесной смо- сп [21]. 300 Ю00 Рис. 3. Молярные проценты изомеров гексана в равновесной смеси [21]. 300 500 №00 Температурп о К Рис. 4. Молярные проценты изомеров гептана в равновесной смо- си [21]. / — н-гептан; 2 — 2-метилгенсап; з — /i-метилгексан; 4 — 3-этилпентан; 6— 2,2-диметилпеитан 6 —2,3-диметилпен- тан; 7 — 2/1-диметилиентан; н — 3,3- диметилпентаи; 9 — 2,2,Я-тртшетилбу- тмп.
Изомеризация углеводородов В табл. 8 приняты следующие обозначения: К{A)— константа равновесия реакции изомеризации бутана в изо бутан г A) ! — константа равновесия реакции изомеризации нормального понтаиа в 2-метилбутап 2-мотилбутаи : п-помт&и т- Д- Температура в °С 27 127 227 327 427 527 627 727 300 400 500 600 700 800 900 W00 Температура в °Н рр Рис. 5. Молярные проценты октана в равновесной смеси [22]: 223323 л — 2,3,4-триметилпеятаи; 2З Данные табл. 8 графически представлены па рис. 1, 2, 3, 4. Позднее A945 г.) Прозен, Питцер и Россини [22] рассчитали равновесие реакции изомеризации нормального октана (V) в соответствующие изомеры 2-метнлгептан, З-метплгептан и т. д. (табл. 9). Константы равновесия этих реакций для интервала 298,16 — 1000° К помещены в табл. 9, а равновесные концентрации изомеров октана (в молярных процентах) — в табл. 10. Данные табл. 10 графически изображены па р1тс. 5.
304 Глава XII Таблица 9 Константы равновесия реакций изомеризации нормального октана в иэооктаны [22] Реакция (V) (г) 218.16 6,21 4.20 1,25 1,37 14.3 0,85 9,53 15,8 5,11 0,25 0,20 0,35 1,08 5,48 0,53 0,73 0,29 400 3,18 2,92 0.92 1,16 3.01 0,56 3,57 4,20 1,73 0,18 0,17 0,21 0,38 1,28 0,27 0,35 0,057 500 2,11 2,27 0,74 0,93 1,13 0,43 1,82 1,77 0,83 0,14 0,15 0,14 0,19 0,49 0,17 0,21 0,020 600 1,60 1,90 0,61 0,75 0,57 0,35 1,12 0,96 0,50 0,12 0,13 0.10 0,11 0,25 0,12 0,14 0,010 800 1,20 1.59 0,52 0,60 0,26 0,30 0,66 0,46 0,29 0,11 0,12 0,078 0,065 0,12 0,085 0,094 0,0053 1000° К н-Октан ?± ^2-Метилгептан ^t 3-М ети л гептан ?±4-Метилгептан ^13-Этилгексан ^2,2-Диметилгексан . . . ?±2#3-Диметилгексан . . ^2,4-Диметилгексан . . . ^2,5-Диметилгексан . . . ^3,3-Диметилгексан . . . ^3,4-Диметилгексан . . . 5=± 2-Метил-З-этилпентан ^2 З-Метил-3-этилпентан ^±2,2-3-Триметилпентан . ^2,2-4-Триметилпентан . ^± 2,3-3-Триметилпентан . ^2,3-4-Триметилпентан . ^2,2,3,3-Тстраметилбутан 0,98 1,44 0,48 0,55 0,17 0,28 0,53 0,33 0,22 0,10 0.12 0,072 0,052 0,084 0,076 0,080 0,0036 Таблица 10 Состав равновесной смеси изомеров октана, мол. % [22] Соединения 298,16 1.5 9,1 6,1 1,8 2,0 21,0 1,2 И.О 23,0 7,5 0,34 0,3 0,51 1,6 8,0 0,77 1,1 0,42 400 4,0 12,6 11,6 3.7 4,6 12.0 2,2 14,0 17,0 6,9 0,72 0,67 0,82 1,5 5,1 1,1 1,4 0,23 500 6,9 15,0 16,0 5,1 6,4 7,8 2,9 13,0 12,0 5,7 0,97 1,0 0,94 1,3 3,4 1,2 1,4 0,14 600 9,7 15,0 18,0 5,9 7,3 5,5 3,4 11,0 9,3 4.9 1,2 1,3 0,97 1,1 2,4 1,2 1,4 0,1 800 13,0 16,0 21,0 6,9 8,0 3,5 4,0 8,7 6,1 3,8 1,4 1,6 1.0 0,86 1,6 1,1 1,2 0,07 1000° К Нормальный октан . . , 2-Метилгептан З-Метилгептан 4-Метклгептан З-Этилгексан 2,2-Диметилгексан . . , 2,3-Диметилгексан . . , 2-4-Диметилгексаи . . 2-5-Диметплгексан . . , З-3-Диметилгексан . . 3,4-Диметилгексан . . 2-Метил-З-этилпентан З-Метил-3-этилпентан 2,2,3-Триметилпентан 2,2,4-Триметшшентаи 2,3,3-Триметштептан 2,3,4-Триметилпентан 2,2,3,3-Тетраметилбутан 15,0 15,0 22,0 7,3 8,4 2,7 4,3 8,0 5,0 3,4 1,5 1,8 1.1 0,79 1,3 1,2 12 0,06 3. ИЗОМЕРИЗАЦИЯ ГИДРОАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Реакции взаимных превращений шестичленньгх нафтеновых углеводородов в пятпчленные и наоборот могут протекать в качестве побочных процессов при реакциях гидрирования ароматических и дегидрирования гндроароматических углеводородов и в ряде других случаев.
Изомеризация углеводородов 305 (VI) С6Н12;-С5Н9СН3 Более или менее достоверные измерения констант равновесия реакции изомеризации циклогексана в метилциклопентан были выполнены в интервале температур 25—77,4° С в жидкой фазе в присутствии катализатора хлористого алюминия (см. Глезербрук, Ловель [23]). Состояние равновесия было достигнуто как со стороны циклогексана, так и со стороны метилциклопентана (табл. 11). Таблица 11 Экспериментальные данные по изомеризации циклогексаиа в метилциилопентан [23] t,°c 25 Я5 45 55 65 77,4 т, °к 298 308 318 328 338 350,5 Молярный % метилциклопентана Равновесие достигнуто со стороны циклогексаиа 11,70 13,95 10,15 18,95 21,10 25,60 Равновесие достигнуто со стороны мет ил циклопентан а 13,30 15,00 16,15 19,50 21,70 25,60 Средний % метилциклопентана 12,5 14,5 16,2 19,2 21,4 25,6 К 0,143 0,170 0,193 0,238 0.272 0,344 В третьей и четвертой графах табл. 11 приведены молекулярные проценты метплциклопентана в равновесной смесиt полученной со стороны циклогексана и метилциклопентана; в пятой графе — средний процент метилциклопентана и в шестой графе — константа равновесия реакции изомеризации ГГ % С&НдСНз В статье Шуит и Хуг [12], опубликованной в 1940 г., сообщалось, что при температуре выше 140° С быстро увеличивается скорость не только основной, но и побочных реакций, вследствие чего в продуктах реакции обнаруживается большое количество других углеводородов, кроме циклогексана и метилциклопентана. Поэтому указанные авторы исследовали равновесие изомеризации циклогексана при 20—140° С, хотя уже и при 140° количество побочных продуктов в некоторых опытах достигает порядка 25% (табл. 12). Таблица 12 Экспериментальные данные по изомеризации циклогексана в метилциклопентан [12] 20 80 80 НО 140 140 140 Т1 О V 1 , JS. 293 353 353 383 413 413 413 Состав продуктов, % <Св 1,0 — 0,6 5,6 6,2 7,3 8,8 C6H9CHS 11,0 23,0 22,5 31,9 38,3 39,8 37,4 СвН12 88,0 76,6 76,5 59,3 40,6 47,7 38,1 >Са • 3,2 14,9 5,2 16,2 С8НвСНя 0,125 0,306 0,294 0,538 0,945 0,835 0,981 20 Заказ mi,
306 Глава XII Опыты Шуит и Хуг [12] при температурах 20—80° проведены со стороны метилциклопентана, остальные — со стороны циклогексана. В указанной работе была также сделана попытка изучить равновесие реакции изомеризации 1,1-диметилциклогексана, однако эта попытка не увенчалась успехом, так как уже при температуре 80° С получалось, кроме ожидаемых изомеров, много побочных продуктов, затруднявших выполнение точных анализов реакционной смеси. (VII) С6Н10 т± С5Н7СН3 Шунт и Хуг [12] измерили также константы равновесия реакции изомеризации циклогексепа в метилциклопентен при 350 и 400° С в присутствии катализатора — фосфорная кислота на силикаголе (табл. 13). Таблица 13 Экспериментальные данные по изомеризации циклогексена в метилциклопентен [12] 350 400 673 Состав С9 фрагщнн парафины 2 2 метил- ЦПКЛОПСП- теп 75 78 цпклопсн- тсп 23 20 Весовой % полимеров 15 17 Метнлциклопентсн Циклопептен *) Я,26 3,90 *) Знак деления — дробЕтая пор га! Зависимость свободной яноргшг от температуры [J2] как ?\лн реакции изомеризации цпклогексапа н метшщпклопентап, так и дли изомеризации циклогексепа в шзтилцикдопептеи хорошо охватывается уранненпем откуда I CF К — - ¦ —(~ V II ( ЧЯ \ ib ?VJ> — yi I a?U. \^rt^ Е.К.Серебрякова и Л. 13. Фрост 1.4] на основании экспериментальных данных цитированных авторов 112], а также па основании результатов измерений, выполненных П. 13. Пучконым и А. Ф. Николасноп 1A1, предложили для реакции изомеризации циклогексана в метплциклопентан следующее уравнение :о. (9Ь) Позже для той же реакции Л. В. Фрост [9] предложил уравнение ^ = — ^+2,362 ±0,08, (9с) которое наиболее хорошо согласуется с опытом. 4. ИЗОМЕРИЗАЦИЯ АЛКЕНОВ (VIII) н-С4Н8 Шуит с соавторами [12] при пропускании смеси нормальных бутана и бутена с изобутеном при 400° С над катализатором (пермутит), получили следующие экспериментальные данные (табл. 14).
Изомеризация углеводородов 307 Таблица 14 Экспериментальные данные по изомеризации бутена [12] 400 400 400 Г,°К 673 673 673 Время контакта, сек. 58 59 170 в сырье 0,316 0,923 0,923 в продуктах реакции 0,351 0,818 0,725 Содержание олефинов, объемн. % в сырье 67 60 60 в продуктах реакции 66 57 51 Иа основании этих результатов было принято [3], что при 400° С в газовой фазе в условиях равновесия отношение i-CC, /г-С/= равно около 0,57. Для исследования равновесия реакции изомеризации иутенов Серебрякова и Фрост [3] применили в качестве катализатора фосфорную кислоту, нанесенную на шамот. Авторы установили, что при температурах 265—426° С для подавления побочных реакций полимеризации олефинов необходимо к смеси реагирующих газов добавлять некоторое количество водяного пара. В своих предварительных опытах они установили также, что даже при временах контакта около 10 минут равновесие не достигается, если в качестве исходных веществ брать чистые бутен или изобутен. Поэтому Серебрякова и Фрост провели основные опыты, пользуясь смесями бутена и изобутена различного состава. Примененная Серебряковой и Фростом методика анализа продуктов реакции была пригодна для определения суммарного содержания в равновесной смеси нормальных бутенов. Поэтому авторы в своей статье отмечают, что наблюденные равновесные соотношения между изобутпле- тюм и нормальными бутиленами, по всей вероятности, относятся к равновесной для соответствующей температуры смеси а- и цис-тра не-fi-бутп- ленов. В подтверждение этого они ссылаются па то, что, как показали Пипес п Шаад [24], фосфорная кислота является катализатором, вызына- ющим реакцию перемещения двойной связи у нормальных бутепон, (неопубликованная работа; экспериментальные данные цитируются по статье [24]). Таким образом, исследованная Серебряковой и Фростом [3] реакция является, очевидно, суммой реакции С = С—С—С г С—С ^ С—С ,- С=С—С. бутен- i || [| | С—С С—С С t*uc-6yTt!ii-2 жрлнс-буто.п-2 uJo-Gyrci! Результаты экспериментальных данных Е. К. Серебряковой и А. В. Фроста [3] сведены в табл. 15. Экспериментальные данные охватываются и продолах ошибок и:ше- рений уравнением 304 Т 20* lgKp=%1-- 0,528±0,020.
308 Глава XII Таблица 15 Средние значения констант равновесия реакции изомеризации бутенов, по данным Е. К- Серебряковой и А. В, Фроста [3] I, °C 265 294 355 384 426 1 T IV 538 567 628 657 699 i-C4I n-C со стороны <-C4H8 1,07 0,99 0,91 0,91 0,78 /i-C4H8 1,10 0,96 1,04 0,87 0,73 вреднее 1,08 0,98 0,96 0,90 0,76 Опыт g p 0,033 —0,009 —0.U18 —0,046 —0.119 Вычис. 1 К g p 0,037 0.008 —0,049 —0,065 -0,093 лено p 1,09 1,02 0,90 0,86 0,81 (IX) Бутен-1 т± бутен-2 Изучению равновесий реакций, сопровождающихся перемещением двойной связи в молекулах непредельных углеводородов, был посвящен ряд работт однако количественные измерения равновесных соотношений были выполнены В- Р. Жарковой и Б. Л. Молдавским [4], а так же Кэрти и Туркевичем [25]. В первой работе реакция была изучена при температурах 200—380° С, во второй при 400—450° С. В обоих случаях в равновесной смеси определялось суммарное содержание цис- и т/?дкс-2-бутенов. В работе Кэрти и Туркевича [25] равновесие было достигнуто в присутствии катализатора окиси алюминия. Общее содержание (цис + транс) бутенов-2 в равновесной смеси было найдено равным 78,5 ± 1,5 и 75,5 ± ±1,5% при температурах 400 и 450° С соответственно. Средние значения констант равновесия реакции (IX) при 200 и 380° С из экспериментальных данных В. Р. Жарковой и Б. Л. Молдавского помещены в табл. 16. Таблица 16 Средние значения Кр для реакции (IX) по экспериментальным данным В. Р. Жарковой, Б. Л. Молдавского и вычисленные по их эмпирическому уравнению A1) •) 200 380 Г,°К 473 653 Экспериментальные данные Кр 9,25 4,16 0,966 0,619 Вычисленные по уравнению A1) 9,20 4,10 0,964 0,613 •) Здесь Кр = % бутен-2 % бутен-1 В последней графе табл. 16 приведены значения lgKp для реакции IX), вычисленные по эмпирическому уравнению (И) =-Щ^-— 0,335, выведенному Жарковой и Молдавским на основании их экспериментальных данных.
Изомеризация углеводородов 309 Применив приближенный метод расчета (глава IV), В. Р. Жаркова и Б. Л. Молдавский, воспользовавшись теплотами образования бутенов, взятыми из работы Россини [26], и величинами энтропии из статьи Пит- цера [37], получили для реакции превращения бутена-1 в ^ис-бутен-2 A2) lg JTP=^-0,393 и для превращения бутена-1 в транс-бутея-2: \gKv= ^-0,524. A3) Таблица 17 Сравнение состава равновесной смеси бутен-1 + бутен-2, по данным различных авторов 200 250 300 350 400 450 500 Г, °К 473 523 573 623 673 723 773 Процентное содержание бутена-2 (цис + транс смеси бутен-1 -f- бутен-2 Расчетные данные ло уравнению A4) 89,4 86,4 81,8 81,4 79,1 77,1 75,3 по уравнению A2) и A3) 89,4 86,7 84,3 81,8 79,8 78,0 75,5 ) в равновесной Экспериментальные данные Кэрти и Турке- вич [25) — — — 78,5 75,5 — Жаркова и Молдавский *) 90.6 87,3 85,0 82,0 79,2 77,0 74,5 *) Вычислены по эмпирическому уравнению A1) Жарковой и Молдавского- Третья графа табл. 17 содержит цифры, вычисленные по уравнению Д Zr = Д#о — аТ In Т + ЬТ* + сТ~1 + /7\ A4) коэффициенты которого были заимствованы В. Р. Жарковой и Б. JI. Молдавским [4] из статьи Тэкера, Фолькинса и Миллера [27]: HQ ahoi Бутен-2 9988 32,56 —0,0188 233800 —153,7 цис~бутен-2 8217 32,56 —0,0188 233800 —151,9 мранс-бутеп-2 7267 32,56 —0,0188 233800 —151,3 В 1946 г. была опубликована статья Воге и Мэй [28], в которой сообщалось об измерениях равновесия реакции (IX). Применив спектральный метод анализа (исследование спектров поглощения в инфракрасной области), авторы имели возможность количественно определить в равновесных смесях содержание всех трех изомеров бутена с «прямой цепью», т. е. бутена-1, цнс-бутена-2 и тракс-бутена-2. Опыты проводились при атмосферном давлении и температурах от 200 до 630° С посредством пропускания углеводородов через трубку, заполненную гранулированным катализатором (табл. 18).
310 Глава XII Таблица 18 Изомеризация нормального бутена по данным Воге и Мэй [28] и о 200 210 250 250 250 350 352 350 350 350 450 450 495 550 553 610 620 620 620 630 № О 473 483 523 523 523 623 625 623 623 623 723 723 768 823 826 883 893 893 893 903 Сырье t-2 1 t-2 t-2 1 1 1 t-2 t-2 c-2 t-2 1 1 t-2 1 c-2 c-2 t-2 t-2 t-2 Состав бутен-1 11,8 12,8 14,5 12,7 15,0 21,4 21,4 20,9 23,6 21,7 27,9 27,4 29,0 30,4 31,9 33.2 34,4 34,0 33,9 34,8 . равновесной транс- бутен-2 55,7 54.6 52,3 52,9 49,0 44,8 45,9 46.3 45,0 44.7 41,2 40.5 39,4 39,3 38,5 37.0 37,5 37,8 36,8 37,5 ци смеси ,-6уТен-2 32,5 32.6 33,2 34,4 36.0 33,8 32,7 32,8 31,4 33.6 30,9 32,1 31.6 30,3 29,6 29.8 28,1 28,2 29,3 27,7 Изменение о —1460 —1400 —1340 —1480 —1280 —910 —950 —985 —800 -895 —560 —560 —465 -415 —310 —180 —150 —185 —150 —140 свободной кал/моль г о —955 —900 -870 —1040 —910 —570 —530 —560 —360 —540 —150 —230 —135 0 120 195 350 335 265 400 энергии. —505 —500 —470 —440 —320 —340 -420 -425 —440 —355 —410 —330 —330 —415 —430 —375 -500 —520 —415 -540 В третьей графе табл. 18 указано исходное состояние системы, причем приняты следующие обозначения: «1» — бутен-1, «t — 2»-транс-бутея-2 и «с — 2» — грс-бутен-2. В последних трех графах этой же таблицы даны численные, значения свободной энергии для реакций: (IXa) (IXb) (IXc) бутен-1 <=* /гс/7а^с-бутен-2 A Z\^.t бутен-1 ?> цыс-бутен-2 Д Ъ\\ ^ с -2дг° Ha основании экспериментальных данных Bore и Мэй [28] вывели следующие (средние) значения констант равновесия реакций (IXa), (IXb) и (IXc) для температур от 400 до 900° К (табл. 19). Таблица 19 Константы равновесий реакции (IXa), (IXb) и (IXc) по экспериментальным данным Воге и Мэй [28] /, °с 127 227 327 427 527 627 т, °к 1 400 1 500 ! 600 700 800 : 900 8,26 3,86 2,31 1,64 1,29 1.08 Константы равновесия 4,09 2,43 1,65 1,25 0,99 0,82 2,02 1,59 1,40 1,31 1,30 1.32
Изомеризация углеводородов 311 Зависимость свободной энергии от температуры авторы дают в видо уравнений: для реакции AХа) AZ°i^t= —2875 + 3,057' и для реакции (IXb) Z Д1 _ сг= — 2370 + 3,00 Т. A5) A6) Этим, собственно говоря, исчерпываются экспериментальные данные по изомеризации бутенов, если не считать тех отрывочных сведений, которые имеются в ряде других статей. Например, в работе Кистяковского и Смиса [29] при исследовании кинетики реакции термической изомеризации цме-бутена-2 в гпранс- бутеи-2 попутно установлено, что при температурах 620 и 663° К в равновесной смеси содержится около 53% транс-изомера E2,8%). Другой исследователь [25] указывает, что при температуре около 100° С F5—126°С) в равновесной смеси содержится около 7% бутена-1. (X) м-С5Н10 -<:+ мзо-СбН10 В статье [12] сообщается, что при пропускании через катализатор при 400° G и атмосферном давлении нормального или нзо-пентанов получаются следующие результаты (табл. 20). Таблица 20 Экспериментальные данные по изомеризации пентена [12] t, °с ЛОО 400 400 т, °к 673 673 673 Состав исходной смеси i = сг *) 100 80 60 л=С^ 20 40 Состав продуктов реакции i = С= 66 73 58 19 16 28 Другие углеводороды 15 11 14 г-СГ «-СГ 3,48 4,56 2,08 *) В качестве изоолефина в этих опытах был использован 2-метилбутен-2- Авторы считают, что в равновесной смеси должно содержаться около 80% изоолефинов. Они не приводят содержания отдельных иентенов в продуктах реакции. Эвелл и Хэрди [31 ] изучали изомеризацию пентенов при температурах 250—400° С в паровой фазе над окисью алюминия- Анализ продуктов, получавшихся в результате опытов этих авторов, показал, что при указанных условиях происходит лишь перемещение двойной связи в молекуле олефина; углеводороды с разветвленным углеродным скелетом не были обнаружены (табл. 21). В- Р. Жаркова и Б. Л. Молдавский [5] исследовали изомеризацию пентенов при 200 и 380° С в присутствии силикагеля в качестве катализатора. Они нашли, что при 200° С равновесная смесь содержит: 3,3%(весовых) З-метилбутена-1; 77?7% 2-метилбутена-1 и 2-метилбутена-2; 19% смеси пентена-1 и пентена-2. При 380° С равновесная смесь состоит из 7,1 %
312 Глава XII Экспериментальные данные по изомеризации пентенов [31] Таблица 21 t, °с 251 300 358 400 т, °к 524 573 631 673 Константы (Ха) 3,35 2,82 2.48—2,58 2,37 равновесия (ХЬ) 41,3 28.7 17,8—22,5 13.3 реакций (Хс) 12.3 10,19 0,97—8,97 5,6 (весовых) З-метилбутеи-1, 64,7% смеси 2-метилбутен-1 и 2-метилбутеи-2 и, наконец, 28,2% смеси пентен-1 и пентен-2. Константы равновесия реакций: 2-метилбутен-1 г? 2-метилбутен-2, 3 метилбутен-1 <\i 2-метилбутен-2, З-мотилбутен-1 г^ 2-метилбутен-1. (Ха (ХЬ) (Хс) вычисленные на основании экспериментальных данных [31], помещены в третьей, четвертой и пятой графах табл. 21, а экспериментальные данные В. Р. Жарковой и Б. Л. Молдавского [5] в шестой, седьмой и восьмой графах табл. 22. Таблица 22 Экспериментальные данные по изомеризации пентенов, по В. Р. Жарковой и Б. Л. Молдавскому [5] о г. 200 380 о 473 653 Состав равновесной смеси, % З-Метпл- бутен-1 3,3 7,1 Пентен-1 + пентен-2 19,0 28.2 2-Метилбутен-1 + 2-метилбутен-2 77,7 64,7 Константы равновесия для реакции (XI) 4,08 2,29 (XII) 5,75 3,97 (XIII) 23,5 9,И В последних трех графах табл. 22 приведены численные значения констант равновесий для реакций: пентен-1-}-пентен-2 ^ 2-метилбутен-14-2-метилбутен-2, З-метилбутен-1 ^ пентен-1+пентен-2, З-мотилбутен-1 \:1 2-метилбутеи-1-(-2-метилбутен-2. (XI) Зависимость \gKp от температуры для указанных реакций авторы [28] выразили следующими уравнениями: lg *p=- lg tfp= - 0,302, ^-0,174, A_ 0,125. A7) A8) A9)
Изомеризация углеводородов 313 При изучении реакции изомеризации пеитенов [31] была также сделана попытка определить равновесие реакции. пентен-1 ^ пентен-2. Температура В X 27 227 Ш 62? 8?7 W?t 1227 300 500 700 900 И00 U0O /500 Температура 8°ft Рис, 6* Молярные проценты изомеров бутена в равновесной смеси [32 I: 1 — изобутен; 2 — тра?«:-2-бут(Ч1; 3 — inic-2-бутен; 4 — 1-бутеп, 27 Температура в Т 227 *27 627 827 /027 1227 300 500 700 900 1Ш0 1300 1500 Температура 8 °Н Рис, 7. Молярные проценты изомеров пентена в раиповеспой смеси 132]: if— 2-метил-2-бутеи,' 2 — З-метнл-i- бутен; з — 2-метил-1-бутен; 4—транс- 2-пентен; 5 — цис-2-пептен; б — 1- ТТРЪТТРТТ ц пеытегг (XIV) Однако при температурах от 265^и до 375° С содержание пентена-1 в равновесной смеси, по данным указанных авторов, колебалось около 10 —15%; поэтому результаты этих опытов могут быть учтены только для приблизительной оценки равновесных соотношений между пентенами. 27 127 227 Температура б °С 327 № 527 627 727 300 400 500 600 700 800 900 W00 Температура в *К Рис. 8. Молярные проценты изомеров гексена в равновесной смеси [32]: 1 — 21.'5-д[тметил-2-бутен; я, з, 3 -диметил-1-бутен; з— 2,3-дпметшЫ-бутен; 4 — 2-этпл-1-бутен; 6 — транс-Ь- метил-2-пентеп; 6 — цис-4-метпл-2-пентен; ? — транс- З-метил-2-пентен; 8 — 1*ис-3-метил-2-пеитен; 9 — 2-ме- тил-2-пентен; ю — 4-метил-1-пентен; ц — З-метил-1- пентен; 12 — 2-метил-1-пентен; 13 — транс -3-гексен; 14 — цис-З-гексен; 15 — mpeme-2-гексен; 16 — цис-2- гексен; 17 — 1-гексен. 5. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПО ИЗОМЕРИЗАЦИИ АЛКЕНОВ В 1946 г. Кильпатрик, Прозен, Пнтцер и Россини [32] опубликовали результаты расчетов на основе спектроскопических и термохимических данных для ряда олефинов. Авторы вычислили константы равновесия
Таблица 23 Константы ] Реакции 1-Бутен^ ?22-Метил-пропен .... 1-Пентен^ ^tmpanc-2-Пептея .... «±2-Метил-1-бутен .... ^З-Метил-1-бутен .... ?±2-Метил-2-бутен .... 1-Гексен^ ^ТЛСгексенСеН ' " " * ^±2-Метил-1-пентен .... ^З-Метил-1-пентен .... ;р±4-Метил-1-пентен . . . ?±2-Метил-2-пентен . . . Z± ц ис-З-Метил-2-пентен Z± т/>анс-3-Метил-2-пентен ^± ццс-4-Мети л-2-пентен ^ т/>анс-4-Мети л-2-пентен ц±2-Этил-1-бутен .... ^2,3-Диметил-1-бутен . . ^*3,3-Диметил-1-бутен . . +±2,3-Диметил-2-бутен . . >авновесия реакций изомеризации бутенов, пентенов и гексенов |32] Температура 25 298,16 7,21 24,8 85,3 15,2 253' 4,66 2060 15,6 50,5 6,91 26,5 273 2,42 4,60 1870 634 954 57,4 169 47,9 296 19,6 1390 27 300 7,08 24,1 82,0 14,8 40,6 242 4,54 1950 15,4 51,4 6,75 25,8 263 2,39 4,52 1770 605 909 55,2 161 46,2 281 18,7 1310 127 400 3,40 7,74 17,8 6,91 13,7 51,6 1,98 218 7,53 17,4 3,29 8,87 58,4 1,49 2,21 210 94,0 141 13,1 26,1 13,3 36,9 3,35 105 227 500 2,02 3,81 7,12 3,96 6,81 19,4 1,33 53.6 4,58 8,90 1,93 4,43 23,4 1,26 1,44 53,2 28,0 42,0 5,74 9,45 6,06 12,0 1,16 20,6 327 600 1,38 2,35 3,82 2,67 4,28 10,4 1,01 20,8 3,16 5,59 1,32 2,81 12,6 1,09 1,07 20,8 12,2 18,3 3,20 4,70 3,60 5,68 0,533 6,76 427 700 1,03 1,63 2,44 2,00 3,09 6,62 0,833 10,5 2,38 4,00 0,988 2,05 8,03 1,01 0,888 10,5 6,66 10,0 2,08 2,84 2,46 3,32 0,301 3,02 527 800 0,81 1,24 1,72 1,56 2,38 4,65 0,719 6,09 1,91 3,15 0,786 1,63 5,79 0,966 0,784 6,22 4,16 6,26 1,50 1,97 1,86 2,24 0,203 1,61 627 900 0,667 0,988 1,32 - 1,29 1,92 3,54 0,642 3,95 1,58 2,52 0,645 1,32 4,43 0,908 0,687 4,06 2,84 4,27 1,16 1,43 1,48 1,63 0,158 0,957 727 1000 0,568 0,821 1,06 1,09 1,62 2,84 0,581 2,77 1,37 2,15 0,555 1,13 3,59 0,874 0,630 2,89 2,09 3,15 0.916 1Д2 1,24 1,26 0,128 0,632 827 1100 0,496 0,705 0,964 1,42 2,39 0,545 2,10 927 1200 0,440 0/757 0,859 2?5 0,511 1,65 1027 1300 0,395 0,552 0,663 0,790 1,17 1.83 0,494 1,36 1127 1400 0,361 0,502 0,723 1,07 1,63 0,476 1,13 1227° С 1500° К 0^538 0,675 0,989 1,48 0,464 0,97 — —
Состав равновесной смеси изомеров бутенов, пентенов и гексенов, мол. % [32] Таблица 24 Изомеры Температура 298,16 27 300 127 400 227 500 327 600 427 700 527 800 627 900 727 1000 827 1100 927 1200 1027 1300 1127 1227° С 1400 1500° К 1-Бутен tyuc-2-Бу транс-2-Бутен 2-Метил-пропен . . . 1-Пентен tyuc-2-Пентен транс-2-Пентен .... 2-Метил-1-бутен . . . З-Метил-1-бутен . . . 2-Метил-2-бутен . . . 1-Гексен ifuc-2-Гексен транс-2-Т&ксеп . . . tyuc-3-Гексен транс-3-Гексен . . . 2-Метш1-1-пентен . . З-Метил-1-пентен . . . 4-Метил-Ьпентен . . . 2-Метил-2-пентен . . . ^ис-3-Метил-2-пентен . т/занс-З-Метил-2-пентен ^ис-4-Метил-2-пентен транс-4-Метил-2-пентен 2-Этил-1-бутен .... 2,3-Диметил-1-бутен 3,3-Диметил-1-бутен 2.3-Диметил-2-бутен 0,84 6,09 21,0 72,1 0,04 0,64 1,76 10,7 0,2 86,7 0,017 0,269 0,903 0,119 0,456 4,69 0,0416 0,0791 32,1 10,9 16,4 0,987 2,91 0,824 5,09 0,336 23,9 0,88 6,2 21,1 71,8 0,04 0,66 1,80 10,7 0,2 86,6 0,018 0,278 0.931 0,122 0,468 4,77 0,0433 0,0819 32,0 11,0 16,5 1,00 2,92 0,837 5,09 0,339 23,7 3,34 11,4 259 59,5 0,34 2,36 4,68 17,6 0,68 74,4 0,135 1,01 2,34 0,443 1,19 7,85 0,201 0,297 28,3 12,6 19,0 1,76 3,51 1,79 5,00 0,451 14,1 7,17 14,5 27,3 51,0 1,16 4,59 7,89 22,7 1,54 62,1 0,444 2,03 3,95 0,858 1,97 10,4 0,558 0,639 23,6 12,4 18,7 2,55 4,19 2,69 5,34 0,516 9,16 11,7 16,1 27,5 44,7 2,49 6,66 10,7 26,0 2,52 51,7 0,957 3,02 5,35 1,26 2,69 12,1 1,05 1,02 20,0 11,7 17,5 3,06 4,50 3,44 5,44 0,511 6,48 16,4 16,9 26,7 40,0 4,16 8,34 12,9 27,6 3,47 43,6 1,62 3,86 6,49 1,61 3,33 13,0 1,64 1,44 17,1 10,8 16,3 3,39 4,62 4,00 5,39 0,49 4,90 21,0 17,0 26,0 36,0 6,1 9,52 14,5 28,3 4,38 37,1 2,38 4,55 7.49 1,87 3,88 13,8 2,30 1,87 14,8 9,9 14,9 3,58 4,69 4,44 5,34 0,483 3,83 25,2 16,8 24,9 33,2 8,11 10,4 15,6 28,7 5,20 32,0 3,22 5,09 8,12 2,08 4,23 14.2 2,92 2,21 13,1 9,1 13,8 3,72 4,61 4,75 5,25 0,509 3,08 29,0 16,5 23,8 30,5 10,1 11,0 16,4 28,6 5,87 28,0 4,04 5,54 8,69 2,24 4,57 14.5 | 3,53 2,55 11,7 8,5 12,7 3,70 4,52 5,01 5,10 0,519 2,55 32,4 16,1 22,9 28,6 11,9 11,5 16,9 28.4 6,48 24,9 35,4 15,6 22,3 26,8 13,6 11,7 17,4 27,9 6,96 22,4 38,3 15,1 21.1 25,4 15,1 11,9 17,6 27,5 7,44 20,5 41,4 14,9 19,1 24,6 16,6 12,0 17,8 27,0 7,88 18,7 42,9 14,2 19,8 23,1 17,9 12,1 17,7 26,6 8,31 17,3
316 Глава XII реакций изомеризации бутенов, пентенов и гексенов (табл. 23), а также равновесные концентрации изомеров бутенов, пентенов и гексенов в интервале температур от 300 до 1500° К (табл. 24). Данные табл. 24 изображены графически на рис, 6, 7 и 8. В заключение приводим для сравнения экспериментальные данные различных авторов по изомеризации пентенов и гексенов (табл. °5) и рассчитанные Кильпатриком, Прозеном, Питцером и Россини [32], Таблица 25 Сравнение равновесных концентраций изомеров пентенов и гексенов, вычисленных Кильпатриком и др. [32], с экспериментальными данными Пучкова и Николаевой [6], мол. % а) Пентены т, °к 631 631 З-Метил-1-бутен 3,4 3,6 2-Метил-1-бутен 27,3 33,9 2-Метил-2-бутен 69,3 62,5 Литературный источник Опыт [31] Расчет [32] б) Гексены Г, °К 273 575 548 545 2,3-диметил- 1-бутен 33,2 41,9 33,7 39,5 3,3-Диметил- 1-бутен 3,4 4,0 3,8 3,8 2,3-диметил- 2-бутен 63,4 54,1 62,5 56,7 * Литературный источник Опыт [34] Расчет [32] Опыт [35] Расчет 132] Совпадение опытных величин с расчетными вполне удовлетворительное. 6, РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПО ИЗОМЕРИЗАЦИИ АЛКИНОВ Непосредственных измерений констант равновесий реакций изомеризации ацетиленовых углеводородов, насколько нам известно, никто не производил, если не считать работы Я. М. Слободипа [7], в которой Таблица 26 Константы равновесия реакции изомеризации аллена в метилацетилен и содержание аллена в равновесной смеси, вычисленные В. А. Франк-Каменецким и В. Г. Маркович [8J г, °к 355 473 673 773 873 Константа равновесия *) по методу статистических сумм 15,71 9,06 5,52 4,74 4,21 по методу стандартных энтропии 15,56 8,87 5,51 4,77 4,22 Содержание аллена, % по методу статистических сумм 5,98 9,94 15,34 17.42 19,20 по методу стандартных энтропии 6,04 10,14 15,36 17,33 19,15 •) Здесь константа равновесия = п метила цетилена п аллена
Изо.меризацил углеводородов 317 приближенно определены равновесные соотношения между метилацети- леном и алленом при температурах от 230 до 350° С. Однако в настоящее время имеются расчетные данные для изомеризации Пронина [8], а так же бутина и пептина [33]. Константы равновесия реакции изомеризации аллена в метилаце- тилен (пропин) рассчитаны Франк-Каменецким и Маркович статистическим методом, исходя из теплот гидрирования, измеренных калориметрически, и частот колебаний из анализа рамановских и инфракрасных спектров (табл. 26). Константы равновесия реакций изомеризации бутина и пептина вычислены [30] также по спектроскопическим данным (табл. 27) [33]. Таблица 27 Константы равновесия реакций изомеризации бутинов и пентинов, рассчитанные но спектроскопическим данным Вагманом, Кильпатриком, Питцером и Россини [33] 25 27 127 227 327 427 527 627 727 827 927 1027 1127 1227 7VK 198,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Бутии l-BvTimz-> ^2-бутшг 602 576 91,84 29,59 13,60 7,72 5,00 3,54 2,68 2,12 1,75 1,49 1,29 1,14 Пептин 1-Пен-1ин~> ^2-иея™ 567 545 111,6 40,39 20,07 11,98 8,01 5,79 4,44 3,57 3,00 2,59 2,26 1,99 1-Пентин->3-ме- тил-1-бутия 5,82 5,68 2,56 1,56 1,14 0,91 0,77 0,67 0,60 0,55 0,52 0,49 0,47 0,45 [еш/еришура ? af' 427 327 527 727 9'Л 1127 '73 Jeunepnmtjp? 8 °С 427 327 527 727 927 №7 200 400 600 800 /000/200 №0 кмперотуро 8 °# Рис. 9. Молярные проценты изомеров бутина в равновесной смеси [33]: 1 — 2-бутин; 2 — 1-бутин. 200 №600 80010001200 WQ Температура 6 °К Рис. Ю. Молярные проценты и;юмеров пентина в равновесной смеси [33]: 1 — З-метил-1-бутнн; 2—2-пентин; 3 — 1-пентин.
318 Глава XII Равновесные концентрации изомеров бутина и пентипа по данным этих же авторов приведены в табл. 28 и на рис. 9 и 10. Таблица 2S Равновесные концентрации (рассчитанные) бутинов и пентинов, мол. % [33] *, °с 25 27 127 227 327 427 527 627 727 827 927 1027 1127 1227 Т, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Бутины 1-Бутии 0,2 0,2 1,1 3,3 6,8 11,5 16,7 22,0 27,2 32,0 36,4 40,2 43,6 46,7 2-Бутпн 99,8 99,8 98,9 96,7 93,2 88,5 83,3 78,0 72,8 68,0 63,6 59,8 56/. 53,3 Пентпкы 1-Пентии 0,2 0,2 0,9 2,3 4,5 7,2 10,3 13,4 16,6 19,5 22,2 24,5 26,8 29,0 2-Пентнп 98,8 98,8 96,9 94,1 90,3 86,3 82,0 77,6 73,4 69,7 66,4 63,5 60,6 57,9 З-Метил- -1-бутин 1,0 1,0 2,2 3,6 5,2 6,Г> 7,8 !),() 10,0 10,8 11,4 12,0 12,0 13,1 7. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ЗОЛОВ ПО ИЗОМЕРИЗАЦИИ АЛКИЛБЕН- Спободиые энергии и константы равновесия реакции изомеризации С8 и С9 алкплбензолов приведены в табл. 29 и 30 (цитируются по статье Таилора, Вагмапа, Вплльямса, Питцера и Россини [36 J). Таблица 2 Свободные энергии п константы равновесия изомеризации отилбензола в изомеры Св алкплбен;золов до 1500° К [36J Г, "К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Отилбон.чол«^ ?±О-КСИЛОЛ А 2° Т —6,813 —6,760 —4,645 —3,403 ' —2,572 —1,962 —1,489 —1,113 —0.809 —0,555 —0,335 —0,145 +0,017 0,145 К 30,83 30,02 10,35 5,54 3,65 2,68 2,18 1,75 1,50 1,32 1,18 1,08 0,99 0,93 0т1глбепзол?± Т^'Я-КСНЛОЛ А2и Т —9,402 —9,341 —6,832 —5,295 —4,240 —3,471 —2,869 —2,388 — l,99<i —1,669 —1,390 —1,151 —0,948 —0,780 К 113,45 110,00 31,12 14,36 8,47 5,74 4,24 3,33 2,73 2,32 2,01 1,78 1,61 1,48 Этилбонлол?± ^/Р-КСИЛОЛ Т -7,566 ' —7,509 —5,134 —3,659 —2,644 —1,882 —1,283 —0,801 —0,406 —0,076 +0,208 +0,453 +0,662 +0,836 К 45,03 43,76 13,24 6,30 3,78 2,58 1,91 1,50 1,23 1,04 0,90 0,80 0,72 0,66
Таблица 30 Свободные энергии и константы равновесия изомеризации пропилбензола в изомеры алкилбензолов до 15С0 К [36J 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 к-Пропилбен- иилбензол Т -0,24 —0,22 +0,56 1,05 1,35 1,58 1,74 1,86 1,98 2,07 2,12 2,15 2;18 2,22 А' 1,13 1,12 0,75 0,59 0,51 0,45 0,42 0,39 0,37 0.35 0,34 0,34 0,33 0,33 н-Пропилбензол ^1-метил-2-этпл- бензол Т —4,98 —4,95 -3,68 —2,91 —2,43 —2,07 —1,80 -1,59 -1,41 —1,26 -1,16 — 1,07 —0,99 —0,90 А 12,26 12,07 6,37 4,32 3,40 2.83 2 47 2,24 2,03 1,88 1,79 1,71 1,65 1,57 н-Пронпл бензол ?* 1-метил-3-этпл- бензол т —8,6'У —8,65 —6,70 —5,47 —4.67 —4,07 —3,61 -3,25 —2,94 -2,69 —2,51 -2,35 -2,21 -2,06 К 79,28 77.70 29,1 15,7 10,5 7,75 6.15 5,13 4,39 3,87 3,54 3,26 3,04 2,82 н-Пропилбепзол «=* 1-метпл-4- этил- бензол Т -8,48 -8,43 -6,21 -4.79 -3,86 -зле —2,61 -2,19 — 1,82 —1,52 —1,30 —1,10 -0,93 —0,75 A 71,33 69,56 22,8 11,1 6,1)8 4,90 3,72 3,01 2,50 2,15 1,92 1,74 1,60 1,46 н-Пропилбензол <=U. 2, 3-тримс- тплбензол Т -11,71 —11,62 -7,94 —5,75 -4,28 —3,17 —2,29 -1,60 -1,01 —0,52 —0,13 +0,22 0,52 0,80 302,4 346,3 54,4 18,1 8,62 4,03 3,17 2,24 1,66 1,30 1,07 0,90 0,77 0,67 н-Пропилбензол ^±1,2, 4-триме- тилбелзол т —16,13 —16,32 -11,78 -9,09 —7,29 —5,94 —4,89 -4,06 о от —2,80 -2,34 —1,93 —1,58 -1,25 А' 3897 3687 375 97,0 39,2 19,9 11,7 7,71 5,45 4,09 3,25 2,64 2,22 1,88 н-Пропилбензол ^1,3, 5-триме- тплбензол Д2° Т —15,55 —15*44 —10,43 -7,42 —540 —3,90 -2,73 — 1,81 — 1,04 —0,41 +0,11 0,55 0,93 1,29 К 2503 2368 190 41,8 15,1 7,12 3,95 2,49 1,69 1,23 0,95 0,76 0,63 0,52
320 Глава XII Вычисленные на основании этих данных равновесные концентрации при изомеризации С8 и С9 алкидбензодов для интервала температур от 300 до 1500° К помещены в табл. 31 и 32 и графически изображены на рис. 11 и 12. 100 Температура 6 °С 127 32/ 527 127 927 П27 200 WO 600 800 1000 1200 /Ш Тешературм 1}°К Рис 1J. Молярные проценты изомеров и равновесной смеси С8 алкилбошюлов: / — ?iара-ксилол; 2—Л1*?та-ксилол; .3 — орто-ксилол; 4 — этилбеизол. Температуре 6 °С 127 327 527 727 927 1127 Ш 600 800 1000 120Q MQQ Температура В 7Г Рис. 12. Молярные проценты изомеров в равновесной см^си A9 ал кил- бенаолов: / — 1,3,5-тримети л бензол,- 2 — 1, 2, 4- триметилбензол,- з — 1,2,3-триметилбензол; 4 — 1 -мети л2-птил бензол; & — 1-метил-Э- этилбензол; б — 1-м<^тил-2-;>тилбензол; 7 — изо-нрониглбенэол; а — нормальный пропил бензол. Таблица 31 Равновесные концентрации при изомеризации С8 алкилбензолов до 1500° 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Этилбензол 0,52 0,54 1,8 3,7 5,9 8,3 10,8 13,2 15,5 17,6 19,6 21,5 23,2 24,6 Состав равновесной о-Ксилол 16,2 16,3 18,6 20,4 21,6 22,4 22,8 23,1 23,2 23,3 23,2 23,1 23,0 22,9 смеси, мол. % т-Ксилол 59,6 59,5 59,8 52,8 50,1 47,8 45,8 43,9 42,3 40,8 39,5 38,3 37,2 36,4 р- К си лол 23,7 23,7 23.8 23,2 22,4 21,5 20,6 19,8 19,0 18,3 17,7 17,1 16,6 16,1
Иаомериаация углеводородов 321 Таблица 32 Равновесные концентрации при изомеризации С» алкилиензолов до 1500° т, °к 298,16 300 400 500 E00 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Состав равновесной смеси изомеров, мол. % 1 Пропи! бензол 0,014 0,015 0,15 0,5 1,2 2,0 3.1 4,1 5,2 6,3" 7.2 8,1 8,9 9,8 1 СО Изопро пилбен 0,016 0,017 0,11 0,3 0,6 0,9 1.3 1,6 1.9 2,2 2,5 2,7 3,0 3,2 ч я 111 0,18 0,18 0,9 2,3 4,0 5,8 7,6 9.2 10,6 11,9 12,9 13,9 14.7 15,4 1-Мети. -этилбе зол 1.1 1,2 4,3 8,3 12,3 15,9 18,9 21,2 23,0 24.4 25,5 26,4 27,0 27,5 t  Я 1-Мети, -этилбе зол 1.0 1.1 3.3 5.9 8,2 10,0 11.4 12,4 13,1 13.5 13.9 14,1 14,2 14.2 гри- ен- т о СО Ч -а - 2 § 5,2 5.3 8.0 9,5 10,1 10,0 9,7 9.2 8.7 8,2 7.7 7,3 6,9 6.5 и . н - g § тн S В 56,4 56,1 55.3 51,1 45,9 40,7 35,9 32,0 28,7 25,8 23,5 21,4 19.7 18,3 гри- ен- "SS 36,1 36Д 28,0 22,1 17,7 14,6 12,1 10.3 8.8 7.7 6.8 6.1 5.6 5.1 ЛИТЕРАТУРА 1. П. Л. Молдавский, Т. В. Низовкина. ЖОХ, том IX, вып. 18, 1652 A939). 2. П. Л. Молдавский, Т. В. Низовкина. ЖОХ, том X, вып. 13, 1183 A940). 3. Е. К. Серебрякова, А. В. Ф р о с т. ЖОХ. том VII, 122 A937). 4. В. Р. Жаркова, Г>. Л. Молдавский. ЖОХ. том XVII, вып. 7, 1208 A947). 5. В. Р. Ж а р к о в а, Б. Л. Молдавский. ЖОХ, том XVIII, выи. 9, 1674 A948). 6. П. R. П у ч к о в, А. Ф. Н и к о л а е п а. ЖОХ, том VIII, 1153, 1159 A938); том IX, 2153 A939); том XI, вып. 4 A942). 7. Я. М. С лоб один. ЖОХ, том yi, 1892 A936). 8. В. А. Ф р а н к - К а м е и е ц к и ii, В- Г. Маркович. ЖОХ, том XII, вып. 11—12, 619 A942). 9. А. В. Ф р о с т. «Нефт. хоз.», № 3—4, 36 A946). 10. А. В. Фр о ст. Известия АН СССР, Отд. техн. наук № 10, 3 A942). И. С. W. Montgomery, J. Н. М с - A t е е г, N. W. Franke. J. Am. Ch. Soc. 59, 1768 A937). 12. G. С. A. S с h u i t, H. H о о g, J. V e r h e u s. Rec. trav. chim. Pay- Bay, 59, № 7-8, 793-801 A940). 13. II. P i n e s, В. Kvcntinskas, L. S. Kassel, W. N. I p a t i e f f. J. Am. Ch. Soc. 67, No 4, 631 A945). 14. II о г n e. Chemical Thechnology of Petrol, 446 A942). 15. П. II. Sage, D. С. Webster, W. N. Lacey. Ind. Eng. Ch. 29, 1188 A937). 16. B. H. S age, W. N. Lacey. Ind. Eng. Ch. 30, 673 A938). 17. A. L. Glaserb rook, N.E. Phillips, W. G- L о v e 1. J. Am. Ch. Soc. 58, 1944 A936). 18. L. S. Kassel. J. Ch. Ph. 4, 276 A936). 19. F. E. Frey, W. F. H u p p k с Ind. Eng. Ch. 25, 54 A933). 20. K. S. Pitzer. Chem- Rev. 27, № 1, 39 A940). 21. F. D. Rossini, K. S. Pitzer. J. Res. Nat. Bur. Stand. 27, 529 A941). 21 Заказ 110.
322 Глава XII 22. Е. J. R. Prosen, К. S. P i t z е г, F. D. Rossini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 34, № 3, 258 A945). 23. A. L. Glase г brook, W. G. Lovel. J. Am. Ch. Soc. 61, 1717 A939). 24. H. Pines, Schaad. J. Am. Ch. Soc. 56, 2696 A9H4). 25. W. Me. Carthy, J. Turkovich. J. Ch. Ph. 12t 405 A944). 26. F. D. Rossini, J. W. Knowlton. Chein. Rev. 27, 1 A940). 27. C. M. T h а к e r, 11. 0. Folkins, E. L. Mill e r. Ind. Eng. Ch. 33, 584 A941). 28. H. H. Voge, N. С May. J. Am. Ch. Зое. 68, X» 4, 550 A946). 29. G. B. Kistiakowsky, C. II. S rn i t h. J Am. Ch. Soc. 58, No 5,766 (i936). 30. G. H. Twigg. Proc. Roy. Soc. (London), A 178, 106 A941). 31. R. H. Ewell, Hardy, J. Am. Ch. Soc. 63, 3460 A941). 32. J. E. К i 1 p a t r i с k, E. G. Prosen, К. S. P i t z с г, F, D, R о s- sini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 36t № 6, 559 A946). 33. D. D. Wag man, J. E. Kilpatrick, K. S. Pitzer, F. D. Rossini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 35, X* 6, 467 A945). 34. F. С Whitmore, P. L- Mennier. J. Am. Ch. Soc. 55, 3721 A933). 35. P. L. С г a m e r, A. L. G 1 a s e г Ь г о о к. J. Am. Ch. Soc. 61, 230 A939). 36. W.G.Taylor, D. 1). Wagma n, M- G. Williams, K. S. P i t- zer, F. D. R о s s i n i. J. Res. Nat. Bur. Stand. 37, 95 A946). 37. K. S. Pitzer. J. Ch. Ph. 5, 47U A937). 38. G. S. Parks, С II. Sliomate, W. D. Kenn v d у, H. L. С г о w- ford. J. Ch. Ph. 5, 359 A937). 39. L. S. Kassel. J. Am. Ch. Soc. 59, 2745 A937).
ГЛАВА XIII РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, АЛКИЛИРОВАНИЯ И АРОМАТИЗАЦИИ (ЦИКЛИЗАЦИИ) В результате полимеризации непредельных углеводородов (олефинов) может быть получен бензип с октановым числом порядка 70—80. Этот процесс известен иод названием процесса так называемой общей каталитической полимеризации. Селективная полимеризация бутан-бутиленовой фракции в присутствии специального катализатора применяется с целью получения диизо- бутилепа, и.ч которого посредством каталитического гидрирования легко получается мзооктан. Реакции алкилнронапия изопарафииовых и ароматических углеводородов олефпнами представляют большой практический интерес, так как их осуществление позволяет получить такие ценные высокооктановые компоненты, как иеогексан, нзооктан, а также этилбензол, изопрошш- бензол и некоторые другие. Продукты алкилироваиия бензола альдегидами, как известно, являются исходным сырьем для получения стирола, метилстирола, фенолал\ ацетона. *) Реакции ароматизации (циклизации) парафиновых углеводородов, открытые впервые русскими учеными С Л. Молдавским [1] и Б, А. Казанским с сотрудниками [2], также представляют большой практический интерес, так как они позволяют превращать парафиновые углеводороды в бензол, толуол и другие ароматические углеводороды, широко применяемые в настоящее время в виде компонентов авиационных бензинов и для многих других важных целей, В промышленности этот процесс известен под названием гидроформинга. Однако, в противоположность реакциям, рассмотренным нами в предыдущих главах, реакции полимеризации, алкилировапия и ароматизации, несмотря па их большую значимость и широкое применений и промышленности, чрезвычайно мало изучены с точки зрения термодинамики. В настоящее время имеется весьма небольшое число работ, предметом которых было измерение констант равновесий указанных реакций. Объясняется это, но всей вероятности, сложностью и большим числом продуктов, что затрудняет анализ, а также тем обстоятельством, что эти реакции были открыты сравнительно недавно. ¦) См., например, «Производство а-метилстирола и дивинилметилстиролытого каучука». М- С- Немцов, И. И. Радчсико, С Л. Фишер. Журнал ВХО им. Д. И. Менделеева. «Химическая наука и промышленность», том II, Кч Л, 300. 1957. 21*
32'i Глава XIII Тем не менее богатейший термодинамический материал, основанный как на термохимических, так и спектроскопических измерениях, позволяет выяснить основные закономерности этой группы реакций. В настоящей главе дается краткий обзор экспериментальных и теоретических работ в этой интересной области. 1. РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ На основе термохимических и спектроскопических данных, Киль- патрик, Прозен и Питцери Россини [3] рассчитали логарифмы констант и константы равновесия реакции полимеризации (димеризации) нормальных 1-алкенов в интервале от 300 до 1500° К (табл. 1): 2С2Н4(г)г-С4Н8(г), (I) 2С3Н6(г)^С6Н12(г), (II) 2С4Н8 (г) т± С8Н16 (г), (III) /00 о \\ \\ \ \\ \ \ \ \ V \ \ \ \ \ 2С5Н10(г)^С10Н20(г), too (IV) (V) I ! I 300 500 Температура 8 °/f woo о. \ 1\\ и 1 \\ \\ 300 500 Температура в °/( 1000 рис. 1. Молярные проценты димерон в Равновесных смесях, получившихся в результате диморизации 1-алкенов по уравнениям A—V) [3]. / — 1-бутен; 2 — 1-гексен; 3 — 1-онтен; 4 и б — i-децен; и 1-С2пН4п при я > 5. 2. Молярные проценты изопарафи- в равиолеспых смосях, получающихся л результате реакций по уравнениям (VI —IX) [3]. / — 2,3-диметгтлбутан; 2 — 2,3-диметилпентан; з — 2,2,4-триметшшентан; 4 — 2,2,5-триметилгексан. В табл. 2 приведены цифры, характеризующие состав равновесной Газовой смеси, получающейся при димеризацип 1-алкепов. Данные taбл. 2 изображены графически па рис. 1. Данные табл. 2 показывают, что при температурах примерно до 200—220° С E00° К) содержание димера (продукта полимеризации)
Константы равновесия и их логарифмы для реакции димеризацип нормальных 1-алкенов в -1-алкены [3) Таблица 1 Г УсШЦЫ И 2С2Н4 (этилен, газ) ^С4Н8 A-бутен, газ) .... 2С3Нв (пропен, газ) +± СвН12 A-гексен, газ) . . . 2С4Нв A-бутен, газ) +± СвН16 A-октен, газ) . . . 2С5Н10 A-пентен, газ) +± С10Н20 A-децен, газ) . . 2СпН2п A-алкен, газ) +± С2ПН4П A-алкен, газ) . . 2С2Н4 (этилен, газ) ^ С4Н8 A-бутен, газ) 2С3Нв (пропен, газ) +± CeHt2 A-гексен, газ) . . . 2С4Н8 A-бутен, газ) +± С8Н16 A-октен, газ) . . . 2С5Н10 A-пентен, газ) +± С10Н20 A-децен, газ) , . 2СПН2П A-алкен, газ) +± С?ПН4П A-алкен, газ) . . 298,16 11,249 6,650 6,996 6,291 6 251 1,77 ¦ Ю11 4,46 ¦ 10е 9,91 ¦ 106 1,95-10s 1,78-10е 300 11,139 6.559 6,899 6,200 6,161 1,38- 1011 3,62 ¦ 10е 7,93 -106 1,59-10* 1,45 • 10е Температура, 400 500 °к 600 Логарифмы констант 6,636 2.976 3,191 , 2.617 2,590 4,33 ¦ 106 9,46 * 10* 1,55-103 4,14- 102 3,90 ¦ 102 3,960 0.857 1,005 0,495 0,491 Константы 9,12-103 7,19 10,1 3,13 3.10 2,180 —0,546 —0,445 —0,905 —0.904 1,51 ¦ 10* 0,284 0,359 0,125 0,125 700 0,919 —1,534 —1,472 —1,891 —1,892 8,30 2,92 • 10"; 3,37 ¦ \0~1 1,29-10 1,28-10 800 —0,020 —2.268 —2,230 —2,625 —2,611 0,955 5,40 ¦ 10-3 5,89 ¦ 10~* 2,37 -Ю-3 2,45 • Ю Продолжение табл. 1 Реакции 2С2Н4 (этилен, газ) <± С4Н8 A-бутен, газ) .... 2С3Не (пропен, газ) +± С6Н12 A-гексен, газ) . . . 2С4Нв A-бутен, газ) +± С8Н1в A-октен, газ) .... 2C?H10 A-пентен, газ) +± С10Н20 A-децен, газ) . . 2СпН2ЛA-алкеп, газ) +* C.znH47i A-алкен ( газ) . . 2С2Н4 (этилен, газ) +± С4Н8 A-бутен, газ) .... 2С3Н6 (пропен, газ) +± CeHrJ A-гексен, газ) . . . 2С4Н8 A-бутен, газ) <± С8НТ A-октен» газ) .... 2CsHl0 A-пентен, газ) +± С10Н20 A-децен, газ) . , 2СПН2П A-алкен, газ) +± СЗПН4П A-алкен, газ) . . Температура, °С 900 —0,745 —2,822 —2,811 —3,191 —3,182 0,180 1.51 ¦ 10~3 1,55-10-? 6,44-Ю-4 6.58.10~4 1000 —1,319 —3,263 —3,272 —3.639 —3,626 4,80 • 10-2 5,64* 10, 5,35 ¦ 10"; 2,30 ' 10"* 2,37 ¦ 10~4 1100 Л oraj —1,787 —3,619 —3,643 —3,992 — 3,970 1,63-10-2 2,40 ¦ 10~4 2,28 ¦ 10~4 1,02-Ю"; 1,07-10~4 1200 )ифмы конст —2,172 —3,922 —3,954 —4,287 —4,263 Константы 6.73 ¦ Ю-з 1,20-10 1,11-10~? 5,16 ¦ io~i; 5,46- 10~5 1300 ант —2,495 —4,176 —4,218 —4,529 —4,509 3,20-10-3 6,67 ¦ 10 6,05-ю-;? 2.96 • 10-? зло-ю-3 1400 —2,768 —4.387 —4,440 —4.746 —4,730 1,71 ¦ 10-3 4,10-10-^ 3,03-10-* 1,80-Ю-5 1,86-10 1500 —3.004 —4,564 —4,637 —4.951 —4,940 9,91-10-4 2,73- 10"^ 2.31 ¦ 10"г5 1,12-10"^ 1,15- 10
Глава ХШ Таблица 2 Содержание димера в равновесной газовой смеси, вычисленное по данным табл. 1, мол. % Реакция (I) (П) (НО (IV) (V) 300 100 100 100 100 100 400 100 97 97,5 97,2 97 500 99 69 73 47.2 47 Температура, °К 600 02,2 19 22 10 10.2 700 70.7 2.8 3,2 1.2 1,2 800 38 — — — — поо 14 — — — — 1000 4,2 — — — — в равновесной смеси может достигать 50—99%. Из этих данных следует т$кже, что применение давлении выше атмосферного (например, 50 am при полимеризации бутиленом) — в промышленных установках вызвано соображениями отнюдь не термодинамического, а технологического характера: необходимостью повышения скорости превращения бутиленов (разбавленных к тому же бутапамн), увеличения производительности единицы реакционного объема и т. д. 2. РЕАКЦИИ АЛКИЛИРОВАНИЯ ПАРАФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ ОЛЕФИНАМИ Для этой группы реакций в настоящее время имеются только расчетные данные (табл. 4) [3]. С2Н4 (г) + и;ю-СчН10 (г) ^ изо-СеНи (г), (VI) этен (г) + изобутан (г) ^ 2,3-димотилбутап (г), С3Н6 (г) + МО-С4Н10 (г) ,-> изо-С7Н1в (г), (VII) пропен (г) + изобутан (г) г± 2,3-диметилпентап (г), шо-С4Нй (г) + изо-С4Н10 (г) /> ыз«-СвН1в (г), (VIII) изобутен (г) + изобутан (г) > 2,2,4-триметилпентан (г), С-Н10 (г) + нзо-СЛи (г) ц шо-С9Н20 (г). (IX) 2-метил-2-бутен (г) + изобутап (г) т^ 2,2,5-триметилгексан (г). В табл. 3 и на рис. 2 приведены результаты выполненного нами, по данным табл. 4, расчета состава равновесных смесей, получающихся при алкилировании изобутана по уравнениям (VI — IX). Таблица 3 Содержание продукта алкилированин в равновесной смеси, вычисленное по данным табл. 4, мол. % Реакция (VI) (VII) (VIII) (IX) Температура, °К 300 100 100 100 97 400 97 96 78 АО 500 89 70 12 3.5 600 46 18 1 700 8 2 800 0 0 0 0 900 1000 —
Константы равновесия и их логарифмы для некоторых реакций алкплирования парафинов олефинамп [3] Реакции Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 Моноолефин (г) + из°- бутан (газ);^ изопа- рафин (г) Этилен (г) + изобутан (г) ^ 2,3-Диметилбу- тан (г) Пропилен (г) -f изобу- тан (г) ^± 2,3-диметцл- пентаи (г) Изобутен (г)-~ изобутан (г) ?* 2, 2, 4-триметил- пентан (г) 2-Метил-2-бутен (г) -\- + изобутан (г) ^± ^±2, 2, 5-триметилгек- сан (г) Этилен (г) + изобутан (г) ?± 2. 3-диметилбу- тан (г) Пропилен (г) + изобутан (г) ^± 2,3-дпметилпен- тан (газ) Изобутен (г) -j- изобутан (г) +1 2, 2, 4-триметнл- пентан (г) 2-Метил-2-бутен (г) — + изобутан (г) ^± ^±2г 2, 5-Трнметилгексан (г) 9,321 7,684 5,240 3,710 2,09-109 4,83- 107 1,74- J05 5ДЗ- 103 9,214 7,592 5,156 3,633 1,64- Ю9 3,00 • 10е 1,43- 10s 4ДМ08 4,993 1,807 0.647 9.84 • 10* 6,46 • 108 64,1 4,44 Логарифмы констант равновесия 2,475 1,538 —0,210 0,793 0,014 —1,560 -0,393 —1,072 —2,507 1,128 —2,313 —3,134 Константы равновесия —],264 —3,177 —3,700 —1,925 —2,469 —3,678 —4,120 2,99- 34,5 0,617 7,45- 10* 2 6.2J 1,03 2,75 ¦ 10" '.,8f>- 10 ~3 0,405 8,46- 3,14- 7,35 - ю-2 ю-3 10~4 5,45- 1.36- 6,65- 2,00- ю-2 ю-2 ю-4 10~4 1,19 - 3,40- 2,10- 7,59- ю-2 10~3 ю-4 10~5
328 Глава XIII Расчет выполнен по формуле х- При этом содержание продукта реакции в равновесной смеси равно мол. %. Как известно, в промышленных установках только реакция алкили- рования изобутана этиленом (термическое алкилирование) с целью получения неогексапа осуществляется при температурах около 500° С под давлением до 300 am. Алкилирование изобутана пропиленом и изобутеном ведется при температуре, близкой к комнатной, под небольшим давлением в жидкой фазе, в присутствии серной кислоты в качестве катализатора. Здесь так же, как и в случае реакций полимеризации, применение давления выше атмосферного при осуществлении процессов алкилирования в промышленных установках не является следствием термодинамической сущности этих реакций. Так, например, при сернокислотном алкилиро- вании изобутана пропиленом или изобутеном при комнатной температуре реакция должна протекать практически до конца (табл. 3), особенно, если учесть, что обычно для подобного рода процессов в качестве сырья используются углеводородные смеси, содержащие значительный избыток парафинового углеводорода с целью предотвращения полимеризации олефина. При термическом алкилировании этилена содержание его в сырье обычно не превышает 5%. Следовательно, можно ожидать, что даже при высоких температурах процесс (в расчете на прореагированный олефин) должен протекать практически до конца. Покажем это на примере. В данном случае (см. главу V) к _ х (п + т — х) (f), ЛР — (п — х) (т—х) Р ' ^' где п — число грамм-молекул олефина в исходной смеси; т — число грамм-молекул парафина в исходной смеси; х — число грамм-молекул образовавшегося в результате алкилирования изопарафина; Р — общее давление в системе, атм. В случае алкилирования изобутана этиленом: п — число грамм-молекул этилена; т — число грамм-молекул изобутана, причем в соответствии с вышеуказанным условием п — 1 и т = 20, так как содержание этилена в исходной смеси равно 5%. Из A) = (n + та) (PKP + 1) ± Y(n + mK (P^p + IJ - 4 (P^P + 1) PKpnm 2 (PATp + 1) при n = m=l и P = 1 уравнение B) приобретает вид
Реакции полимеризации t алкилирования и ароматизации (циклизации) 329 которым мы и пользовались для расчета величин, приведенных в табл. 3. При п = 1, т = 20 п Р = 300 am 21 + 1) ± /212 + 1)а — 4 C0(Жр + 1) - 20 2C00ЛГР ,-v Расчет по уравнению E) показывает, что при температурах 600, 700 и 800° К значение х равно: ~1; 0,985 и 0,09 соответственно. Следовательно, при температурах до 700° К и под давлением 300 am этилен должен реагировать практически нацело. 3. АЛКИЛИРОВАНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Выше было отмечено, что при алкилировании бензола олефинами можно получить такие ценные углеводороды, как этилбензол (который служит сырьем для производства стирола посредством каталитического дегидрирования), изопропилбен- JO зол, широко применяемый в настоящее время в качестве высокооктанового компонента авиабензинов и ряд других алкилбензолов. Логарифмы констант и константы равновесия некоторых реакций алкилирования бензола олефинами, вычисленные [31 по спектроскопическим данным, приведены в табл. 5. i Для следующих реакций: I СвНв (г) + С2Н4 (г) ^ СвН6С2Н5 (г), (X) | СвН6 (г) + С3Нв (г) «± С6Н5С3Н7 (г), (XI) СвНв (г) + С3Н6 (г) т± г-СвН5С3Н7 (г), (XII) СвН6(г)+С„Н2п(г)^С6Н5СпН2п + ь(ХШ) 400 600 800 100П при п > 3, Температура 8 "К на основании данных табл. 5, мы рас- ^Q^°?*™*S!!^ c™? считали равновесные концентрации про- получающихся в результате реакций дуктов алкилирования при температу- по уравнениям (X—XIII): pax ДО 1000° К (табл. 6 И рИС. 3). i—этилбенаол; 2—лропилбензол; 3— иаопро- л А \ X 3- 2 \ \ \\ X \ \ \\' V \ \ \ "•^— наол; 2пропил бензол; 3 иаопр Из этих данных можно сделать пплбеизол^-элшшбензол свн5спн2Г(_ заключение, что реакция алкилирования при атмосферном давлении и температурах до 400—500° К должны протекать практически до конца (табл. 6). Выход целевого продукта при алкилировании олефинами, содержащими 4 атома углерода и больше,, практически не зависит от молекулярного веса олефииа.
Логарифмы констант и константы равновесия некоторых реакций алкилирования бензола [3] Реакции Бензол (г) — олефин (г)^алкилбензол (г) С6Нв (бензол) (газ)-ЬС2Н4 (этилен) (газ)^±С8Н10 (этиттбснзол^ (газ) С6Н6 (бензол) (газ)н-С3Н6 (пропилен) (ra3)j=t ^±С9Н12 (н-иропнлбензол) (газ) С6Н6 (бензол) (газ) -f C3H6 (пропилеи) (газ)^ ^=tC9Hl2 (изопропнлбензол) (газ) СвЫ6 (бензол) (газ)+СпН2п A-алкен) (газ)^± ^±С6Н5СпН2п+1 (н-алкилбензол) (хаз) .... С6ТТ6 (бензол) (газ)+С2Н4 (этилен) (газ)^±С8Н,0 ГбЫ6 (бензол) (газ) f С3Нв (пропилен) (газ)^± ^Са1112 (н-пропилбензол) (газ) С6Нб (бензол) (газ)-f С3Н6 (пропилен) (ras)^t ^2С9Н12 (изопропилбензол) (газ) СвН6 (бензол) (газ)-гСпН2п A-алкен) (газ)^± ^С6Н5СпН2п+1 (н-алкилбензол) (газ) .... 298,16 11,7738 9,634 9,686 9,960 5,940-1011 4,30- 109 4,85 • 109 9,12- 10° 300 11,6605 9,531 9,579 9,851 4,576 • 10" 3,40-109 3,79 • 109 7.10 • 109 Температура, 400 500 Логарифмы констант 7,0710 5,380 5,257 9,593 4,3417 2,928 2,698 3,068 600 равновесия 2 5261 1,295 1,000 1,390 Константы равновесия 1,178- 107 2,40- 105 1,81 • Ю5 3,92 • 105 2,196- 10* 8,47 • 102 4,99- 102 1,17-103 3,358 • 102 19,72 10,00 24,55 700 1 2382 0,145 —0,200 0,202 17,31 1,397 0,631 1,592 800 0 2806 —0,707 -1,088 —0,680 1,908 1,96 Ю 8,16-ИГ2 0,209
Продолжение *па6л. 5 Реакции Температура, °К 900 1000 1100 1200 1300 1400 Бензол (г) + олефнн (г) ^± ал кил бензол (г) С6Не (бензол) (газ) + С2Н4 (этилен) (ra:^)^±Cs (этилбензол) (газ) CfiH6 (бензол) (газ) + С3Не (пропилен) (газ ^±С9Н12 («-про нил бен зол) (газ) ('бН6 (бензол) (газ) -+- С3Нв (пропилен) (газ ч^С9Н12 (изопропилбензол) (газ) Г6Не (бензол) (газ) -+- СПН.,П A-алкен) _Lj (н-алкилбензол) (газ) СвНе (бензол) (газ) -+- С2Н4 (этилен) (газ (этилбензол) (газ) С6Нв (бензол) (газ) + СэНе (пропилен) ^±С9И12 (н-пропплбензол) (газ) СеИ6 (бензол) (газ) + СэНе (пропилен) (газ) ^С9Н13 (изопропилбснзол) (газ) СвН6 (бензол) (газ) + СпН2п A-алкен) (газ) j (н-алкилбензол) (газ) . . . Логарифмы констант равновесия 0,4584 1,365 1,771 1,357 —1,0455 —1,881 —2,314 —1,895 -1,5223 —2,302 —2,754 —2,333 -1,9155 —2,654 —3,117 —2,698 -2,2445 —2,947 —3,417 —3,003 —2,5240 —3,196 —3,672 —3,262 Константы равновесия 0,3480 4,32 • 10~2 1,69-10П2 4,40-10~2 9,005 ¦ 1,31 ¦ 4,85- 1,27- io-2 IO'3 io~2 3,004 ¦ 4,99- 1,76- 4,64 io~2 10~3 10 10~3 1,215 2,22- 7,64- 2,00- ¦io-2 10~3 io-4 10~3 5,695 1,13- 3,83- 9,93- ¦10~3 10~3 10~4 10~4 2,992 ¦ 6,37 • 2,13* 5,47 10~3 10~4 io-4 io-4
332 Глава XIII Таблица 6 Содержание продукта алкилпрования в равновесной смеси, вычисленное нами, по данным Килыгатрика и др. [3], % геакции (X) (XI) (XII) (XIII) 400 100 100 100 100 500 99,3 93 91,4 94,2 Температура, 600 89,4 64 54 67 700 62 22 12,4 24 800 26 4,5 2,0 4,8 900 7,6 1 <1 1,1 1000 2,2 ¦ 4. РЕАКЦИИ ЦИКЛИЗАЦИИ (АРОМАТИЗАЦИИ) Как было уже отмечено в начале этой главы, непосредственных измерений констант равновесий реакций циклизации не имеется. Результаты расчета этих величин [3] приведены в табл. 7. При атмосферном давлении и температурах выше 700° К реакции (XIV) (XV) (XVI) (XVII) (XVIII) С7Н16 (г) ,- С6Н5СН3 (г) + 4Н2 (г), С8Н18 (г) <± СвН5С2Н5 (г) + 4Н2 (г), С9Нао (г) * С6Н5С3Н7 (г) + 4Н2 (г), СпН2п + 2 (г) <- СпН2п_6 (г) + 4Н2 (г). могут протекать практически до конца слева направо. Приняв, что из 1 грамм-моля парафина образуется х грамм-молей ароматического углеводорода, находим для парциальных давлений \ Рсп н2т]_6 — ^ Рн* = (ГТ4^ где Р — общее давление. Отсюда константа равновесия Р •р, F) Ар = и при Р — 1 am К — 44 • х5 ¦ Р* —х) ' G) (8) Пользуясь теперь уравнением (8), определим температуру, при которой реакция протекает практически до конца: х ^0,99. 256 • A,99е A+4-0,УУ)* A—0,09) = 1,608.
Логарифмы констант н константы реакции циклизации парафиновых углеводородов [3] Реакции циклизации Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 Алкан (газ)^алкплбепзол (газ) + водород (газ) С6Н14 (ч-гексан) (га:})^С6Нв (бензол) (газ)-f +4Н2 (газ) С7Н1б («-гептан) (газ)^С,Н8 (толуол) (газ) + + 4Н2 (газ) С8Н18 (н-октан) (газ)^('8Н10 (этилбензол) (газ) + + 4Н2 (газ) СэН20 («-ноиан) (газ)^С6Н12 (н-пропнлбензол) (газ) + 4Н2 (газ) ^rfiin+2 («-парафин) (глз)^*СпН2п_6 (н-алкил- беязол) (газ) -f 4H2 (газ) С«Н14 (ч-гексан) (газ)^С6Н6 (газ) + 4Н2 (газ) . . С7Н1б («-гептан) (газ)^+С7Н8 (толуол) (газ)-(- -f 4H2 (газ) С8Н18 («-октан) (газ)^±СйН10 (этилбензол) (газ) + + 4Н2 (газ) СэН20 (ч-понан) (газ)^1СвН]2 (ч-пропнлбензол) + + 4Н3 (газ) СпН2п+2 (^-парафин) (газ)^±СпН2п_6 (н-алкил- бензол) + 4Н2 (газ) —22,677 —19,892 —19,840 —19,516 —19,341 ,-23 2,10 ¦ 10" 1,28 • ИГ20 1,45-10~20 3,05 ¦ 10 ,-20 4,56 ¦ 10 ,-20 Логарифмы констант равновесия —22,406 —19,636 —19,587 —19,263 —19,092 —11,418 -9,184 —9.144 —8,849 —8,721 —4,712 —2,806 —2,724 —2,487 —2,393 Константы равновесия ,—23 3,93 ¦ 10" 2,31 ¦ Ю~20 2,59-10~20 5,46-Ю-20 8,09 -10~20 3,82 ¦ 10" ,-12 ,-ю 6,54 ¦ 10 7,18-10~10 1,42-10~9 1,90 • 10~9 1,94-10 1,56-10" 1,89-10- 3,26-10" 4,04 • 10" .-5 —0,176 +1,502 +1.597 +1,813 +1,890 0,667 31,77 39,54 65,02 77,70 +3,097 4,613 4,718 4,918 4,981 1,25-10" 4,10-10* 5,22 • 10* 8,28 ¦ 10* 9,57 ¦ 10*
Продолжение табл. 7 Реакции циклизации Температура, °К 900 1000 1100 1200 1300 1400 Алкай (газ)^алкилбенэол (газ) -j- водород (газ) СвН14 (н-гексан) (газ)?±СвН6 (бензол) (газ) + ^4Н2 (газ) С7И1в (н-гептан) (гаэ)^±С7Н8 (толуол) (газ) — -4Н2 (газ) С8Н18 (н-октан) (гаэ)^С8Н10 (зтилбензол) (газ)-р + 4Н2 (газ) С9Н20 (н-нонап) (газ)^±СвН12 (н-прошшбензол) (газ) 4- 4Н2 (газ) СпН2л+2 (н-парафин) (газ)?±СпН2л_ь (н-алкил- бензол) (газ) -\- 4Н2 (газ) С6Н14 (н-гексан) (газ)^С6Нв (газ) -j- 4H2 (хаз) . . С7Н17 (н-гептан) (газ)^С7Н8 (толуол) (газ) -f- + 4Н2 (газ) C8His (к-октан) (газ)^СаН10 (этплбензол) (газ) -f- + 4Н2 (газ) С9Н20 (н-нонан) (газ)^1С9Н12 (н-пропилбензол) — + 4Н2 (газ) CnH2n+2 ("-парафин) (газ)^СпН2п_6 (w-алкнл- бензол) + 4Н2 (газ) 3.12-107 6,10- 10е 8,03 • 10е 1,22 • 10» 1,36- 109 Логарифмы констант равновесия 7,494 8,785 8,905 9,085 9,133 9,041 10,251 10,378 10,553 10,593 10,308 11,448 11,584 11,751 11,784 11,365 12,448 12,588 12,746 12,776 12,258 13,294 13,441 13,591 13,618 13,021 14,018 14,172 14,318 14,344 Константы равновесия 1,10-10» 1,78- 1010 23 - 1010 3,57 - 1010 3.92 I010 2,03 -10» 2,80-1011 3,84 • 10» 5,64-10» 6,08- 1011 2,32 ¦ 10» 2,80 • 10» 3,87 ¦ 10« 5,57 ¦ 10» 5,97 • 10» 1,81 ¦ 1012 1,97- 1013 2,76 - 1013 3,90- 10" 4,15- 10» 1,05- 101Э 1,04-Ю" 1,49-10» 2,08- 10" 2.21 ¦ 10"
Логарифмы констант и константы равновесия реакций (XIX и XX) [3] Таблица 8 Реакции Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 Логарифмы константы равновесия ЗС2Н2 (ацетилен) (газ)^СвН6 (бензол) (газ) . . ЗС3Н4 (метплацетилен) (газ)^С0Н12 A,3,5-трнме- тнлбензол) (газ) ЗС2Н2 (ацетилен) (газ)^±С6Нв (бензол) (газ) . . ЗС3Н4 (метплацетилен) (газ)^СэЫ12 A,3,5-трпме- тилбензол) (газ) 87,2327 81,191 1,709 • 10" 1,55- Ю81 86,5922 80,916 3,910-1086 8,24 ¦ 1080 60,4947 55,895 44,7349 40,845 34,1816 30,789 Константы равновесия 3,124- 10е0 7,85 • 10" 5,431 - 10** 7,00-1040 1,519- 10м 6,15-10В0 26,6256 23,598 4,223 ¦ 102в 3,96 • 102Э 20,9589 18,205 9,097 ¦ 1020 1,60 -10" Продолжение табл. 8 Реакции Температура, 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Логарифмы константы равновесия ЗС2Н2 (ацетилен) (газ) ЗС3Н4 (метилацетилен) тилбензол) (газ) СеНв (бензол) (газ) . . С9Н12 A,3,5-триме- ЗС2Н2 (ацетилен) (газ) 3j (метплацетплеи) тнлбензол) (газ) >СаЧ6 (бензол) (газ) . . rad)^C9H12 A,3,5-триме- 16,5390 14,012 3,460- 10le 1.03 • Ю14 13,0126 10.664 1,030- 1013 4,61- Ю10 10,1321 7,930 7,7369 5,657 5,7151 3,740 Константы равновесия 1,356- 1010 8,51 • 107 5,456 • 107 4,54 • 10Б 5,190- 105 5,50-10э 3,9862 2,102 9,687 • 10э 1,26 • 103 2,4971 0,688 3,120-102 4,88
336 Реакции полимеризации, алкилирования и ароматизации (циклизации) Из данных табл. 7 следует, что для реакций, за исключением (XIV) и (XV), lgKp > 1,6 при Г > 600° К или t° С > 327° С. Как известно, гидроформинг-процесс осуществляется в промышленных установках под давлением около 20 am и при температурах порядка 450-500° С. Так как реакции циклизации протекают с увеличением объема, повышение давления должно снижать выход целевого продукта. Посмотрим, в каком направлении (повысить или понизить) и насколько градусои необходимо изменить температуру процесса, чтобы обеспечить выход целевого продукта 99% (х = 0,99). Подставляем это значение х в уравнение G) , к __ ! 256 - 0,995 - 20* g p~~lg A+4 0,99L A-0,99) ' откуда lg Kv = 4,812. llu данных табл. 7 опять определяем, что lgKp ^ 4,8 при Т > 700° К или t > 427° С. Следовательно, в условиях гидроформинг-процесса реакции ароматизации (циклизации парафиновых углеводородов) должны протекать практически до конца, если давление не выше 20 am и температура не ниже 430° С. 5, НЕКОТОРЫЕ РЕАКЦИИ ПРЕВРАЩЕНИЯ АЦЕТИЛЕНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В АРОМАТИЧЕСКИЕ В табл. 8 помещены логарифмы констант и константы равновесия реакций: ЗС2Н2(г)^С6Н6(г), (XIX) ацетилен (г) 0(шпол (г) ЗС3Н4 (г) г> С6Нз(СН3)э (XX) метилацетилен 1, .'j, 5-триметилбензол. Реакции (XIX) и (XX) при атмосферном давлении и температурах до 1300° К должны протекать полностью. Под давлением выше атмосферного значительного выхода ароматических углеводородов из ацетиленовых можно ожидать и при более высоких температурах. ЛИТЕРАТУРА 1. Б. Л. Молдавскиии др. Ж- О. X., VII, 13, 169, 1835, 1840 A937). 2. Казанский Б. А. и П л а тэ А. С. Ж. О. X., т. VII, № 2, стр. 328 A937). 3. J. Е. Kilpatrick, E. J. Prosen, К. S- P i t z е г, F. D- Rossini. J. Res. Nat. Bur. Stand. 36, No 6, 559 A946).
ГЛАВА XIV РЕАКЦИИ ГИДРАТАЦИИ АЛКЕНОВ Известно, что до недавнего времени как у нас в Советском Союзе, так и заграницей этиловый спирт получали из пищевого сырья (зерно, картофель) в результате процесса брожения. В СССР был впервые разработан и внедрен в промышленность метод производства этилового спирта посредством гидролиза древесины, т. е. из непищевого сырья, а также прямой гидратации этилена. Газы, получающиеся в результате высокотемпературной переработки нефти, при тех масштабах нефтедобычи, которые предусмотрены в нашей стране на ближайшие 10—15 лет, являются серьезной сырьевой базой для производства этилового и других спиртов посредством реакции гидратации олефинов. СпН2„ (г) + Н2О (г) ^СпН2„ + 2О (г). В настоящей главе дается анализ экспериментальных и расчетно- теоретических работ, посвященных изучению равновесия этих, чрезвычайно интересных с практической точки зрения, реакций. 1. ГИДРАТАЦИЯ ЭТИЛЕНА I. С3Н4 (г) + Н2О (г) -<> С2Н5ОН (г) Критический разбор работ расчетного характера [3—8] позволяет сделать заключение, что результаты этих расчетов в настоящее время не могут быть признаны убедительными вследствие их разноречивости. Более достоверными должны быть результаты непосредственных измерений констант равновесия реакции гидратации этилена и некоторых других олефинов [9—14]. Одна из работ по измерению констант равновесия реакции гидратации этилена была выполнена в 1934 г. (см. Сендерс и Додж [9]). Авторы проводили свои опыты в присутствии окиси алюминия в качестве катализатора при температуре 378—380° С и под давлением 69,6 am. Численные значения констант в указанных условиях колебались от 5,1 -10 до 23,5.10~4. Приняв среднее значение Кр= 10,7 . 1(Р4, авторы предложили следующее уравнение lg Кп = -^- - 4,71 lg T + 0,00235 T + 7,05, A) 22 Заказ 119.
У38 Глава XIV где v Л:2н5он Стенлей, Джуель и Даймок [10] применили катализатор, состоящий из смеси кислых фосфатов марганца и бора, и провели измерения при атмосферном давлении и температурах от 145 до 250 °С. Равновесие было исследовано с двух сторон. Зависимость логарифма константы равновесия от температуры ука- запные авторы выразили уравнением \%KV = ^ = 6,195. B) В 1936 г. Джиллиланд, Гицнес и Боулес [11] опубликовали результаты своих измерений, осуществленных при температуре 175—307° С и под давлением от 82 до 264 am с применением в качестве катализатора водного раствора серной кислоты, содержащего около Змол.% H2SO4. Для расчета констант равновесия из экспериментальных данных авторы пользовались уравнением (v где у — концентрация вещества в газовой фазе, молъ/л; /я — летучесть вещества в условиях реакции. По данным этих авторов, lg ЛГр =4^-5,73. C) Год спустя была выполнена еще одна работа [12], посвященная исследованию равновесия реакции гидратации этилена под повышенным давлением порядка 7—11 am и при температурах 320—380° С. В этой работе константу равновесия вычисляли по формуле 1Г2О г где х — моли компонента в равновесной смеси; Р — общее давление в системе, атм. В результате своих опытов авторы получили не только йодный раствор спирта, но и некоторое количество продуктов полимеризации. Для того чтобы снизить до минимума содержание полимеров, авторы проводили опыты с избытком водяного пара в исходной газовой смеси, Апплбэй, Гласе и Хорслеп [13] проводили свои опыты при 175 — 275° С в присутствии метафосфата кадмия в качестве катализатора л Предложили уравнение ^^=^-6,34, D) удовлетворительно согласующееся с экспериментальными данными как самих авторов, так и с результатами измерений, выполненных в предыдущей работе. Шиффлер, Холм и Брук [14] определили константу равновесия при 150° С и нашли ее равной 4.90 - 10~2.
Реакции гидратации алкенов (олефинов) 339 Сводка экспериментальных данных цитированных выше авторов помещена в табл. 1. Таблица 1 Константы равновесия реакции гидратации этилена t, °с 380 445 175 200 225 250 175 200 225 250 275 150 320 350 378 Т, °К 653 418 448 473 498 523 448 473 498 523 548 423 Г.93 623 651 К 10,7 • 10-* 6,8 • 10 3,6 ¦ 10-2 1.65 • 10-? 10,7 -10-3 6.7 ¦ м-;? 2,93 • 10~* 1.72 - 10~* 9,82 • 10, 6,28 • 10"? 3,83 • 10"; 4,90 • 10~2 18,7-Ю 14,9-10-* 12,6 ¦ 10~4 —2.971 —1.168 —1,444 —1,783 —1.971 -2,174 —1,533 —1,765 —2,007 —2,202 -2,417 —1,310 —2,728 —2.827 —2,900 Литературный источник 19] - [Ю] ¦ [13] [14] > [12] В 1945 г. А. Л. Введенский и JI. Ф. Фельдман [1] опубликовали статью, в которой они в результате критического отбора наиболее достоверных экспериментальных данных приводят константы равновесия реакции гидратации этилена в интервале от 150 до 400° С через каждые 25° (табл. 2, графа третья). Таблица 2 Наиболее вероятные значения констант равновесия реакции гидратации этилена по А. А. Введенскому и Л. Ф. Фельдману [1] t, °с 150 175 200 225 250 275 300 350 400 Г, °К 423 448 473 498 523 548 573 623 673 Константы равновесия К/ Средняя из экспериментальных данных 6,17-10^ 3,56 • 10, 1,74 -10~* 1,07 • ю-; 6,46 ¦ 10~^ 4,17 ¦ ю-; 2,75- Ю~3 1,35 • 10~° 7,6 • 10~4 Вычисленная Эвелл [15] 9.12-10~2 2,33 • 10~2 6.98-Ю 2,74 • 10~8 1,25 ¦ 10"J 6,46 ¦ 10~4 ]gKf среднее из экспериментальных данных —1,209 —1,490 —1,760 —1,97 —2,19 —2,38 —2,56 —2,87 —3,12 В четвертой графе таблицы для сравнения помещены константы, вычисленные в работе Эвелла [15]. В 1946 г. на основе последних спектроскопических и термохимических данных были вновь рассчитаны [15] константы равновесия реакции гидратации этилена и сравнены с результатами экспериментальных измерений (табл. 3). В 1946 г. на основе спектроскопических и термохимических данных Бриквидд, Москов и Астон [16] рассчитали константы равновесия реакции гидратации этилена и сравнили с результатами экспериментальных измерений (табл. 3). 22*
340 Глава XIV Таблица 3 Сравнение вычисленных и экспериментальных констант для реакции С2Н4(г)+Н2О<=>С2НвОН(г) т, °к 418 448 448 473 473 498 498 523 523 548 593 623 651 Вычислена Бриквидд и Др. [16] 8.28-10-2 3,42 • Ю~* 3,42 • 10-2 1,78 -10-2 1,78 ¦ Ю-2 0,989 ¦ 10-2 0,989 ¦ 10 , 5,83 • 10~? R.83 ¦ Ю-3 3.61 • 10~3 1,68 • Ю~3 1,07 ¦ 10~? 0,736 • Ю Найдена экспериментально 6.8 ¦ Ю-2 3.6-10-2 2,93 ¦ Ю-2 1,65 • 10-2 1,72-Ю-2 1,07 • Ю-2 0.984-10-2 6,7 • 10~3 6,28 ¦ 10-f 3,83-Ю 1,87 • 10~? 1,49-10-d 1,26- Ю" Литературный источник } [Ю] [131 НО] [13] [9] [13] [Ю] } [13] } [12] lg*? по Бриквидду [16] —1,082 —1,464 —1.464 —1,750 —1.750 -2,005 —2,005 —2,234 —2.234 —2.443 —2.755 —2,971 -3,134 Результаты расчетов [15t 16] в общем хорошо согласуются с экспериментальными данными цитированных выше авторов. Однако для практических расчетов, как нам кажется, лучше все же пользоваться усредненными величинами констант (табл. 2), предложенными А. А. Введенским и Л. Ф. Фельдманом [II, так как их величины лучше всего согласуются с экспериментом, тем более, что в интервале температур 150— 250° С D23 —523° К, рис. 1), представляющем наибольший интерес с точки зрения реализации разбираемого здесь процесса в промышленном масштабе, величины констант, предложенные А. А. Введенским и Л. Ф, Фельдманом, практически совпадают как с экспериментальными, так и с наиболее точными расчетпыми данными Бриквидда с сотрудниками. Для определения равновесных концентраций этилового спирта в интервале 150—400° С и под давлением 50—200 am А. А. Введенский и Л. Ф. Фельдман воспользовались константами равновесия реакции гидратации этилена, приведенными в третьей графе табл. 2. Численные значения Кр были определены из соотношения К п = AL где Kf — среднее значение константы равновесия из экспериментальных данных; Ку — копстанта (табл. 4), вычисленная графически по методу, описанному нами детально в главе VI [17]. При вычислении величин Ку было принято, что критические давления для этилена, воды и этилового спирта соответственно равны 50,7, 217,7 и 63,1 am, а критические температуры — 9,5, 374Д и 243,1° С, Для определения состава равновесной смеси по данным табл. 5 вводим следующие обозначения.
Реакции Константы Ку, t, °с Tt °К гидратации вычисленные А. А. 50 80 алкенов (олефинов) Введенским и Л. Ф. Давление, am 100 341 Таблица 4 Фельдманом [1] 150 200 150 200 250 300 350 400 423 473 523 573 623 673 0,86 0,87 0,90 0,94 0,98 0,98 0,79 0 85 0,88 0,93 0,96 0,98 0,74 0,78 0,85 0,89 0,92 0,94 0,64 0,71 0,76 0,82 0,88 0,92 0,55 0,62 0,71 0,79 0,86 0,92 -2 — 9 150 200 300 Температура 8 °С Рис. 1. Сравнение экспериментальных значений lg Кр для реакции С2Н4 -f Н2О ^ ^t СВН,ОН с усредненными величинами, предложенным - Л. А. Введенским и Л- Ф. Фельдманом [1] и рассчитанными Бриквиддом [16]: Экспериментальные данные: а _ [9]; v — [10]; Л — [13]; О — [14]; • — [12]; расчет А. А. Введенского, Л. Ф. Фельдмана [1]; расчет Бриквидда [16]. Наименование компонентой смеси Этилеи С2Н4 (г) Вода Н2О (г) Спирт С2Н6ОН (г) Количество молей в исходной в равновесной смеси смеси а Ь о а —х Ъ—х х = а + & —
342 Глава XIV Таблица 5 Константы Kv для реакции СаН4 (г)-4-НаО^ СаН5ОН (г), вычисленные А. Л. Введенским и Л. Ф. Фельдманом [1J t, °С Давление, am 50 80 100 150 200 150 200 250 300 350 400 В таком случае парциальные давления этилена, воды и этилового спирта: 0,0717 0,0200 0,00718 0,00293 0,00138 0,000775 0,0782 0,0204 0,00734 0,00296 0,00141 0,000775 0.0835 0.0223 0,00760 0.00309 0.00147 0,000808 0,0964 0,0245 0.00851 0,00335 0,00153 0,000826 0,1123 0,0281 0,00910 0,00348 0,00157 0,000826 _ Р (Ь — x) ~ а + Ъ — х1 Px и константа равновесия (д—х) (b ~ х) ' E) где Р — общее давление в системе, am. Из E) находим х = (РКР (PKP +1)« - 4 РКР • ab F) Объемный (молярный) процент спирта в равновесной газовой смеси может быть найден по формуле х • 100 a-j-b — x ' процент конверсии этилена _ х ¦ 100 _ 100 (а + Ь) у " а "а A00 + у) * G) (8) Весовой процент спирта в водно-спиртовом конденсате вычисляется следующим образом 100 46я • 100 z = (9) 18F — х) 4-463? где 18 и 46 — молекулярные веса воды и спирта соответственно. Результаты расчета величин у, а ш z по уравнениям G), (8) ж (9) помещены в табл. 6.
Реакции гидратации алкенов (олефинов) 343 Таблица 6 Объемный процент (//) спирта в равновесной газовой смеси, весовой процент спирта B) в в одно-спи ртов ом конденсате и процент конверсии [а) этилена при соотношении в исходной Н2О:С2Н4 = 1:1 и различных давлениях 150 200 250 300 350 400 У 7.6 3,5 1,8 0,9 50 am z 2У.5 15,6 8,4 4,3 а 14,1 6,7 3,5 1,7 У 11,4 5,4 5,9 1,5 80 am z а Область 40 22,6 13,0 7,4 21,4 .10,3 5.6 3,0 100 am У 2 а 150 am У конденсации водяного 1 6,7 3,6 2,0 26,8 16 9,3 12.5 7,0 3,9 10,1 5,6 2,9 z пара 36 22 13,4 а 18,3 10,6 5.7 У 1 7,3 3.8 200 am z 28,6 16,8 а 136 7,3 Ил данных табл. G следует, что выходы спирта возрастают с повышением давления и уменьшаются с повышением температуры. При соотношении водяного пара к этилену, равном единице, конверсия этилена при температурр около 250° С и под давлением 50—100 am может достигать 14—25%, Осуществление процесса гидратации при температурах выше 300° С целесообразно только при давлениях выше 100 am, так как при более низких давлениях конверсия этилена и концентрация спирта в конденсате слишком низки. В табл. 7 приведен цифровой материал, характеризующий изменение величин у,ои zв зависимости от соотношения водяного пара к этилену в исходной смеси. Таблица 7 Объемный процент (у) спирта в равновесной газовой смеси, весовой процент спирта (г) в конденсате и процент конверсии (а) этилена в спирт при температуре 250° С под давлением 50, 80 и 100 ant и при соотношении водяного пара к этилену в исходной смеси от 0,2 : i до 5 : 1 0 с,н. 0,2 0,4 0.6 0,8 1 2 5 ¦ 1 • 1 1 1 1 1 1 50 am У 4,0 6,1 7,1 7,5 7,6 z 43,3 38,8 35,Я 32,;{ 29,5 а 4,6 8,0 10,6 12,5 14,1 | Область ко 80 am У 5,8 8,9 10,6 11,3 55,2 50,7 46,6 43,3 а 6,5 11,4 15,4 18,3 У 6,8 11,0 нденсации водяного пара 100 am z 62,0 57,5 х а 7,7 13.8 2. ГИДРАТАЦИЯ ПРОПИЛЕНА Н2О (г),- i - С3Н7ОН (г) II. С3Н6 (г) В 1934 г. Степлсй, Джуелль и Даймок [10] опубликовали результаты измерений констант равновесия реакции (II) при атмосферном давлении и температурах 175—250° С. Авторы наблюдали образование п дегидратацию изопропилового спирта в присутствии катализатора, содержащего окись марганца, борную и фосфорную кислоты. Таким образом, в цитируемой работе равновесие реакции (II) было исследовано с двух сторон.
;$44 Глава XIV Таблица 8 Константы равновесия реакции A1) гидратации пропилена до изопропилового спирта по данным Е. К. Ремиз, А. В. Фроста [3] н др. [10] t, °С 115.8 126,6 175 200 225 227.1 249.1 250 т, °к 388.9 399.7 448.1 473.1 498.1 500.2 522,2 523,2 Кр опыт Стенлей и Др. 110] 1.91 - Ю-2 1.19 • 10-2 0,792 ¦ 10~2 0,463 • 10~2 А. В. Фрост [3] 1,37-Ю 1,16- КГ1 1.45 • 10 0,691 • 10~2 lg Кр по уравнениям A0) —1.046 —1.181 —1.707 —1.938 —2.145 —2,162 —2.326 —2,332 A1) —0,837 —0,968 —1.479 —1.702 —1,902 —1.919 —2,078 —2.084 Algtfp 0.209 0.213 0.229 0.236 0.242 0,243 0.248 0.249 Позднее Е. К. Ремиз и А. В, Фрост [3] определили константы этой реакции при 227° С в присутствии катализатора серной кислоты E5% H2SO4) с добавкой сернокислого серебра, а также при 227 и 249° С с алюмокалиевыми квасцами или окисью алюминия в качестве катализатора. В этой работе равновесие также было определено с двух сторон (табл. 8). Экспериментальные данные этих двух работ суммированы в табл. 8, в которой в пятой и шестой графах помещены значения логарифмов констант о \ [ | | | |Х У|^ "^ | равновесия, рассчитанных А. В. Фростом но уравнениям, предложенным в работе [10]: \ \ \ ч \ \ ч > ч/4 к sa Ч I Ig Kp =1^-6,060 (Ю) и Е. К. Ремиз и А. В. Фрост [3] =^-5,697. A1) WO 250 Уравнения A0) и (И) хорошо согласуются с экспериментальными результатами соответствующих авторов, однако значительно расходятся друг с другом. А. В. Фрост считает, что данные работы [10] несколько ниже истинных, так как примененный здесь метод анализа мог привести к заниженным результатам. Наоборот, данные Ремиз и Фроста «могут быть не- 150 200 Температура 8 °С Рйс. 2. Сравнение экспериментальных и вычисленных значений lg Kv для реакции С3Нв + Н2О ^ С3Н7ОН: ф,— экспериментальные данные [10]; л — экспериментальные данные А. В. Фроста; расчет А, А. Введенского; расчет А. В. Фроста (уравнение 11); —.—.— расчет по уравнению
Реакции гидратации алкенов (олефинов) 345 сколько повышенными за счет наличия в отгоне спирта и воды некоторого количества полимеров и эфиров, понижающих удельный вес, что приводит к повышенным против истинных значений выходам спирта». Таким образом, истинные значения констант равновесия реакции гидратации пропилена должны быть приблизительно равны средним значениям из данных А. В. Фроста [3] и др. [10]. Поэтому мною предложено уравнение ,_ к 1920 г ig Ар = —= 5, A2) Для сравнения на рис. 2 нанесены кривые, построенные по уравнениям A0), (И) и A2) и экспериментальные данные А. В, Фроста [3] и др. [10]. 3. ГИДРАТАЦИЯ НОРМАЛЬНЫХ БУТИЛЕНОВ И ИЗОБУТИЛЕНА 1IL С4Нв (г)+Н2О (г)=С4Н9ОН (г) Гидратация нормальных бутиленов и изобутилена была изучена в работе [10] в интервале 150—250° С при атмосферном давлении. Равновесие реакции гидратации изобутилена было исследовано Френсисом, Клингшмидтом [18] и Эберцом и Лукасом [19]. Таблица 9 Константы равновесия реакции гидратации нормальных бутиленов и изобутилена по данным Стенлея, Джоуелля, Даймока [10] /, °с 25 35 80 150 167 175 200 225 250 Т, °К 298 308 353 423 440 448 473 498 523 л-С4Н8 Найдено опытом 9,4 • 10~3 4.58-1<Г? 3,36 • 10~* 1,96-Ю"? 1.39 • 10~d —2,027 —2,331 —2,474 —2,708 —2.857 Вычислено lg Kv по A3) —2,035 —2,278 —2,495 —2,691 —2,868 ;-с4н8 Найдено опытом *р 1,67 ¦ 10 8.49 1,25 3,64-10^ 2,1 ¦ 10~2 1,98 ¦ 10~2 1,223 0,929 0,097 —1,439 —1,678 —1,703 Вычислено lg** по A4) 1,220 0,931 —0,166 —1,411 —1,651 —1,760 В табл. 9 помещены экспериментальные данные цитированных здесь авторов, а также логарифмы констант равновесия реакции гидратации нормальных бутиленов, рассчитанные по уравнению A3): и изобутилена по уравнению - 6,395 p=^- 7,683. A3) В 1948 г. Веннер [20] опубликовал работу, в которой, в частности, содержатся термодинамические данные (см. таблицу 10) и расчеты реак-
346 Глава XIV ций прямой гидратации олефинов. Автор подчеркивает, что теплоты образования спиртов (см. второй столбец табл. 10) были им вычислены на основании новых очень точных значений теплот сгорания спиртов, за исключением двух третичных спиртов: бутилового и амилового. Таблица 10 Термодинамические функции спиртов в газообразном состоянии при 298° К [10] Наименования спиртов A H), j ал/моль —56278 —65828 —62228 —77478 —67898 -84288 -73418 -78938 -84308 кал/град, моль 67,2 73,2 75,9 77,4 84,8 84,9 91,2 99,3 106,0 кал/молъ Этиловый «ао-ГТроииловый . . w-Пропиловый . . . третичн. -Бутиловый к-Бутиловый .... третичн. -Амиловый к-Амиловый .... и-Гексиловый . . . м-Гептиловый . . . —40282 —41913 —39115 —45178 -37725 —44488 -35442 -33665 —31318 В результате соответствующих расчетов автор [lg] получил данные, которые сведены н табл.11. Таблица 11 Данные о равновесии нарофазиой гидратации олефинов [19] Наименование спиртов GO 10967 12909 9309 16337 10380 16320 10620 11180 11617 GO Ql о oi N — 1929 —2268 +530 —5125 —307 -4120 — 1406 170 537 со Этиловый цао-Пропиловып . . , н-Пропиловый . . . , трет ичи. -Бутиловый н-Бутиловый . . . . третичн.-Амиловый . л-Амиловый . . . . . к-Гексиловый . . . . н-Гептиловый . . . . 5,508 18,078 20,598 30,985 32,123 37,208 49,834 68,576 80,053 9,692 10,983 7,383 18,814 7,977 13,497 7,621 7,180 7,050 5,8 8,7 8,7 11,0 -10.6 -12,E -14,4 -17,0 -19,2 0,005 0,0075 0,0075 0,0085 0,0085 0,0105 0,0105 0,0123 0,0130 2,97- 1,02' 1,55- 6,92 • 2,57- 1,29- 9,44- 4.26 ¦ 1,46 • 10~3 10~э ю-4 10~3 -4 -3 -6 -5 -5 10 10 10 10 10 Здесь А, + В/Т, — С In?1 и — ДТ — коэффициенты уравнения RTlnK = Л + Д/Г — СЫТ + ДТ. A5) В последней графе этой таблицы приведены численные значения констант равновесия реакций гидратации при температуре 300° С. Эти данные позволяют сделать заключение, что глубина конверсии олефинов при гидратации уменьшается с увеличением их молекулярного веса.
Реакции гидратации алкеыов (олефинов) 347 Зависимость глубины конверсии от строения молекулы спирта в первом приближении может быть выражена третичный >вторичный> первичный. Однако по всей вероятности эти выводы являются лишь первым приближением, так как данные, которые Веннер [20] положил в основу своих расчетов, видимо нуждаются в корректировке. В табл. 12 сопоставляются термодинамические функции нормальных пропилового и бутршового спиртов, вычисленные в работах Веннер [20] и М. Е. Дяткиной [2]. Таблица 12 Термодинамические функции нормальных лропилового и бутилового спиртов при 298° К по Веннеру [20] и М. Е* Дяткииой [2] Наименование спиртов «-Пропиловый л-Бутиловый Я° по [20] —62228 —67898 по [2] —62220 —67890 по B0J 75.9 84.8 no[2J 77,25 89,42 О по [20] —39115 —37725 по [2] —39500 —39080 Анализ данных табл. 12 показывает, что необходимы дополнительные и более точные экспериментальные и расчетные значения термодинамических функций спиртов для более правильного суждения об основных закономерностях процесса гидратации олефинов. 37 1. А. A945). 2. М. 3. 4. ЛИТЕРАТУРЛ А. Введенский, Л. Ф. Фельдман. ЖОХ. том XV, вып. 1—2, Е. Дяткина. Ж. физ. хим. том XXVIII, 377 A954). А. В. Ф р о с т. Ж. прикл. хим. 3, 1069 A930). Smith. Ind. Eng. Chem. 19, 807 A927). 6. 7. A930). 8. 5. Francis. Ind. Eng. Chem. 20, 283 A927). Francis, Klingschmidt. S. Swan, R. D. S n о w, D. Am. Petrol. В. К e у e s. Bull. Inst. 111, 93 A930). Ind. Eng. Ch. 22, Ю48 _ G. S. Parks, H. M. II u f f m a n. The Free Energies of Some Organic Compounds, New-York A932). 9. F. J. Sanders, B. F. Dodge. Ind. Eng. Ch. 26, 208 A934). 10. Stanley, J о u e 1 1, D у m о с k. Chem. Ind. 53, 205 A934). Gi Hi land, Gunncs, Bowles. Ind. Eng. Ch. 28, 307 A936). R. H. Bliss, B. F. Dodge. Ind. Eng. Ch. 29, 19 A937). Applbey, Glass, Horlsey. J. Soc. Ch. Ind. 56, 279—T A937). W. H. Shiffler, M. M. Holm, L. F. Brooke. Ind. Eng. Ch. 1099 A939). 15. R. H. Ewe 11. Ind. Eng. Ch. 32, 47 A940). F. G. В г i с k w e d d e, М- М о s k о w, J. G. № 5, 263 A946). Newton, B. F. Dodge. Ind. Eng. Ch. 27, 302 A935); 27, 11. 12. 13. 14. 31 16. Bur. St. 37, 17. R. II. Aston. J. Res. Nat. 577 A935). 18. A. W. Francis, Klingschmidt. Amer. Petrol. Inst. Bull. 3, 93 A930). 19. E b e г z, Lucas. J. Am. Ch. Soc. 56, 1230 A934). 20- R. R. W e n n e r. Chem. Eng. Progress. 45, 194 A949).
ГЛАВА XV РЕАКЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ СПИРТОВ, АЛЬДЕГИДОВ, КИСЛОТ ИЗ ВОДОРОДА, ОКИСИ УГЛЕРОДА И ОЛЕФИНОВ 1. СИНТЕЗ МЕТАНОЛА Леси, Даннинг, и Сторч [5] провели непосредственные измерения констант равновесия реакции A) I СО (г)+2Н2 (г) г* СНаОН (г) путем изучения синтеза и разложения метанола под давлением 20—50 am в интервале температур от 200 до 300° С в присутствии смешанного катализатора. Смис и Брантинг [6] исследовали равновесие реакции синтеза метанола при температуре 303,8° С и атмосферном давлении динамическим методом. В качестве катализатора эти авторы применяли окись цинка или смесь окиси цинка с окисью хрома. Равновесие исследовано с двух сторон, т. е. со стороны синтеза метанола из окиси углерода и водорода и со стороны метанола; в последнем случае в реакционную камеру подавали газовую смесь, насыщенную парами метанола при 38° С, содержащую паров спирта больше, чем должно быть в равновесной смеси. Содержание спирта в равновесной смеси при атмосферном давлении и указанной выше температуре C03,8° С) было незначительным; найденные численные значения констант сильно колебались; средняя величинау полученная этими авторами, приведена в табл. 1. В 1930 г. Смис и Херст [7] вновь определили константы равновесия реакции синтеза метанола в тех же условиях, что и в предыдущей работе, т. е. при 303,8° С и атмосферном давлении. Однако и в этой работе, численные значения константы колебались в интервале от 0,00024 до 0,00067; авторами было принято среднее значение, равное 0,000415. По-видимому, в опытах этих авторов наряду с основной реакцией СО + 2Н2 г+ СН3ОН протекали побочные, например: ЗСО + 2Н2О <- СН3ОН + 2СО2 СО2 + ЗН2 ^ СН3ОН + H2Ot СО + Н2О <± Н2 + СО,.
Реакции образования спиртов, альдегидов и др. 349 Таблица 1 Сводка экспериментальных данных по изучению равновесия синтеза метанола 258 258,5 259 273 274 298 300 301,5 302 302 307 309 329 400 400 400 400 304 304 304 304 303,8 250 300 250 200 280 289 285 306 310 320 330 338 225 250 276 т,°к 531 531,5 532 546 547 571 573 574,5 575 575 580 582 602 673 673 673 673 577 577 577 577 577 523 573 523 473 553 562 568 579 583 593 603 611 498 523 549 Давление, am 170 170 170 170 170 170 170 170 170 170 170 170 170 50 204 180 180 1 1 1 1 1 50 50 20 50 88,1 100,1 64,5 97,1 69,3 96,1 76,5 93,8 3 3 3 (опытное) 0,0048 0,0129 0,0084 0,0029 0,0037 0,0011 0,00018 0,0003 0,00032 0,00043 0,00043 0,00015 0,00014 0,0000192 0,0000180 0,0000162 0,0000198 0,00038 0,00067 0,00024 0,000367 0,000557 0,00117 0,00018 0,0018 0,0296 0,00045 0,00030 0,00022 0,00013 0,00016 0,000066 0,000055 0,000045 Фактор 0,33 0,33 0,33 0,38 0,38 0,45 0,46 0,47 0,47 0,47 0,48 0,48 0.52 0,67 0.58 0,62 0,62 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,72 0,81 0,88 0,60 0,58 0,74 0.65 0.76 0,78 0,74 0,71 0,0028 0,0043 0,0028 0,0011 0 0014 0,0005 0,000083 0,000141 0,00015 0,000182 0,00021 0,000072 0,000073 0,000013 0.000011 0.000010 0.000011 0,00038 0,00067 0,00024 0.000367 0,000557 0,00084 0.00015 0,00158 0,00027 0,00017 0,00016 0,000085 0,00012 0,000044 0,000039 0,000031 0,00603 0,00232 0,00088 Литературный источник [9] [10] г л а 1 116] [Н] [71 J [6] ] [5] 1 [8] И21 L X*'J В 1929 г. Ньюит, Байрн и Стронг [8] опубликовали статью, в которой сообщалось об опытах, проведенных в интервале температур от 280 до 338° С п под давлением 60—90 am статическим и динамическим методами с применением в качестве катализатора окиси цинка, промотированной медью. Константы равновесия, вычисленные из экспериментальных данных этой работы, без учета уклонений реагирующих газов и паров от законов идеальных газов, также помещены в табл. 1. Равновесие синтеза метанола было также изучено Уэттбергом и Доджем [9] динамическим методом под давлением 170 am при температурах от 259 до 329° С в присутствии цинк-хромового и цинк-медного катализаторов. Эта работа выполнена более обстоятельно по сравнению с цитированными выше. Равновесие было изучено как со стороны синтеза, так и со стороны распада. В газовой смеси, получавшейся в результате реакции, исследователи определяли не только водород, окись углерода и метанол, но и другие составные части смеси.
350 Глава XV Кроме того, при изучении катализаторов для синтеза метанола Аудибер и Рейно [10], Льюис и Фролич [16], а также Браун и Галло- уэй [11] иоиутно определили степень превращения окиси углерода в метанол при малых объемных скоростях, температуре 400° С и под давлением от 50 до 204 am. Экспериментальные данные перечисленных выше работ сведены в табл. 1. Там же приведены результаты измерений, выполненных Ньютоном и Доджем [12] при температурах 225, 250 и 276° С п иод давлением 3 am, В первой и второй графах табл. 1 указаны температуры в градусах Цельсия и Кельвина соответственно, в третьей графе — давление, в четвертой помещены численные значения констант равновесия, рассчитанных на основе экспериментальных данных без поправки на отклонения реагентов от законов идеальных газов. Ньютон и Додж, воспользовавшись разработанным ими методом расчета (подробно описанном в глане VI настоящей книги), вычислили поправочный фактор для пересчета найденной константы к нулевому давлению (пятая графа табл. 1) н величины КРо, которые помещены в шестой графе. На основании экспериментальных данных [8] А. В. Фрост [1] вычислил уравнение зависимости логарифма константы равновесия от температуры ^-15,42. A) Данные [9], исправленные авторами на уклонения паров от законов идеальных газов, р свою очередь охватываются уравнением lg Kr>-=7-~- 16,312. B) По термодинамике синтеза метанола уже до 1930 г. было опубликовано сравнительно большое число расчотно-теоретичоских работ [13 —17], однако они здесь не разбираются, так как в основу их были положены неточные термохимические данные; результаты этих расчетов л большинстве случаев значительно отличаются от экспериментально измеренных констант равновесия н поэтому не представляют в настоящее время боль- шого интереса. Желающим ознакомиться с этими работами можно рекомендовать статью А. В. Фроста [1], в которой дан критический обзор как экспериментальных, так и расчетных работ, опубликованных до 1931 г. Ньютон и Додж [12] для сравнения результатов экспериментальных измерений с теоретическим расчетом использовали следующие термохимические данные [8]: Для мггаиол а Теплоемкость [36] Ср = 2,04-0,03 Т Теплота горения [15] (ж) АН = — 173610 Энтропия жидкого метанола при 25° С [17] 5 = 30,3 Для видорода Теплоемкость [17] Ср = 6,65+ 0,0007 Г Теилота горения [17] А Н =—68313 Энтропия [21] при 25° С и 1 am 5 — 31,25 Для о кы с и у гл о р о д а Теплоемкость [20] Ср = 6,89 +0,00038 Т Теилота горения [35] Д И = —67623 Теплота горения [22] А Н=—68100 Энтропия [23] при 25° С и 1 am . , . .5 = 47,3 Энтропия [24] при 25° С и 1 am . . . ,? = 45,9
Реакции образования спиртов, альдегидов и др. 351 Применив эти данные, авторы рассчитали 4 уравнения зависимости логарифма константы равновесия реакции синтеза метанола от температуры: 3828 Ig Кр = ^~- -9,1293 Ig Т + 0,00308 71 + 13,112, 3828 Ig Kv = ^f - 9,1293 lg T + 0,00308 71 + 13,412, 3724 lg кр = °-^- 9,1293 lg Г + 0,00308 71 + 13,112, 3724 9,1293 lg 71 + 0,00308 T + 13,412. C) D) E) F) При расчете уравнения C) были использованы энтропия окиси углерода по работе [23] и теплоты горения [36]; для уравнения D) приняты энтропия окиси углерода по работе [24] и теплота горения [36]; при расчете уравнений E) и F) использована теплота горения окиси углерода в работе [22], а энтропия [23, 24]. По мнению авторов [12], уравнение F) лучите других согласуется с экспериментальными данными. Сравнение экспериментальных констант равновесия с вычисленными по уравнению F) приводится в табл. 2. Таблица 2 Сравнение наблюденных констант равновесия с вычисленными по уравнению F) /, °С 225 250 27G т, °к 4!)8 523 540 Константы равновесия экспериментальные 0,00603 0,00232 0,00088 вычисленные по F) 0,00030 0,00220 0,00080 Тот факт, что рассчитанные ио уравнению F) константы равновесия хорошо согласуются с экспериментальными данными различных аиторол и особенно с данными работы [12], выполненной наиболее тщатолыю, не является, однако, достаточным основанием для суждения о достоверности термохимических величин, использованных для расчета. Так например, при выводе уравнения F) была принята теплота горения окиси углерода [22], тогда как известно, что более точно эта величина определена в другой работе [36]. Поэтому уравнение F) правильнее считать эмпирическим уравнением, наиболее хорошо охватывающим имеющиеся экспериментальные данные. В статье Ньютона и Доджа [27] приводится график (рис. 1) зависимости Ку от температуры и давления. В 1940 г. Эвелл [25], использовав более новые термохимические данные [26], сделал термодинамический расчет ряда реакций, в том числе и реакции синтеза метанола. В основу этого расчета были положены следующие данные: Теплоты образования Метанола СНЯОН (г) 48500 Окиси углерода СО (г) 26840 Водорода П± (г) 0
352 Глава XV Энтропии Метанола СН3ОН (г) 56.66 Окиси углерода СО (г) 47,32 Водорода Н2 (г) 31.23 Теплоемкости Метанола СНаОН (г) Ср =2,0 + 0,03 Т Окиси углерода СО (г) Ср = 6,60 + 0,0012 Т Водорода На (г) Cp = i Результаты расчета [25] сведены в табл. 3. 0,9 0,8 0,7 0,6 V at* 0,3 0,2 0,1 ° \ \ \ V \v ч щ 1 Здесь константа равновесия: _ ^СНзОН YcH3OH Yco ¦ YH? G) 200 koo 600 600 Давление в am mo Рис. 1. Значения Ку для реакции синтеза метанола СО + 2Н2 +± СНаОН [27]. где TV — молярная доля компонента в равновесной смеси; Р — общее давление в системе в атмосферах; у — коэффициент активности газа = — ; / — летучесть; р — парциальное давлении компонента в смеси. Таблица 3 Свободные энергии и константы равновесия синтеза метанола, по Эвелду [25] 0 100 200 250 300 350 400 450 500 7\°К 273 373 473 523 573 623 673 723 773 —7147 —1766 3832 6671 9530 12400 15279 18148 21023 Кv равновесия 527450 10-84 1.695-10" 1,629-10~3 2,316 • 10"~4 4.458 • 10~5 1,091 ¦ 10 3.256 • 10~6 1.134-10~6 В заключение в статье приводится [25] состав равновесной смеси, получающейся в результате реакции окиси углерода и водорода по уравнению СО (г) + 2На (г) т± СН3ОН (г)
Реакции образования спиртов, альдегидов и др. 353 при наиболее интересной с практической точки зрения температуре 300° С и под давлением от 10 до 300 am (табл. 4). Таблица 4 Влияние давления на реакцию СО (г) + 2Н2?± СНЯОН (г) при температуре 30Э° С (Кр = 2,32 - 10"*) [25J Давление, am 10 25 50 100 200 300 КУ 0,96 0,90 0,80 0,61 0,38 0,27 KN 0,0242 0,161 0.725 3,80 24.4 77,4 Парциальные давления в равновесной смеси 3,32 8,15 15,3 25,2 34,2 37,7 6,65 16,29 30.« 50,5 68,4 75,4 ЛШзОН 0,036 0,56 4,1 24,3 97,4 186,9 Объемный % снлон в газовой смеси 0 1,7 8,0 24,2 48,7 62,3 Если реагирующие под давлением 50—300 am газы, достигшие равновесного состояния в контактной камере, пропустить затем через конденсатор при 20° С, то практически весь метанол сконденсируется (так как упругость паров жидкого метанола прн указанной температуре приблизительно равна 0,13 am), a смесь окиси углерода и водо- рода может быть вновь возвращена в контактную камору. Одним из основных показателей подобного рода циркуляционных процессов, часто осуществляемых в промышленных установках, является степень превращения или, что то же самое, процент конверсии исходных веществ в целевой продукт. В последней графе табл. 4 приведены проценты конверсии газовой смеси в жидкий метанол за один проход через контактную камеру. Необходимо, однако, подчеркнуть, что в промышленных установках б о 200 W00 UOO BOO Давление 8 am Рис. 2. Значения Ку для реакции J синтеза "метанола: СО + 2Н2->СН3ОН- [25]. фактически наблюдаемая степень превращения всегда ниже теоретической, так как применяемые в указанных установках катализаторы при достаточно больших объемных скоростях газовой смеси не обеспечивают достижения равновесного состояния. В цитированной статье [25] автор приводит также график зависимости Ку от давления до 1000 am при температурах 250, 300, 350, 400, 450 и 500° С (рис. 2). Здесь следует остановиться на более подробном обсуждении рис. 1 и 2. 23 Закал U9.
354 Глава XV Выше уже было отмечено, что в условиях синтеза метанола, т. е. при высоких давлениях, свойства окиси углерода, водорода и паров спирта сильно отличаются от свойств идеальных газов. Поэтому Ньютон и Додж [12] для сопоставления экспериментальных данных различных авторов (табл, 1) произвели пересчет всех констант к нулевому давлению. Подробно методика подобного рода расчетов была нами описана в главе VI; здесь же мы только вкратце напомним, что для реакции, протекающей под давлением а А + тВ г* sC + tD, (8) константа равновесия, независимая от давления, определяется формулой /A 'hi тогда как Kv = ——y . A0) Ра Рн Связь между Kv и К/ определяется [8] уравнением Kf = Kp'Ky. (И) График, заимствованный из статьи [27] указанных авторов (рис. 1), иллюстрирует зависимость Ку от температуры в пределах от 250 до 400° С и давления (в пределах от U до 500 am при 250 и 300° С и от 0 до 1000 am при 350 и 400° С). Однако авторы, к сожалению, не указывают в своей Статье, какие именно величины были положены в основу расчета графика. В 1940 г. [25] были вновь рассчитаны величины констант для синтеза метанола (рис. 2) в интервале давлений от 0 до 1000 am и при температурах 250, 300, 350, 400, 450 и 500° С. Но и здесь не сообщается деталей расчета и данных, положенных в основу расчета (критическая темпе-, ратура, критическое давление для метанола, водорода и окиси углерода). Отсутствие в обеих статьях указаний на исходные расчетные данные некоторым образом обесценивает оба эти графика, тем более, что сопоставление их показывает, что при одинаковых условиях G' и Р) численные значения константы Ку несколько различаются. При давлениях 100 — 150 am эти расхождения еще весьма незначительны, при 150—300 am они уже заметны, а при более высоких давлениях велики. Так, например, при 250° С и 100 am: Ку ^ 0,45 [24] и Ку = 0,47 [25], при той же температуре и 200 am: Ку ^ 0,25 [27] и Ку ^ 0,26 [25] и т. д. В общем для практических расчетов для давлений примерно до 300 am, учитывая, что метод приближенный, можно пользоваться обоими графиками без опасений допустить решающую ошибку в результате расчета. Для расчетов в области более высоких давлений целесообразно составление нового графика с использованием более точных данных. В 1940 г. в «Журнале физической химии» была опубликована статья Лошакова [2], в которой автор сообщает о результатах своих расчетов равновесия синтеза метанола при высоких давлениях. Результаты расчетов этого автора суммированы в табл. 5.
Реакции образования спиртов, альдегидов и др. 353 Таблица Процентное содержание метанола в равновесной газовой смеси по расчету Л ишаков a [2J t.°C 250 250 2Г>0 300 300 300 350 350 350 7\°К 523 523 523 573 573 573 623 623 623 Давление, am 100 150 200 100 150 200 100 150 200 Содержание метанола, % 79 eoiOO cv.100 19,8 43,7 с^ЮО 4 7 11 Однако расчет Лошакова не привел к удовлетворительным результатам, достаточно хорошо согласующимся с экспериментальными данными. 2- СИНТЕЗ ФОРМАЛЬДЕГИДА ИЗ ВОДОРОДА И ОКИСИ УГЛЕРОДА И. СО (г)+Н2 (г) 7± НСОН (г) Попытка изучить равновесие этой реакции была сделана в работе Гоша и Чакраварти [28J. Однако данные, полученные этими авторами, судя по принятому ими методу измерений, не могут быть признаны вполне достоверными. Несколько более точные данные были получены позже в работе Ньютона и Доджа [27] при исследовании синтеза формальдегида в проточной установке под давлением около 3 am с применением медно-ции- кового катализатора. Средние величины, полученные этими авторами, приведены в табл. 6. Таблица 6 Константы равновесия синтеза формальдегида [30] 225 243 247 250 Т, °К 498 516 520 523 Опытные данные к* 0,0000321 0,0000134 0,0000240 0,0000197 lg Кр —4,49 —4,87 —4,62 -4,71 Вычислэпо по A2) —4,68 —4,706 —4,711 —4.716 Для температуры 247° С лучшим числом авторы считают Кр = = 0,0000172, являющимся средним из измерений при температурах 243/ 247 и 250° С. На основании полученных значений констант равновесия, а также теплоты горения формальдегида [29], равной 134 100 кал/моль и теплот 23*
356 Глава XV горения водорода и окиси углерода, авторы рассчитали уравнение зависимости логарифма константы равновесия от температуры A2) = ^-5,431. Расчет по уравнению A2) показывает, что даже под давлением около 500 am можно ожидать весьма незначительный выход формальдегида. Однако следует иметь в виду, что это уравнение вследствие малой точности экспериментальных данных, положенных в основу при его выводе, может служить только для ориентировочной оценки. По тем же причинам экстраполяция по указанному уравнению в области более низких или более высоких температур допустима только в очень ограниченном интервале. В 1938 г. был выполнен [31] расчет термодинамических функций формальдегида (см. третью и четвертую графы табл. 7) на основании спектроскопических данных. Комбинируя данные Z' для формальдегида с аналогичными величинами для водорода и окиси углерода и с константой равновесия [27] А. В. Фрост нашел для теплоты реакции образования формальдегида из водорода и окиси углерода д Е°о = Т (A Z' — Д Z0) = Т (A Z' - 4,573 Ig Kp) = = 520 (—23,460 + 21,795) = 866- Термодинампческпе функции для формальдегида Таблица 7 t °с 25 77 127 227 247 327 427 527 627 727 827 927 1027 1127 1227 Т °К 298.1 3.гH 400 500 520 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 неон Z' 44,273 45,593 46,714 48,645 50,314 51,777 53,110 54.342 55,490 56,563 57,576 58,534 59,450 60,322 2,432 2,902 3,388 4,440 5,596 6.848 8.186 9,599 11,078 12,616 14,202 15,830 17,498 19,108 д Z' —21.394 —22,129 —23,279 —23,460 —24,138 —24.821 —25,359 —25,785 —26,129 AZ —20,440 —21,930 —22,160 —23.010 —23,860 —24,510 —25,030 —25,450 Ig расчет —4,47 —4,79 —4,84 —5,03 —5,22 —5.36 —5,47 —5,56 Kp ОПЫТ —4.56 —4,68 —4,76 —4.81 —4,90 —4.96 —5.01 —5,06 Аналогично по данным для реакции гидрирования формальдегида в метанол HGOH (г) + Н2 (г) *± СНзОН (г) по спектроскопическим величинам для метанола [32], формальдегида и водорода и величинам констант равновесия реакции гидрирования формальдегида Е* == —18200 кал/молъ, что приводит к теплоте образования формальдегида из элементов (при теплоте образования метанола из элементов, равной: Еа = —45620) АЕ°=— 27480
Реакции образования спиртов, альдегидов и др* 357 и к теплоте реакции (II), если принять, что для СО: ^ = —27400 кал/моль АЕ°0= -80. Если принять по термохимическим данным теплоту горения формальдегида [29, 33] АЯ= —134100, то теплота образования формальдегида из элементов будет равна: АЯ298Л = —28700 кал/моль, что дает в пересчете к 0° К А Е°о = —28480 кал/моль. Приняв из полученных таким образом трех величин среднее значение о для теплоты образования формальдегида из элементов: AEQ = = —28700- кал/моль, А. В. Фрост вычислил, наконец, теплоту образования формальдегида из водорода и окиси углерода и нашел ее равной А Е°о = —675 кал/моль. С помощью этой величины как наиболее достоверной» а также величин AZ', приведенных в пятой графе табл. 7, Фрост подсчитал величины A Z (шестая графа) для реакции Н2 (г) + СО (г) т± НСОН (г) и значения \gKp (седьмая графа) . В последней графе таблицы помещены численные значения lg Kp, рассчитанные по эмпирическому уравнению [30], оба ряда цифр последних двух граф находятся в качественном согласии друг с другом. Однако величины lg КРу вычисленные по спектроскопическим данным, более достоверны и поэтому были положены нами в основу расчета выходов формальдегида при различных температурах и давлениях (табл. 8), Таблица 8 Содержание формальдегида в равновесной смеси Н2 + СО + СН2О * о г* ?, Li 127 227 327 427 527 627 727 Г,°К 400 500 600 700 800 900 1000 \gKv —AM —4,79 —4,84 —5,22 —5.36 —5,47 —5,56 K? 0,000034 0-0000162 0,0000145 0,0000060 0ДЮОО436 0,0000034 0,0000029 Содержание формальдегида в равновесной смеси, объемы. % 1 am — — — — - — — 50 am 0.04 — — — — — — 100 am 0,08 — — — — — — 500 am 0,42 0,20 0,18 — — — —
358 Глава XV Выполненный нами расчет логарифмов констант равновесия реакции (II) по более поздним данным [37] и [38] привел к следующим величинам = —4,645 и = —5,717, которые достаточно хорошо согласуются с данными табл. 7 и 8 и под- тЁерждают вывод о практической нецелесообразности прямого синтеза формальдегида из водорода и окиси углерода. 3. СИНТЕЗ МУРАВЬИНОЙ КИСЛОТЫ III. Н2 (г) + СО2 (г) z? HCOOII (г) Реакция образования муравьиной кислоты из водорода и углекислоты была исследовяиа Бредпгом, Картером п Эндерли [34] в интервале 20— 90° С в присутствии палладиевой черни в качестве катализатора. Опыты этих авторов были проведены под давлением выше атмосферного в специально приспособленном автоклаве с мешалкой, футерованном серебром. В автоклав загружали муравьиную кислоту и добавляли смесь водорода и углекислоты под давлением (табл. 9). Равновесие было исследовано а двух сторон. Для этой цели исходные газовые смеси готовили близкими по составу к равновесным и меняли направление реакции, изменяя начальное давление. Таблица 9 Экспериментальные данные но исследованию реакции (III) [34] t,°C 20 50 70 90 т, °к 293 323 343 363 Парциальные давления, am -^СОа 29,3 38,4 42,6 45,8 32,7 59,6 66.4 71,2 ^нсоон 0,955 5,61 8.87 18,4 Кр 10» 1,07 2,46 3.15 5,66 [27] 1,15 1,15 1,15 1,10 Ks 10s 1.2 2,8 3,6 6.3 Авторы измерили также состав паров над растворами муравьиной кислоты. Полученные ими данные суммированы в табл. 9 (третья, четвертая и пятая графы); вычисленные на основании этих данных константы рав- йовесия приведены в шестой графе. Из данных табл. 9 следует, что синтез муравьиной кислоты из водорода и углекислоты не может представить практического интереса, так как для его осуществления необходимо применить очень высокие давления. Так, например, при 90° Кр = 5,66 . 10~8. Примем, что в результате реакции СОг + На = НСООН в равновесной смеси содержится HGOOH х молей СО2 1=^- » н« i=i . Тогда
Реакции образования спиртов, альдегидов и др. 359 откуда при выходе кислоты, равном 10%, т. е. при # = 0,1: Р = 4 0,1 Г"8 0,4 • 108 5,66-0,Э2 5,66- 10~а A— 0,1)' = 8 750 000 am. В 1952 г. Варинг [40] рассчитал термодинамические функции муравьиной кислоты по спектроскопическим и молекулярным данным для интервала от 300 до 1500° К (см. главу XIX). Использовав эти данные, а также данные для углекислоты из работы [37], мы нашли, что для температуры 25° С для реакции (III) константа равновесия равна: К • 1(>8 = 0,437, что весьма близко экспериментальному значению: К • 1С8 = 1,07 (см. табл. 9). IVt CO (г)+Н2О (ж) ,- НСООНряствор Константы равновесия реакции (IV) были определены посредством измерения давления газов, образующихся в результате распада раствора муравьиной кислоты в присутствии соляной кислоты в качестве катализатора [35]. Опыты были проведены при двух температурах: 156,1 и 217,9° С. Равновесное давление окиси углерода над водным раствором кислоты при указанных температурах определялось посредством измерения общего давления в системе и вычитания из этой величины упругости водяного пара над тем же раствором. Результаты измерений цитируемого автора сведены в табл. 10. Таблица 10 Равновесие распада муравьиной кислоты [33] о Г 156,1 156,1 156,1 217.9 217.9 7\° К 429,2 429.2 429,2 491 491 Концентрация в молях на 1 Ki НС1 0/i949 0,Л940 0.4940 0,4938 0,4940 г йоды нсооп 0.1239 0,1289 0,1286 0,0913 0,0627 Рат 16.87 16,25 16,29 50,62 41.17 Рсо 11,45 10.82 10,82 29.05 19,62 А — п" ' °НСООН 90,8 89,3 89,6 313 306 *) С — концентрация. Льюисе и Рандалл [3] отметили, что определение парциального давления окиси углерода указанным выше способом не точно, внесены соответствующие поправки, вновь пересчитаны результаты опытов и предложено для вычисления AZ реакции (IV) уравнение = 5200-21,3 Г, откуда Ig AT = Ig Pco С нсоон 1137 , , аа = 7fr + 4, bo. A3)
360 Глава XV Фрост предложил другое уравнение lg ЛГ = Ig/-™_ = Wicooh 5,82, A4) которое лучше согласуется с экспериментальными данными (последняя графа табл. 11). Таблица 11 Значения К по данным различных авторов для реакции 156,1 217,9 7\°К 429.2 491 Бранш 1351 оо90 оо31П Льюис [3] 85 264 Лыоис, Фролич [16] 101 220 (IV) Келлн [17] 85 264 Следовательно, при практических расчетах лучше пользоваться уравнением A4). 4. РЕАКЦИИ ОКСОСИНТЕЗА Процесс оксосицтеза, применяемый в ряде стран для производства альдегидов и спиртов в промышленных масштабах, основан на реакции взаимодействия водяного газа с олефпнами, например: CjH4+CO+H8 —CHj-CHO; СН3~СН=СН2+СО+Н2 ->СН3 \ СН-СНО. (V) (VI) Полученные таким способом альдегиды либо используют в качестве исходного сырья для различных целей, в частности для производства многоатомных спиртов посредством конденсации альдегидов с формальдегидом, либо подвергают каталитическому гидрированию в соответствующие спирты СНзСНзСНО + Но _> СШСШСШОН (VII) Продукты оксосиптеза находят широкое практическое применение в производстве пластификаторов, моющих средств, поверхностно- активных веществ, флотореагеитов и т. п. Первая ступень процесса, т. е. реакция образования альдегидов из водяпого газа и олефипов, обычно осуществляется при температуре 150 — 200° С и под давлением до 150—300 атмосфер в присутствии карбонила и гидрокарбоипла кобальта в качестве катализатора. В 1949 г. Веннер [411 рассчитал константы равновесия реакции образования пропионового (V) и изомасляного альдегидов (VI), положив в основу расчета данные табл. 12. На основании этих данных автор [40] вывел два приближенных уравнения A Z° = -34787 + 58,1 Т A5)
Реакции образования спиртов, альдегидов и др. 361 Таблица 12 Наименование реагента и2 СО с,и4 С3Нв СяНвСНО иао-С3Н7СНО Функции о АН,, кал/моль 0 —24416 + 12496 —4879 —487A7 —52676 при 25Э S° С кал/град, моль 31,21 47.30 52,45 63,80 72.9 80,9 для реакции (V) и д Z° = — 31140 + 61Л Т A6) для реакции (VI), а затем вычислил константы равновесия К реакций: СС 25 227 Константы равновесия К\ Kvi 6-Ю12 2,5- Ю9 324 1,6 В соответствии с этими цифрами при температуре 200° С и атмосферном давлении может быть достигнута практически полная конверсия этилена и пропилена в альдегиды. На этом основании Венпер [41 ] сделал вывод, что применение высоких давлений в этом процессе вызывается необходимостью обеспечить благоприятные кинетические условия и приемлемую для промышленности скорость реакции. Экспериментальными исследованиями Д. М. Рудковского с сотрудниками [4] показано, что в условиях процесса оксосинтеза устанавливается равновесие Со (СО) 4 -> Со + 4СО (VIII) и при каждой данной температуре необходимо определенное парциальное давление окиси углерода, обеспечивающее смещение равновесия реакции справа палево. Если парциальное давление СО падает ниже равновесного его давления для реакции (VIII) при данной температуре, то начинается диссоциация карбонила кобальта, частичное или полное выпадение кобальта из раствора в осадок, иными словами — гибель катализатора. Следобателыю, применение высокого давления в процессе оксосинтеза прежде всего диктуется необходимостью обеспечения термодинамической стабильности катализатора процесса, т. е. тетракарбонила кобальта. Конечно, можно предположить, что когда-либо будут предложены другие катализаторы для данного процесса, не требующие соблюдения вышеуказанных условии. В таком случае, естественно, процесс оксосинтеза можно будет осуществить и при более низких давлениях чем те, которые применяются в настоящее время, — а может быть даже и атмосферном давлении. В заключение подчеркнем, что и вторая ступень процесса оксосинтеза, т. е. гидрирование альдегидов в спирты, также может быть осуществлена при атмосферном, либо относительно невысоком давлении. Термодинамический анализ реакции (VII) дан н следующей главе.
362 Глава XV ЛИТЕРАТУРА 1. А. В. Фр ост. ЖОХ т. I, вып. 3-4, 367 A931). 2. Л. М. Лошаков, ЖФХ т. XIV, вып. 1, ИЗ A940). 3. Дж. Н- Льюис, М. Р а н д а л л. Термодинамика, Химстрой, 477 A936). 4. Д. М. Р у д к о в с к и й, А. Г. Т р п ф е л ь, К. А. Алексеева. Химия и технология топлив и масел. № 5, 22 A959). 5. В. Lacy, R. G. Dunning, H. H. Store h. J. Am. Ch. Soc. 52, 926 A930). 6. D. F. Smith, B. F. В г a n t i n g. J. Am. Ch. Soc. 51, 129 A929). 7. D. F. Smith, L. L. Hirst. Jnd. Eng. Ch. 22, 643 A930); 22, 1037 A930). 8. D. M. N e w i t, B. J. Byrne, Ii. W. S t г о n g. Proc. Roy. Soc. A123, 23E A029). 9. E. F. Wet t berg, U. F. Dodge. Ind. Eng. Ch. 22, 1040 A930)- 10. E. Audibcrt, A. Roincau. Ind. Eng. Ch. 20, 1105 A928). 11. R. L. В г о w n, A. E. Galloway. Ind. Eng. Ch. 20, 960 A928). 12. H. H. Newton, B. F. Dodg с J. Am. Ch. Soc. 56, No. 6. 1287 '1934). 13. К. К. К о 1 le y. Ind. Eng. Ch. 18, 78 A926). 14. D. F. Smith. Ind. Eng. Chom. 1», ПО A927). 15. Л. W. Francis. Ind. Eng. Ch. 20, 283 A928). 16. W. К. Lewis, P. K. F г о 1 i с h. Ind. Eng. Ch. 20, 287 A928), 17. К. К. К о lie у. Ind. Eng, Ch. 2t, 353 A929). 18. К D. Rossini- Proc. Nat. Л cad. Sei. 17, 343 A931). 19. К- К. Kelle у. J. Am. Chom. Soc. 51, 181 A929). 20. G. N. Part ing ton. «Specific Heat of Gases*), London A934), 21. F. I). Rossini. Proc. Nat. Acad. Sei. 16, 694 A930). 22. J. Thomson. «Tmnochumiche Untersuchungen», 11, 2881 A386). 23. G. О. С 1 а у t о n, W. F. Giaqu e. J. Am, Ch. Soc. 54, 2610 A932). 24. К. К. К el Icy. Ind. Eng. Ch. 21, 353 A929). 25. R. II. Ewe II. Ind. Eng. Ch. 32, No. 2, 147 A940). 26. R. II. Ewell. Ind. Eng. Ch. 31, 267 A939). 27. R. II. Newton, B- F. Dodge. Ind. Eng. Ch. 27, No 5, 570 A935). 28. J. C. Gosh, G. N, С h a k г a v а г t y, Quart. Indian. Chem. 2, 142 A925). 29. H. Wartenberg, Lerner-Steinberg. Zs, angew. Ch. 38, 592 A925). 30. R. H. Newton, B. F. Dodge. J. Am. Ch. Soc. 55, 4747 A933). 31. D. P. Stevenson, J. U. В e s с h. J. Ch. Phys. 6, 25 1938; 6, Ю8 A938), 32. L. S. Kasse 1. J. Chem. Phys. 4? 493 A936). 33. F. D. Rossini, Bichowsky. Thermochemistry, 45, New-York A936). 34. G. Bred ig, S. R. Carter, M, Enderli. Monathefte, 54, 1923 A929). 35. G. E. K. Branch. J. Am. Ch. Soc. 37, 2316 A915). 36. F. D. Rossini. J. Res. Nut. Bur. St., 6, 37 A931). 37. G. S. Parks, H. M. Huffma n. Free Energies of Some Organe Compounds. 38. F. D. Rossini, K. S. P i t z e г and others. «Selected Values of Physical and Thermodynamic Properties of Hydrocarbons and Related Compounds», Carnegie Pross Pittsburgh, Pa A953). 39. D. W. Van К г e v e 1 e n, H. А. С h e г m i n - С h e m. Eng. Sei. I, 66 A951); T, 238 A952). 40. W. Waring. Chem. Rev. 51, 171 A952). 41. R. R. Wen ner. Chem. Eng. Progress, 45, 194 A949)
ГЛАВА XVI НЕКОТОРЫЕ РЕАКЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ И ДЕГИДРИРОВАНИЯ СПИРТОВ ДО ЭФИРОВ, АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ 1- РЕАКЦИИ ЭСТЕРИФИКАЦИИ (I) С2Н5ОН (г) + СН3СООН (г) т± СН3СООС2Н5 (г) + Н2О (г) Определению констант равновесия этой реакции посвящен ряд работ; результаты их суммированы в табл. 1. Таблица 1 Сводка экспериментальных данных по измерению констант равновесия реакции (I) т,°к Направление реакции Процент эстерифи- кацип Литера- турЕ1ЫЙ источник 72.6—77,6 75—76 150 150 150 165 200 200 230 230 250 2E0 260 280 300 300 346—351 348—349 423 423 423 438 473 473 503 503 523 533 533 553 573 573 Оба Оба Эстерифика- ция Гидролиз Оба Гидролиз Оба » Оба 95 83,5 84,7 • 0,5 89,9 83,3 ±0,7 78.1±0.4 87,5 88.8 7,46±0,7 345—559 59 30,6 79.3 33,62 26.38 16.07 34,9 11.7 10 12,75 9 9 49 63 8.9 1,77 1,49 1,90 1,527 1,421 1.206 1.40 1,07 1,00 1.1 0.96 0,96 1.69 1.80 0,95 Здесь можно упомянуть исследование реакции проточным методом с применением силикагеля в качестве катализатора [10]. После предварительного определения равновесных соотношений авторы этой работы проводили опыты со смесями, близкими по составу к равновесным. Равновесие исследовалось с двух сторон. В результативных опытах исходная смесь соответствовала среднему равновесному составу, найденному в пре-
364 Глава XVI дварительных опытах. Результаты отдельных измерений совпадали в пределах около 0,5% от определяемой величины константы равновесия. Наиболее вероятные значения констант для температур 150, 165 и 200° равны соответственно 33,62 ± 0,07; 26,38 ± 0,02 и 10,07 ± 0,08. Полагая, что в таких условиях побочные реакции практически не протекают, Эссекс и Кларк [10] судили о составе равновесной сл!еси по составу исходной смеси и кислотности продуктов реакции. Расчет производили на основании данных Рамзая и Юнга [12] о зависимости давления паров уксусной кислоты от объема. Приведенные в табл. 1 данные уже исправлены на частичную ассоциацию паров уксусной кислоты. Поправки на ассоциацию кислоты составляют в среднем при 150°С—6%, 165° С-4,4% и при 200° С — 2у0%. На основании полученных данных [10] рассчитано уравнение свободной энергии реакции (I) д Z° = — 8385 — 5,60 In T + 46,70 Т, A) откуда lg Kj = -^— + 2,8185 lg T - 10,208. B) Уравнение B), хорошо согласующееся с данными последних [10, 11] наиболее надежных работ, может быть рекомендовано для расчетов в интервале температур 150—260° С. Для температур выше 150° С подобного рода расчет может производиться без учета ассоциации молекул уксусной кислоты в парах, так как это вносит ошибку в константу равновесия не больше 6%, что соответствует меньше 0,5% от величины процента эстерификации. При расчетах для температур ниже 150° С ошибки будут превышать указанную выше величину, причем действительный выход эфира, вследствие частичной ассоциации молекул уксусной кислоты, будет несколько ниже рассчитанного. Равновесие ассоциации уксусной кислоты в парах 2СН3СООН (г) <-i (СН,СООН), (г) (II) было изучено Вревским, Мищенко и Муромцевым [3], а также Петерсо- ном, Экстрандом [13], Друкером, Ульманом [14] и Фептоыом, Гарнером 115]. По данным последних исследователей [15] при температуре 25° С = 0,001 уксусная кислота в парах практически полностью состоит из ассоциированных (двойных) молекул. Из всех этих измерений наиболее надежными, по-видимому, следует признать данные последних авторов 115]. Результаты измерений, выполненных Вревским, Мищенко и Муромцевым [3]т наиболее близки к данным Фентона и Гарнера 115], но показывают несколько повышенные значения констант. Для расчета констант равновесия реакции ассоциации молекул уксусной кислоты в парах. 2СН3СООН(г) т± (СН3СООНJ (г) (II)
Некоторые реакции образования альдегидов, сложных афиро« и др. 365 лучше всего пользоваться уравнением lg Кр = ~Ъ™ + 7,765 ± 0,03, C) выведенным на основе результатов измерений Москова и Астона [21] и хорошо с ними согласующимися. (III) С2Н5ОН (г) + С2Н5СООН (г)т-С2Н5СООСа116 (г)+Н2О (г) Равновесие этой реакции изучено Эссексом и Зандергольцером (см. Парке и Хаффмен [4]) динамическим методом в присутствии силика* геля в качестве катализатора. При расчете констант равновесия авторы учитывали ассоциацию молекул пропионоиой кислоты в парах в двойные молекулы (С2Н5СООН)г согласно данным измерений, выполненных в работе [4J. Для константы равновесия реакции ассоциации (IV) 2С2НбСООН (г)^(С2Н5СООНJ (г) (IV) авторы приводят следующие данные: Т°К 372,1° Кх 93 Здесь 412,1° 1,304 457,1° 0,269 D) Для вычисления Кх при различных температурах авторы предложили уравнение Ig Кх = + 14,1416 lg T - 50,473. E) Таблица 2 Экспериментальные данные по измерению констант С2Н5ОН (г)+СаНаСООН (г)^СгНаСООС2Н5 (г) + Н2О ее 155 170 184,7 200 Г/К 423 443 457,8 473 к. 0,7236 0,4235 0,2633 0,1681 к к* —0,141 —0,374 ¦ -0,580 —0,775 равновесия реакции (г) по Эссексу [10] К 30.85 26.29 22,96 20.00 lg* 1,489 1.420 1,361 1,301 Результаты опытов цитированных авторов суммированы в табл. 2. Из этих данных AZ = - 8381,03 — 10,0076 Т In Т + 73,409 Т и Ig Кр = 5,0368 Ig T — 16,046. р = J В табл, 3 приведены результаты расчета величин х: F) G)
366 Глава XVI Таблица 3 Вспомогательные данные для расчета выхода эфиров при протекании реакций (I) и (III) t, °С 150 200 250 300 350 400 т, °к 423 473 523 573 623 673 Kv I 34,6 16,2 9,1 E,9) — (Ill) 32.4 20.0 14,45 AJ.2) — 10.0 (I) 0,855 0,800 0,752 @.708) — — (Ш) 0.851 0,818 0,792 0.772 0.760 0,760 X = где К — константа равновесия, — молярная доля эфира в равновесной газовой смеси, а — молярная доля спирта.*) Таблица 4 Содержание эфира в равновесной газовой смеси и в конденсате t, °С 150 200 250 ¦ зоо 350 400 423 473 523 573 623 673 Молярные проценты зфира в равповесной смеси Этилацетат 42,7 40,0 37,6 C5,4) Этилпро- пионат 40.9 39,6 38,6 38 38 Весовые проценты эфира в конденсате Этилацетат 71,0 66,3 62.2 E8,7) Этилпро- пионат G2.5) 69,5 67.2 65,5 64,7 64,7 В третьей и четвертой графах табл. 4 помещены величины —-*— , т. е. молярные проценты, эфира в равновесной газовой смеси при различных температурах. Расчёт выполнен в предположении, что для реакции взята стехиометрическая смесь спирта и кислоты. Так как ассоциация уксусной кислоты при температурах выше 150° С, а пропионовой выше 200° С незначительна, то мы сочли возможным ее не учитывать. *) Состав равновесной смеси» в молях: 1 — х Спирт 1— х Кислота . —— Эфир - ^~ Вода ; ¦ • ~~V
Некоторые реакции образования альдегидов, сложных афиров и др. 367 В пятой и шестой графах этой же таблицы дано содержание эфира в конденсате, вычисленное по формуле + ^кислота) кислота) <> где М — молекулярные веса. Весовой процент этилацетата 44 ¦ х ¦ 100 У' = 53 и весовой процент этилпропионата 51 ¦ я? -100 2/2 = 0 2. РЕАКЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ ПРИ ДЕГИДРИРОВАНИИ СПИРТОВ Сущность процессов дегидрирования спиртов заключается в том, что при пропускании паров первичных спиртов через катализатор при относительно невысоких температурах, порядка 150—225° С, образуются сложные эфиры и водород ! 4RGH2OH + 4R1CHaOH . RGOOCH.R + ! + R^OOCHaR + RiCOOCH^ + RCOOCH^ + 8Н^ Если в этом уравнении R и Ri идентичны, то в результате реакции получится только один сложный нфир и водород. Например: 2СН3ОН г> НСООСНа + Ж2 (V) 2С2Н5ОН г СН3СООС2Н5 + 2На, (VI) .> С2Н5СООС3Н7 + 2Н2 (VII) и т. д. Впервые подобного рода процесс был изучен Христиансеном [16] на примере эстерификации метилового сцирта. Спустя 4—5 лет было доказано, что, применяя в качестве катализатора медь, промотироваиную некоторыми элементами, можпо осуществить в указанных выше условиях дегидрирование не только метилового, но и других спиртов: этилового, пропилового, бутилового и т. д. Получающиеся при этом эфиры содержат в молекуле в два раза больше атомов углерода, чем исходные спирты. Ценность подобного рода реакций заключается в том, что при помощи их можно получать эфиры непосредственно из спиртов без расхода соответствующих кислот. Через несколько лет измерение констант равновесия реакции (V) было повторено Леси, Дупнингом и Сторчем [17]. Дегидрирование метилового спирта осуществлялось в газовой фазе в присутствии катализатора (металлическая медь) при температурах от 180 до 250° С (табл. 5).
368 Глава XVI Таблица 5 Сравнение экспериментальных данных по равновесию реакции 2СН:|ОН (г) z± НСООСН^ (г) + 2Н2 (г) с рассчитанными по уравнению (8) t, °C 189,4 If 15.3 198,9 200 200 200 214,2 231,2 180 18.3,4 192 2 197,6 198,7 198,9 208.3 224.8 225 227 462.5 468,4 472,0 473 473 473 487,3 504,3 453 456.5 465.3 470,7 471.8 472,0 481.4 497,9 498 500 Опытные данные Kv 0.048 0,050 0,035 0.029 0,056 0.052 0,1 ОГэ 0,140 0,030 0.041 0,056 0,0И8 0.058 0,0(Ю 0,090 0.103 0,148 0,144 Дегидрирование —1,32 —1,30 —1,4E —1.П4 —1,25 —1.28 —0.98 —0,85 Гидрирование —1,52 —1,39 —1,25 -1,17 —1,24 -1,22 —1,05 —0,99 —0,83 —0,84 Вычислено по (8) спирта —1,38 —1,29 —1.24 —1,23 —1.23 —1.23 —1,03 —0,82 эфира —1.53 —1,48 —1.34 —1,27 —1,24 —1,24 —1,12 —0,89 —0,89 —0,87 Литературный ИСТОЧНИК * I A C1 L1 о I [17] 1 1 l J [17] ¦ [16] J В указанном интервале зависимость логарифма константы равновесия от температуры авторы предложили выразить уравнением lg AT?J = 5,43 ± 0,09, где _ ^Н СООСНд^П 2 — 2 (8) (9) Сравнение рассчитанных по этому уравнению величин с экспериментальными данными приводится в табл. 5 и показывает хорошее согласие между расчетом и опытом. (VI) 2С2Н5ОН (г) <± СН3СООС2Н5 (г)+2Н2 (г) Исследованию равновесия реакции (VI) посвящена только одна работа, выполненная А. А. Введенским, П, Я. Иванниковым и В. А. Поповой-Некрасовой [2]. Опыты были проведены в установке проточного типа при атмосферном давлении и температурах 180 и 200° С в присутствии медного катализатора. Равновесие указанной реакции исследовано с двух сторон. Предварительные опыты проводились с применением этилового спирта или этил- ацетата. После приблизительного установления равновесных соотношений между реагирующими веществами авторы поставили серию опытов для
Некоторые реакции образования альдегидов, сложных эфиров и др. 369 определения констант равновесия при указанных выше температурах, пользуясь смесями этилового спирта, эфира и водорода примерно равновесного состава. Собранные после каждого опыта газообразные и жидкие продукты подвергались анализу: газы на содержание водорода, метана, азота, углекислоты, окиси углерода, кислорода и непредельных углеводородов общепринятыми методами; в конденсате (смесь жидких продуктов реакции) определялось содержание эфира, ацетальдегида и других альдегидов, уксусной и других кислот. Для проведения наиболее точных измерений авторы выбрали температуры 180 и 200° С, так как в указанном интервале иссследуемая реакция протекает достаточно быстро и почти без всяких побочных процессов. Анализами было установлено, что газообразные продукты состоят практически из чистого водорода, а в жидких продуктах содержится кроме эфира и спирта около 0,3—1,4% альдегидов и 0,3—0,8% кислот (табл. 6). В табл. 7 приведены все данные, необходимые для расчета констант равноиесия, а также и результаты расчета. Таблица 6 Экспериментальные данные А. А. Введенского, П. Я. Иваяникова и др. по эстерификации этилового спирта cd Я н о 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t°, С 181 181 181 181 181 181 181 201,5 201.5 181 Приближение к равновесию со М-Ж- V/ Х> *±j %jJ_M л. li/ \**ъж стороны спирта + -I- + ± + + + эфира — — — На именован ив Л*. J- %Л i-l LTM *_¦ ЛЛ u MJ «А J_& Ж Л- \-J исходных веществ С2Н5ОН 77% эфира + + 23% спирта + + водород С2НЙОН 77% эфира + + 23% спирта -}- -\- водород СЯН5ОН Собрано вояопопа на 1 в конденсата *) 289 165 178 111 212 329 29о,5 227 314 Не определяли Состав конденсата. эфира 53,4 77,7 76,9 79,5 74,2 72,7 52,3 77,3 71,8 52,0 вес спирта 44,9 21.4 22,2 19,4 24,9 26,4 46,4 21,0 26,7 Не с • % альдегидов 1,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,6 0,9 0.8 кислот 0,3 0,6 0,6 0,8 0,6 0,5 0,7 0,8 0,7 шредоляли *) Водород по содержит примеси иных газов. Опыты 1, 7 и 10 показывают, что активность катализатора почти не изменялась во всей серии опытов. В последней графе табл. 7 приведены численные значения констант равновесия, рассчитанные по формуле рмм ¦2» 760 A0) Анализ этих данных показывает, что наиболее достоверные значения констант равновесия лежат в интервале 1,10—1,05 при 181° С и 1,69— 1,72 при 201,5° С. 24 Заказ 119.
37G Глава XVI Таблица 7 Результаты расчета констант равновесия реакции дегидрирования этилового спирта, по данным А. А. Введенского, П. Я. Иванникова и В. А. Поповой-Некрасовой [2] ыта п о 1 2 3 4 5 6 7 8 9 t, °С 181 181 181 181 181 181 181 201.5 201,5 Атмо- сферпое давление, мм 763 755,3 755,5 760,2 760,2 758,6 759,7 757,1 759,1 Содержание продуктов реакции в равновесной смиси, выраженное в г-молях Эфир «1 0,0165 0,02622 0,01651 0,01985 0,02312 0,01746 0,01442 0,02134 0,01926 Спирт П2 0,0273 0,01226 0,008A7 0,01093 0,01477 0,01213 0,02458 0,0113 0,01366 Водород 0,035 0,01446 0,0138 0,0180 0,02598 0,03101 0,03164 0,02466 0,03305 Альдо- П1Д «4 0,000849 0,0023 0,000119 0,000163 0,00017 0,000173 0,00036 0,00052 0,00043 К нслота пь 0,000137 0,000406 0,000201 0.000224 0,00028 0,00018 0,00029 0,00031 0,00029 2 к 0,07979 0,05357 0,03393 0,0492 0,06432 0,06095 0.07129 0,05838 0,06669 кр 0,34 0,68 1,05 1,10 1,13 1,88 0,335 1,72 1,69 Приняв для указанных температур средние значения констант 1,075 и 1,705, авторы вычислили па основании этих данных тепловой эффект реакции 2С2Н5ОН (г) z± СН3СООСЯН5 (г) + 2Н2 (г) +¦ СЛ где и предложили приближенное уравнение или, что то же самое, lg Kv = =^~- + 4,66. A1) Для вывода более точного уравнения зависимости lg Kv от температуры А. А. Введенский с сотрудниками [2] (табл. 8) приняли для интервала 300—700° К теплоемкость водорода Ср = 6,744 + 0,0002774 Т\ Таблица 8 Сравнение igAp, вычисленных по уравнениям A1) и A2), с экспериментальными данными А. А. Введенского и др. [2] л °с 24 127 181 201,5 227 Т, °К 298 400 454 474,5 500 A1) —2,304 —0,60:1 + 0,024 + 0,224 + 0.450 A2) —2,305 —0,588 +0,0305 +0,2276 4-0.4623 Опытныо — +0,0314 0,2317
Некоторые реакции образования альдегидов, сложных эфиров и др. 371 этилацетата Ср = 2,27 + 0,088 Т - 0,00003086 Т2; этилового спирта Ср = 5,5656 + 0,04522 Т - 0,00001639 Г2. Уравнение зависимости теплоемкости водорода от температуры было «ычислено А, А. Введенским [1 ] по данным, приведенным в статье Ваг- мана, Кильпатрика, Тайлора, Питцера п Россини [19]. Уравнения для теплоемкостей этилацетата и этилового спирта были рассчитаны А. А. Введенским [2] по ыотоду Беневитца и Рознера [20] (см. главу I настоящей книги). Прпняв, что при 464,3° К тепловой эффект реакции равен А//463 = = 9620, А* А. Введенский и др. [2J нашли ДЯО = 7663 и A#29S = 9036, а lg Кр = -=^?^ + 2Э33 lg Т — 0,0002061 Т + + 0,000000084 712 - 2,3929. A2) Вычисленные по уравнениям A1) и A2) lg Kv сравниваются с найденными экспериментально в табл. 8; оба уравнения хорошо согласуются с опытом. Пользуясь уравнением A2), находим, что А Z°298 = — RT In Кр = —4,573 Т Ig Кь = — 4,573 (—2,305) • 298 = + 3185. (При температуре ^98° К: ]gK}i= —2,305). Принимая далее энтропии для водорода: S^ys.j = 31,21 [21]; этилового спирта: Sln.i = 66,45 [18]: находим из Л Z\ = Д Нт - Т A S = Д Нт - Т E^. + 2S„, - 2SmvJ, что TS^UVii = 9036 — 3185 — 2 ¦ 298 • 31,21 + 2 - 298 ¦ 66,45 = 26854, откуда с _ 26854 -оп ,i Приняв для графита S°2m = 1,367 [18] и кислорода S2m = 49,0 [18]? можно определить AZ°298 для реакции образования этилацетата из элементов ~ Т А 5а2В8 = Д AJee- Т (S3tiwa - 45С - S02 - 4SHf) = = -103444 — 298 (90,11 - 4 -1,367 - 49 - 4 • 31,21) = = -103444 - 298 (— 89,2) = -76860. В данном случае при расчете AZ°298 было принято, что тепловой эффект образования парообразного эфира из элементов равен ДЯ°2Й8 = -2 • 56240 + 9036 = -103444, где — 56240 [18] тепловой эффект образования этилового спирта из элементов, а 9036 — тепловой эффект реакции (VI). 24*
372 Глава XVI Таким образом, в соответствии с данными Введенского и Иванни- кова [2] тепловой эффект реакции образования этплацетата из элементов в стандартных условиях равен А #298 — —Ю3444 кал!моль, а энтропия = 90,11 кал!град. моль. Энтропия жидкого этилацетата при комнатной температуре ^298 = - 62,0 [4]. Теплота испарения эфира при 21,6° С равна 8697 кал!моль и упругость пара при 25° С р = 95 мм [22]. Из этих данных 5°298 = 62,0 + -~ + 4,573 lg -Ц- = 87Д кал/град, моль. Эта величина энтропии этилацетата (паров) в стандартных условиях отличается от вычисленной из результатов измерения А. А. Введенского, П. Я. Ивашшкова и В. А. Поповой-Некрасовой. 3- РЕАКЦИИ ДЕГИДРИРОВАНИЯ СПИРТОВ ДО АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ (VII) СН3ОН (г)^СНОН (г)+Н2 (г) Выше было показано, что прямой синтез формальдегида из водорода и окиси углерода вряд ли может иметь большое практическое значение вследствие низких выходов целевого продукта даже при давлениях порядка 500 am. В настоящее время, как известно, на промышленных установках формальдегид получается посредством каталитического окисления метилового спирта. Несомненно, процесс дегидрирования метанола мог оказаться более выгодным по сравнению с процессом окисления, так как лри дегидрировании спирта можно было бы получать в качестве побочного продукта водород, а не воду, как это имеет место при окислении. Поэтому определение констант равновесия реакции (VII) представляет практический интерес. Однако только в работе Ньютона и Доджа [23] была сделана попытка исследовать равновесие указанной реакции. Авторы проводили свои опыты по гидрированию формальдегида в интервале 180—200° С при атмосферном давлении, применяя медноцинковые катализаторы или окись цинка. Авторам не удалось получить воспроизводимых результатов; поэтому мы не станем приводить здесь этих экспериментальных данных. Отметим только, что для температуры 197° С авторы принимают среднее значение константы равновесия Kv = 2090. С помощью этого числа, а также теплот горения метилового спирта, водорода и формальдегида они рассчитали уравнение lg К7) = -ЩР- - 6,47, A3) где /JHCOH '
Некоторые реакции образования альдегидов^ сложных эфиров и др. 373 Ввиду отсутствия более точных данных уравнение A3) может быть использовано для качественной оценки равновесия реакции (II). Из уравнения A3) следует, что высокие выходы формальдегида при дегидрировании метанола можно ожидать при температурах выше 700° К. (VIII) С2Н5ОН (г)г>СН3СОН (г)+Н2 (г) Дегидрирование этилового спирта над медным катализатором было изучено [24] в статической системе по изменению давления. Полученные данные не могут быть достаточно точными, так как реакция дегидрирования несомненно сопровождалась побочными процессами, не учитывавшимися в указанной работе. Более точные данные были получены Бан- крофтом и Джорджем [25] при исследовании равновесия (с двух сторон) динамическим методом при температурах 140—145° С в присутствии никеля или платинированного асбеста (табл. 9). Таблица 9 Константы равновесия реакции дегидрирования этилового спирта, по данным Ридла [24] и Банкрофта н Джорджа [25] г, °С 105 142,5 142.5 150 175 200 225 250 275 1 378 415,6 415,6 423 448 473 498 523 548 Кр 0,000644 0,00782 0,000901 0,0016 0,00477 0,0121 0,0452 0,232 0,91 lg A'p Гидрирование —Я ,191 —2,107 —3,045 Дегидрирование —2,796 —2,322 —1,917 —1,345 —0,635 —0,041 lgKp вычислено по A4) —3,57 —2,92 —2,92 —2,78 —2,40 -2,06 —1,75 -1,46 — 1,11 Литературный источник [24] 1 гор- 1 | [25 J ¦ [24] В предпоследней графе табл. 9 приведены значения lg KPi вычисленные по уравнению A4) рассчитанному Парксом и Хаффменом [4] на основании теплот горения реагирующих веществ и экспериментальных данных Ридла [24]. (IX) СНзСНОНСНз (г) <р> СН3СОСН3 (г) + На (г; Эта реакция изучена более хорошо, чем предыдущая, очевидно вследствие относительно большей устойчивости ацетона по сравнению с формальдегидом и ацетальдегидом. Равновесие этой реакции исследовалось [24] тем же методом, который был применен для изучения реакции дегидрирования этилового спирта. Поэтому и в данном случае результаты его измерений менее надежны, чем данные, приведенные в табл. 10.
374 Глава XVI Таблица 10 t,°C 105 150 175 184,3 19E,4 200 200,1 201,8 218 225 250 275 Константы равновесия изопропилового Т, °К 378 423 448 457,4 4В9.5 473 473 2 475 491 498 523 548 КР 0,0028 0,0204 0,0177 0.36 0,533 0,523 0,643 0,667 1,15 1,55 4,82 12,0 реакции дегидрирования спирта до ацетона —2,553 —1,690 —0,752 —0,444 —0,273 —0,282 —0,188 —0,170 0,101 0,190 0,683 1,079 IgA'p вычислено по A6) —1,964 —1,024 —0,574 —0,434 —0,249 —0,194 —0,194 —0,174 0,056 0,1E0 (),49o 0,796 Литературный источник ) [24] I [26] [24] ] [26] I \ ]24] кр = /'оНзОНОНСНз Авторы [26] проводили свои опыты в проточной установке при атмосферном давлении в присутствии медного катализатора. Для подавления побочных реакций парциальное давление водорода в зоне катализа создавалось почти ранным одной атмосфере, а сумма парциальных давлений спирта и ацетона была при этом порядка 0,01 am. Наиболее достоверными данными из своих измерении они считают данные, полученные при температурах 457,4 и 491° К. Вычислив из термохимических величин теплоту реакции и подожни в основу константы равновесия при указанных температурах, авторы рассчитали уравнение свободной энергии A Z°T = 13500 - 4,0 Т In Т - 3,0 Г, откуда lg Кр = — + 2,0132 lg T + 0,656. A5) A6) Для сравнения с экспериментальными данными значения lg KVJ вычисленные по уравнению A6), помещены п пятой графе табл. 10. Кольб и Баруэлл [27] вновь повторили измерения констант равновесия реакции дегидрирования изонропилового спирта и определили равновеспе дегидрирования изобутилового спирта. Опыты были проведены в установке проточного типа при атмосферном давлении и температурах 416-492° К. В обоих случаях равновесие исследовалось с двух сторон; для этой цели при заданной температуре пары спирта пропускали сначала через первый реактор, содержащий 10 мл катализатора, а затем через второй, содержащий 5 мл катализатора. При температуре несколько более низкой в первом реакторе, чем по втором, положение равновесия достигалось со стороны спирта и, наоборот, при более высокой — со стороны кетона. Опыты по Дбгид провашпо пштрешплового спирта пропедсты с медным
Некоторые реакции образования альдегидов, сложных афиров и др. 375 катализатором, а изобутилового спирта с тем же катализатором, промо- тированным никелем. Глубина дегидрирования определялась аналитически и контролировалась измерением количества водорода, получившегося в результате реакции (табл. 11). Таблица 11 Константы равновесия дегидрирования изопропилового спирта до ацетона [27] t, °С 143,5 144,6 149,5 160,2 163,2 171,6 179,0 182,5 191,1 199,6 = 218,4 Т, °К 416,7 417,8 422,7 433,4 436,4 444,8 452,2 455,7 464,3 472,8 491,6 Р, мм 731 729 718 729 737 718 720 739 729 717 715 а 0,338 0,348 0,374 0,377 0,443 0,471 0,523 0,561 0,569 0,592 0,645 0,662 0,710 0,713 0,791 0,793 *) Ь а Ъ а а Ь ъ ь а h Ь а Ь а Ъ а 0,124 0,132 0,154 0,156 0,234 0,276 0,356 0,435 0,454 0,525 0,683 0,748 0,959 0,975 1,57 1,59 —0,907 —0,880 —0.813 —0,807 —0,631 —0,560 —0,449 —0,361 —0,343 —0,280 —0,166 —0,126 —0,018 —0,011 +0,196 +0,202 *) а Ъ приближение к равновесию со стороны кетона, то же, со стороны спирта. ** ) 1 — а2 Пользуясь своими экспериментальными данными, авторы [27] нашли, что тепловой эффект реакции дегидрирования изопропилового спирта при температуре 454° К равен АН — 13980 кал!моль и предложили уравнение зависимости lg Kp от температуры - 2758 Т + 1,51 lg T +1,759. A7) <Х) СН3СН2СНОНСН3 (г) - СН3СН2СОСН3 (г) + Н2 (г) Методика исследования равновесия этой реакции описана выше при изложении работы 127] по дегидрированию изопропилового спирта. Результаты измерений помещены в табл. 12. Вследствие более высокой температуры кипенпя вторичного бутилового спирта (по сравнению с точкой кипения изопропилового) следовало ожидать валютных отклонений от идеального газового состояния. С целью проверки авторы провели опыты не только при атмосферном давлении, но и при более низких (табл. 12). Однако оказалось, что величина Kv не зависит от давления. Найденный авторами тепловой эффект реакции равен А Н = = 14110 кал/молъ при средней температуре 446° К.
376 Глава XVI Таблица 12. Константы равновесия дегидрирования вторичного бутилового спирта, по данным Кольба п Баруэлла [27] /, °С 146.5 146.4 154.8 161.7 165 171 180.1 181.4 182,9 199 т, °к 419,7 419.6 428.0 434,9 438.2 444,2 453,3 454,6 456,1 472.2 Р, мм 707 285 720 721 521 724 484 721 733 308 а 0.369 0,373 0,535 0,540 0,416 0,428 0,481 0.481 0,561 0.558 0.522 0.543 0,684 0.659 0,601 0,611 0.611 0,598 0.849 0.843 *) Ь а Ь а Ь а Ъ а Ь а Ъ а b а Ъ а Ъ а Ъ а 0,146 0,150 0,150 0,154 0,198 0,212 0,285 0,285 0,315 0,309 0,357 0,384 0,560 0,489 0,536 0,565 0,574 0,537 1.046 0.995 lg К —0,836 —0,824 —0.824 —0.813 —0,704 —0.674 —0,545 —0,545 —0,502 —0,510 —0,448 —0,416 —0,2Ti2 —0,310 —0.271 —0,248 —0,241 —0.270 +0,020 —0,002 lg Кр по уравнению A8) 11,000 Л QQCt —U.ooo Л дог: —U ,о/.э —0,525 А г^аг; —U,oUo —0,275 —и,^4о —0,235 —0.005 ¦) а — приближение к равновесию со стороны кетона, Ъ — то же, со стороны спирта. Зависимость lg Kp от температуры выражается уравнением — 2790 lg #р + 1,51 lg T + 1,805. A8) ЛИТЕРАТУРА 1. А. А. Введенский. «Нефт. хоз.», 2, 47 A947). 2. А. А. В в е д е н с к ий, П- Я. И в а н н и к о в, В. А. Попова- Некрасова. ЖОХ т. XIX, вып. 6, 116 A949). 3. М. С Вревский, К. П- Мищенко, Б. А, Муромцев. Zs. Ph. Ch. 133, 362 A928). 4. Д ж. С. П а р к с, X. М. X а ф ф м е н. Свободные энергии органических соединений, стр. 135 A936). 5. С. Н. Mi Hi ken, J. T. Chappel. E. E. Reid. J. Ph. Ch. 28, 872 A924). 6. G. Edgar, W. H. Schuyler. J. Am. Ch. Soc. 46, 84 A924). 7. W. Swietoslawsky.S. Posnansky; Rocunici Ch. 13, 527 A928); C.A. 23, 2093 A929). 8. P. K. Frolich, G. B. Carpenter, W. J. К n о x. J. Am. Ch. Soc. 52, 1365 A930). 9. H. C. T id we 11, E. E. Reid. J. Am. Ch. Soc. 53, 4353 A931). 10. H. Essex, J. D. С 1 а г k. J. Am. Ch. Soc. 54, 1929 A932). 11. S. K. K. Jatkar, N. G. G a j e n g r a d. J. Am. Ch. Soc. 59, 798 A937). 12. W. R a m s y, S. J о u n g. J. Chem. Soc. (London) 49, 790 A886). 13. O. Peterson, G- E k s t г a n d. Ber. 13, 1194 A880). 14. K. Drucker, G. U 1 m a n. Zs. ph. Ch. 74, 567A910). 15. T. M. Fen ton, W- E. Garner. J. Chem. Soc. 132, 694 A930).
Некоторые реакции образования альдегидов, сложных эфиров и др. 377' 16. J. А. Christiansen.!. Chem. Soc. 124, 413 A926). 17. В. S. Lacy, R. G. Dunning, H. H. Storch. J. Am. Gh. Soc. 52, 927 A930). 18. F. G. В rick weed, M. Moskow, J. G- Aston. J. Res. Nat. Bur. St. 37, No. 5, 263 A946). 19. D- D. Wagman, J. E. Kilpatrick, K. S. Pitzer,W. J. Taylor, F. D. R oss in i. J. Res. Nat. r. St., 34, 143 A945). 20. R. В e n e w i t z, W. Rosner.Zs. ph. Ch, B. 39, 126 A938). 21. M. Moskow, J. G. Aston.J. Res. Nat. Bur. St. 37, No 5, 263 A946). 22. T a b e 1 1 e n Landolt-Bornstein. Eg. IIIc, 2455. 23. R. H. Newton, B. F. Dodge. J. Am. Ch., Soc, 55, 4747 A933). 24. E. K. R ideal. Proc Roy Soc. 09A, 133 A921). Л» 25. W. D. Bancroft, Gorge. J. Ph. Ch. 35, 2194 A931). 26. G. S. Parks, K. K. Kelley. J. Phys. Ch., 32, 740 A928). 27. H. J. Kolb., R. L. Burwell. J. Am. Ch. Soc. 67, No 7, 1084 A945).
ГЛАВА XVII РЕАКЦИИ СИНТЕЗА АММИАКА, СИНИЛЬНОЙ КИСЛОТЫ, АМИНОВ, НИТРИЛОВ Соединения азота — аммиак, азотная кислота, синильная кислота -амииы, нитрилы и другие — занимают важное место в современной химической промышленности. В настоящей главе дан краткий обзор некоторых реакций синтеза азотсодержащих соединений, имеющих прикладное значение. 1. СИНТЕЗ АММИАКА В период с 1904 по 1915 г. был опубликован целый ряд работ по измерению констант равновесия реакции синтеза аммиака из элементов [3—7]. N2 (г) + ЗНа (г) т-1 2ГШз (г) (I) Впервые промышленное производство аммиака было осуществлено в Германии в начале первой мировой войны. В настоящее время мировое производство аммиака определяется многими миллионами тонн в год, а реакция синтеза аммиака A) по существу лежит в основе всох современных процессов производства многочисленных азотсодержащих соединений. В 1923—24 гг> Ларсон и Додж [8, 9] определили экспериментально константы равновесия реакции синтеза аммиака в интервале от 350 до 500° С и иод давлением от 10 до 1000 атм. Гаррисон и Кобе [10] вычислили изменение свободной энергии реакции A) по уравнению ли = При вычислении были использованы функции свободной энергии для азота и водорода, заимствованные из работ Россини [11, 12J, а для аммиака — из табл, 1. Теплота образования одного моля аммиака (А#°) при 0° К была рассчитана из теплоты образования и энтгальпий, Н° — Но°, аммиака, азота и водорода при 298,16 и найдена равной —9374 кал/грамм-моль. Однако, авторы [10] показали, что вычисленные значения констаит равновесия лучше согласуются с экспериментальными в том случае, если принять Д//° — —9254 кал/грамм-моль, т. е. величину, которая была
Реакции синтеза аммиака синильной кислоты^ аминов, нитрилов 379 Таблица 1 Термодинамические функции аммиака в идеальном газовом состоянии при атмосферном давлении, по Гаррпсону и Кобе [10] т, °к 233,16 243,16 253,16 263,16 273,16 291,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 8,180 8,222 8,268 8,318 8,371 8,472 8.514 8,256 9,241 10,036 10,808 11,538 12,225 12,868 13,467 14,021 14,530 14,994 15,414 15,791 —330,84 —248,82 —166,41 — 83,487 0 151,31 210,70 226,60 1113,6 2077,6 3120,1 4237,8 5426,3 6681.3 7998,0 9373,0 10801 12227 13798 15359 (Н° - Hl/T 7,9951 8,0036 8,0130 8,0236 8,0355 8,0585 8,0685 8,0720 8.2715 8,5452 8,8585 9,1897 9,5266 9,8626 10,193 10,516 10,830 11,132 11.424 11,703 43,984 44,328 44,660 44,982 45,293 45.825 46,026 46,084 48,633 50,782 52,680 54,402 55,988 57,465 58,852 60,162 61,404 62,586 03,7 [3 64,789 35,989 36,324 36,647 36,958 37,258 37.767 37,958 38,012 40,362 42,237 43,822 45,212 46,4E1 47,602 48.659 49,646 50,574 51,454 52,289 53,086 определена Стефепсоиом и Мак-Махопом 113] из экспериментальных значений констант равновесия. Поэтому Гаррпсон и Кобе [10] приняли эту последнюю величину для расчета констант равновесия в интервале от 300 до 1500° К. Вычисленные таким образом величины приведены в табл. 2. Таблица 2 Логарифмы констант и константы равновесия реакции синтеза аммиака 2-+NH3 по Гаррмсону и Кобе [10] Таблица 3 Влияние температуры на процесс синтеза аммиака N2 4- ЗН2—>2NH3 поданным Гар- рисона и Кобе [10] при 200 атм Т°, К 298.16 300 400 500 E00 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 ig а: 2,83062 2,78246 0.75038 —0,52178 —1,39940 —2,04342 —2,53646 —2,92783 —3,24477 —3,50578 —3,72488 —3,91091 —4,07197 —4.21177 К 677 606 5,628 0,3008 0,03987 0,009048 0.002908 0,001181 0,0005692 0,0003121 0,0001884 0,0001228 0.00008473 0,00006141 °с 300 350 400 450 500 550 E00 E50 700 ГШЯ, мол. % 66,0 52,4 39,1 27,9 19,5 13.4 9,36 (),(Ю 4,76 Эти величины хорошо согласуются с экспериментальными данными Габера [7], а также Ларсопа и Доджа [8, 9J, исправленными к идеальному газовому состоянию Стефенсоном п Мак-Махопом [13].
380 Глава XVII Гаррисон и Кобе [10] предложили уравнение зависимости lg К от температуры для реакции синтеза аммиака lg К = _ о,8534О - 1,51049 Т — \—5 — 25,8987 ¦ 10~D Т + 14,8961 • 1(Г' • Т\ B) Это уравнение дает среднее отклонение 0,00055 и максимальное 0,0016 в lg К при вычислениях в интервале от 500 до 1300° К. Ниже мы приводим несколько таблиц, характеризующих влияние различных факторов на процесс синтеза аммиака (табл. 3, 4, 5). Таблица & Таблица 4 Влияние давления на процесс синтеза аммиака по данным Гаррнсона и Кобе [10] N2 + ЗН2 при 500° С Давление, атм 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 NH3, мол. % 10,9 19,5 26,4 32,2 37,2 41,5 45,1 48.4 51.2 53,8 Влияние содержания азота и инертных примесей на процесс синтеза аммиака при 200 атм и 500° С, по Гаррисону и Кобе [10], мол. % Содержание азота в ис- лиднии смиии 5,66 17,4 25 33,3 41,2 50,0 65,0 Содержание NH3 в равновесной смеси 9,45 18,4 19,5 18,7 16,7 14.1 9,11 Содержание икерта в исходной сиаси Na -Ь ЗНа 0 9,5 20,0 33,0 Содержание NH3 в равновесной смеси 19,5 16,0 12,6 8,97 2. СИНТЕЗ СИНИЛЬНОЙ КИСЛОТЫ Синильная кислота используется в качестве исходного сырья в некоторых синтезах, например, при получении нитрила акриловой кислоты С2Н2 (г) + HGN (г) ^ СН2 = GH - С = N (г). (II) Сама синильная кислота в промышленных масштабах получается из метана и аммиака СН4 (г) + NH3 (г) -> HCN (г) + ЗН2 (г). (III) В настоящем параграфе дается термодинамический анализ некоторых реакций синтеза синильной кислоты (табл. 6). Имея в виду, что --^, C) а изменение Ф* потенциала для химической реакции D)
Реакции синтеза аммиака^ синильной кислоты, аминов, нитрилов 381 где АН1 — тепловой эффект реакции при 0°К, записываем R 1 п Кр = - ^г = E) Таблица 6 Термодинамические функции, (H°—H°q) и — (Z0 — Я^/J'дляHCN в идеальном газовом состоянии по Гордону. Цитируется по Цейсу [14, 17] Для вычисления АЯ0° реакции обычно пользуются уравнениями: F) или = AHt-A(Ht-H°q) G) (подробности см. в главе VIII). В данном случае воспользуемся для расчета следующими циф- Т, °К 298,1 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 (я° -н°0) 2210 3127 5125 7314 9658 12120 14690 17340 20060 22830 -(Z°-H°Q)/T 40,824 43,060 46,371 48,913 51,010 52,811 54,399 55,823 57,117 58,306 рами: Соединение Ф* 298,16 (Я° — Я°) АН° HCN Подставляя соответствующие величины в уравнения F) и G), находим 40,824 24,423 38,817 0,5172 2210 2024 2072 251,5 28690 0 0 0 31100 0 0 0 = 298,16D0,824 — 24,423 38,817 - 0,5172) + 28690 = 298,16 D0,724 — 12,211 — 19,408 — 0,5172) + 28690 = = 298,16 ¦ 8,688 + 28690 = 2590 + 28690 = 31280 F) = + 31100 — B210 - г~- — ^ — 251,5) = = + 31100 — B210 — 1012 — 1036 — 251,5) = = 31100 + 89,5 = 31189. Таким образом, для реакции С (графит) + 1/2 Н2 (г) + l/2Nj (г) ->HCN (г). (IV) Тепловой эффект при 0° К равен Л#° = 31189; для последующих расчетов принимаем округленную величину Д#° = 31190. Сводка вычислений дана в табл. 7.
382 Глава XVII Таблица 7 Результаты расчета логарифмов констант равновесия реакции образования синильной кислоты из элементов С (графит) -f 1/2Н2 (газ) -j- 1/2N2 (газ) ^ HCN 2\ °K 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1800 2000 HCN [14] 40,871 43,060 44,846 46,371 47,712 48,913 50,005 51,010 — 52,811 — 54,399 — 55,823 57,117 58,306 H2 [15] 24,465 26,422 27,950 29,203 30,265 31,186 32,004 32,738 33,402 34,010 34,573 35.098 35,590 — — 37,669 f)/T = 0 Na [15] 38,859 40,861 42,415 43,688 44,769 45,711 46,550 47,306 47,994 48,629 49,218 49,768 50,284 — — 52,478 * С [15] 0,5227 0,8245 1,146 1,477 1,810 2,138 2,459 2,771 3,073 3,365 3,647 3,919 4,181 — — 5,37 ЛФ * 8,686 8,5935 8,518 8,449 8,385 8,327 8,269 8,217 — 8,127 — 8,047 — — — 7,863 А Но/Г 103,966 77,975 62,380 51,983 44,557 38,987 34,655 31,190 — 25,991 — 22,27Я — — — 15,595 R In A'p —95,280 —69,381 —53,862 -43,534 —36,172 —30.660 -26,386 —22,973 — —17,864 — —14,226 — — — —7,732 Ь IV —20,823 —15,163 —11,771 — 9,514 — 7,905 — 6,701 — 5,767 - 5,021 — —3,904 — —3,109 — — — — 1,690 Результаты выполненного памп расчета логарифмов констант равновесия реакций: CH4(r)+NH3(r)- >HCN(r)+3H2(r) (III), СО (г) + NHa (r) ->HGN (г) + Н2О (г) (V) приведены в табл. 8. Таблица 8' Логарифмы копстант равновесия реакций образования синильной кислоты из аммиака и метана lg Кщ и аммиака и окиси углерода 7\ °К 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 СН4 [15] 8,7184 5,4899 3,4273 2,0004 0,9529 0,1500 —0,4881 —1,0075 —1,4345 —1,7936 —2,1006 —2,3638 —2,5923 lg/T образования из СО [15] 23,92832 19,12679 16,25296 14,33598 12,96488 11,93188 11,12555 10,47761 9,94451 9,49779 9,11764 8,78999 8,50442 NH3 [10] 2,78246 0,75038 —0,52178 — 1,39940 —2,04354 —2,5364« —2,9278-4 —3,24477 —3,50578 —3,72488 —3,91091 —4,07197 —4,21177 элементов Н2О [15] 39,78717 29,24052 22,88604 18.03208 15,58320 13,28854 11.49733 10,05973 8,88088 7,89633 7,06060 6,34355 5,72047 HCN [14] —20,823 —15,163 —11,771 — 9,514 — 7,905 — 0,701 — 5,767 — 5,021 — — 3,904 — — 3,109 — ]g КП1 —32,42386 -21,40328 — 14,07652 —10,11500 — 6,81448 4,;31Л5Л — 2.35107 — 0,76873 + 1,61448 + 3,32677 1 if ё> т v —7,74661 -5,79965- —4,61614 —3,81790 —3,24317 —2,8078Я —2,19411 —1,78058- —1,48347 Из уравнения (III) следует, что при полном превращении метана и аммиака в равновесной смеси продуктов реакции может быть 25% HCN и 75% Н„.
Реакции синтеза аммиака, синильной кислоты, аминов, нитрилов 383 Пользуясь графическим методом решения (см. главу V), мы нашли, что содержание синильной кислоты в равновесной смеси в этом случае характеризуется следующими цифрами; мол. % HCN 5% 10% 15% 7\ °К 880 960 1025 20% 24% 1120 1260 При осуществлении синтеза синильной кислоты из СО и 1ЧНз по реакции (V) максимальное содержание HCN в равновесной смеси может достичь 50%. Однако тем же методом графического расчета мы нашли, что содержание синильной кислоты при синтезе ее из СО и NH3 по уравнению (V) достигает лишь —5% при 1130° К и —10% при температуре 1500° К. Таким образом практически полное превращение метана и аммиака по уравнению (III) в синильную кислоту может быть достигнуто при температуре порядка 1260° К, тогда как превращение окиси углерода и аммиака в синильную кислоту по уравнению (V) требует применения значительно более высоких температур. Учитывая эти обстоятельства, рациональнее осуществлять синтез синильной кислоты из метана п аммиака.. С практической точки зрения реакция (III) также представляет большой интерес, так как требует применения метана и приводит к образованию HCN и Н2, тогда как реакция (V) требует более дорогого сырья: СО и NH3, а приводит к образованию HCN и Н2О, т. е. водяного пара, который не представляет практической ценности. Синильную кислоту можно получить также п в результате взаимодействия муравьиной кислоты с аммиаком НСООН (г) + NH3 (г) -+ HCN (г) -f 2H2O (г). (VI) Для расчета логарифмов констант равновесия реакции (VI) мы воспользовались данными, приведенными в табл. 8, а также заимствованными из статьи Уанринг [16] (см. графы вторую и третью табл. 9). Таблица 9< Результаты расчета логарифмов констант равновесия реакции (VI), выполненного нами по данным табл. 8 и по Уайрингу [16] 1\ °К 300 400 500 600 700 800 900 1000 НСООН (газ) A Z) —83598 —81388 —79093 —76743 —74361 —71955 —69532 —67101 lg*/ +6,0901 4,4468 3,4573 2,7953 2,3216 1,9657 1,6884 14664 lg ЛГ-yi для реакции НСООН + NPL, — HCN + 4- 2НаО +49,87878 38,12086 31,06556 26,35546 22,98340 20,44684 18,46709 16,87683 Из результатом этого расчета следует, что в широком интсриало температур от 300 до 1000° К реакция (VI) может протекать практически до конца, т. е. с практически полным превращением муравьиной кислоты и аммиака в, синильную кислоту и воду.
¦384 Глава XVII 3. НЕКОТОРЫЕ РЕАКЦИИ СИНТЕЗА НИТРИЛОВ И АМИНОВ Одним из распространенных методов получения нитрилов является метод, основанный на взаимодействии кислот с аммиаком. Синтез нитрилов в этом случае осуществляется по схеме: СН3СООН (г) + NH3 (г) ^CH3COONH4 (r)f (VII) CH3COONH4 (г) ^CH3CONH2 (г) + Н2О (г), (VIII) CH3CONH2 (г) ->CH,CN (г) + Н2О (г). (IX) Реакции аммонолиза кислот при этом можно осуществить в одну или две ступени с применением дегидратирующих катализаторов. При синтезе в две ступени пропускают смесь кислоты и аммиака при повышенных температурах над дегидратирующим катализатором, например, окисью алюминия; при этом протекают реакции (VII) и (VIII), которые можно записать в виде суммарного уравнения СН3СООН (г) + NH3 (г) -> CHjCONHa (г) + НаО (г), (X) т. е. в результате взаимодействия кислоты и аммиака образовавшаяся аммонийная соль дегидратируется и в качестве продукта реакции получается соответствующий амид. Далее, во второй ступени, при пропускании амида над дегидратирующим катализатором происходит отщепление еще одной молекулы воды по уравнению (IX) с образованием нитрила. Возможно, однако, осуществление этого процесса и в одну ступень по схеме СН3СООН(г) + NH3(r)-*CH3CN(r) + 2НаО(г). (IX) С практической точки зрения большой интерес представляют реакции прямого взаимодействия олефинов с аммиаком по схеме С2Н4 (г) + NH3 (г) -*CH3CN (г) + 2Н2 (г) (XII) или ацетилена с аммиаком С2Н2 (г) + NH3 (г) ^CH3-CN (г) + Н2 (г) (XIII) и ацетилена с синильной кислотой С2Н2 (г) + HCN (г) ^CH2 = CH-CN (г). (XIV) Представляют также практический интерес реакции взаимодействия нитрилов с формальдегидом по схеме CH3CN (г) + СН2О (г) -^CH2=CH-CN (г) + Н,0 (г) (XV) или CH3-CH2-CN (г) + СН2О (г) ^CH2=C-CN (г) + Н2О (г) СН3 а) Синтез нитрилов из аммиака и жирных кислот. Как уже было показано во втором параграфе настоящей главы, при взаимодействии муравьиной кислоты с аммиаком в интервале
Реакции синтеза аммиака, синильной кислоты, аминов, нитрилов 385 300—1000° К равновесие реакции (VI) практически полностью сдвинуто вправо (при 300° lg К = +49,87878, а при 1000° К lg К = +16,87683). Поэтому нет нужды делать количественный расчет констант равновесия реакций взаимодействия аммиака с уксусной и более высокомолекулярными кислотами, так как и без расчета ясно, что и в этом случае реакции образования нитрилов из аммиака и жирных кислот при атмосферном давлении и температурах порядка 300—1000° К будут протекать практически до конца. б) Синтез аминов и нитрилов из олефинов и аммиака. Насколько нам известно, в литературе не опубликовано статей, в которых сообщалось бы об осуществлении синтеза аминов посредством прямого взаимодействия олефинов и аммиака C2H4(r) + NHa(r)-»C2H5NHa(r), (XVII) хотя и имеются отдельные патенты, содержащие указания на возможность осуществления подобного синтеза. В 1936 г. Д. М. Рудковский [2] вычислил по приближенному уравнению Нериста логарифмы констант равновесия реакций образования зтил амина, пропил амина, изоамиламина, вторичного бутил амина и нормального бутиламина из аммиака и олефинов для интервала 25—300° С. Автор пришел к выводу, что прямой синтез этиламина из аммиака и этилена может быть осуществлен в указанном интервале температур с хорошими выходами, достигающими —50%, под давлением 100 атм и выше. Синтез пропиламина и более высокомолекулярных аминов также может быть осуществлен с выходами —100—50% даже при атмосферном давлении. Нами была сделана попытка осуществить термодинамический анализ реакций синтеза аминов из олефинов и аммиака. Для этой цели мы воспользовались методом «структурных групп» [19]. Однако при этом были получены результаты, находящиеся в некотором противоречии с результатами расчета Рудковского [2]. Поэтому, по-видимому, впредь до получения новых экспериментальных или расчетно-теоретических данных о термодинамических функциях аминов, более точное решение задачи невозможно. Термодинамические функции ацетонитрила (метилцианида) содержатся в статьях Цейс [17] и Гюнтард и Ковальтс [18]. Для расчета логарифмов констант lg Кхи и констант Кхп равновесия реакции образования ацетонитрила из этилена и аммиака (XII), мы воспользовались данными Цейс [17] для ацетонитрила, Россини и др. [15] для этилена и Гар- рисона и Кобе [10] для аммиака. Результаты нашего расчета помещены в последних двух графах табл. 10. Для вычисления глубины конверсии этилена и аммиака в ацетонитрил при различных условиях вводим следующие обозначения: Наименование реагентов Количество молей в исходной в равновесной смеси смеси C2H4 NH3 CH3CN н2 п т 0 0 п — х т—х X 2х 25 Заиаз 119.
386 Глава XVII Таблица Ю Результаты расчета констант равновесия реакции (XII), выполненного нами по данный [10], [15] и [18] т», к 300 400 500 600 700 800 900 1000 CH3CN [18] 24110 25630 27260 29000 30800 32600 34500 36300 lg*/ -17,5641 -14,0036 -11,9153 -10,5632 — 9,6162 — 8,9059 — 8,3778 - 7,9334 HKf СаН4 [15] —11,8781 - 9,6571 - 8,4119 — 7,6193 — 7,0797 — 6,6903 — 6,3996 — 6,1738 NH3 [10] 2,78246 0,75038 —0,52178 — 1,39940 -2,04342 —2,53646 —2,92783 -3,24477 —8,46846 -5,09688 —2,98162 -1,54450 -0,49308 +0,42086 +0,94963 4-1,48517 *хп 3,4 ¦ ю-; 7,0 -ю-; 1,043 ¦ 10~i 2,85 ¦ 10-f 3,22 -10" 2,64 8,90 30,4 Парциальные давления: C2H4 NH, ... . Pmtm = NUa n-\-m \-x xP CH3CN .... Л:НзСН = - H2.... p.T = — Константа равновесия 4- m 4- x и после подстановки: Kx = (п-\-т + х) (п — х) {т — х) ' а при п = m = 1 (8) 0) где Р — общее давление в системе, атм* Результаты расчета по уравнениям (8) и (9) помещены в табл. 11. Нитрилы с двойной связью в цепи, типа нитрила акриловой кислоты представляют особый практический интерес, так как являются исходным сырьем в производстве высокополимерных пластиков. Реакция (XIV) С2Н2 (г) + HCN (г) ~*СНЯ = СН—CN (г) в широком интервале температуры от 300 до 1000° К может протекать практически до конца, так как по нашим расчетам для этой реакции при 300° К lg К = +39,665 и при 1000° К lg К = +5,962.
Реакции синтеза аммиака, синильной кислоты, аминов, нитрилов 387 Таблица 11 Температуры, необходимые для достижения заданной конверсии этилена при различных соотношениях л : т н под давлением 1, 10, 100 и 200 атм, вычисленные нами по данным табл. 10 и по уравнениям (8) и (9), °К Конверсия, мол. % 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 ГJ3 590 646 6% 746 802 866 958 и = 1; т = 1 10 682 756 823 892 968 1054 — — 100 802 800 998 1090 ¦ Давление, атм 200 850 961 1062 — — — — — 1 — 524 542 569 585 622 664 702 п=1; 10 541 581 620 658 687 724 760 831 т = 9 100 544 616 672 720 760 810 861 906 1006 200 564 643 702 758 804 856 90f> 978 В патентной литературе имеются указания па возможность осуществления реакций: CH3GN (г) + СН2О (r)->CHa = CH-CN (г) (XV) и СН3—СН2—CN+CHaO (r) ->CH2=C-CN (r), (XVI) СН3 т. е. реакций образования нитрилов акриловой и метакриловои кислот. Имея ввиду возможную перспективность указанных реакций с точки зрения их практической реализации в промышленности, мы вычислили для них логарифмы констант равновесия по методу «структурных групп» [19] (см. главу VIII); результаты этих вычислений приведены в табл. 12. Таблица 12 Логарифмы констант равновесия реакции (XV) и (XVI) Т, °К 300 400- 500 «00 700 800 900 1000 Реакция Наш расчет 3,139 2.406 1,990 1,702 1,373 — — ¦1,291 (XV) Расчет Якушкимл [20] .,837 2,984 2,499 2,190 1,981 1.829 1.71 Г) 1,024 Реакция (XVI) Наш расчет 45,630 4,252 3.400 2,826 2,467 — — +1,799 При вычислении мы воспользовались данными для lg AyH 0 из работы Россини и др. [12]; остальные значения lg Kf для «структурных групп» взяты из статьи [19]; в пашем расчете не учтены значения чисел симметрии, 25*
388 Глава XVII В третьем столбе табл. 12 помещены величины lg К, вычисленные М. И. Якушкиным [20] на основании более точных данных. в) Синтез аминов из спиртов, альдегидов, хлор-алкилов-и аммиака. Как известно, амины можно получить посредством взаимодействия спиртов и хлоралкилов (или бром- алкилов) с аммиаком по схеме: СН3ОН (г) + NH3 (г) ->CH3NH2 (г) + Н2О (г) (XVII) СН3 (CHt)nOH (г) + NH3 (г) ->СН3 (CH2)nNH2 (г) + Н2О (г) (XVIIa) и соответственно: СН3С1 (г) + NH3 (г) ->CH3NH2 (г) + НС1 (г) (XVIII) СН3 №)rtCl (г) + NH3 (г) ->СН3 (CH2)n-NH2 (г) + НС1 (г). (XVIIIa) Наконец, имеются указания в патентной литературе на возможность синтеза аминов из альдегидов и аммиака по схеме: СН2О (г) + NH3(r) + H2(r)^CH3NH2 (г) + Н2О (г) (XIX) СН3 (CH2)ftCHO (г) +NH3 + Н2 (г) -> ->СН3 (СНа)п + , -NH2 (г) + Н2О (г). (Х1Ха) Ориентировочная оценка термодинамической вероятности осуществления этих реакций может быть произведена на основании выполненного нами расчета, результаты которого сведены в табл. 13. Анализ табличного материала показывает, что выход аминов при взаимодействии аммиака со спиртами или хлоралкилами может достигать 80% и выше при температурах 700° К и ниже. Таблица 13 Логарифмы констант равновесия реакций синтеза аминов из спиртов« альдегидов, хлоралкилов и аммиака, вычисленные нами по методу «структурных групп» [19] т, °к 300 400 500 600 700 800 900 XVII 3.603 2,713 2,144 — 1,762 — — 1 XVIIa эеакции XIX Логарифмы констант lg UT 1,443 0,950 0,703 0,537 — — — 12,229 — — — — 3,069 — XlXa 7,402 3.880 — 0,397 Реакция альдегидов аммиака и водорода по схеме (XlXa) даже при атмосферном давлении может протекать практически до конца, т. е. с выходом аминов около 100%, в широком интервале температур C00—800° К). В заключение отметим, что впредь до получения более достоверных экспериментальных или расчетных данных о термодинамических функциях, результаты расчетов и выводы, приведенные в третьем параграфе
Реакции синтеза аммиака синильной кислоты^ аминов, нитрилов настоящей главы, в первом приближении могут быть распространены и на реакции циклических соединений. Например, для реакции —СН,ОН \/ -CHaNHa +нао, (XX) \/ имея ввиду выводы, вытекающие из метода «структурных групп» [19] и метода «однотипных реакций» [1] (см. главу VIII), можно принять, что стр. ЛИТЕРАТУРА 1. В А. Киреев. Курс физической химии. Госхимиздат, Москва A955), 468. 2. Д. М. Р у д к о в с к и й. Материалы по крекингу и химической переработке его продуктов. Труды опытно-исследовательского завода Химгаз. Вып. III, 197 A936). - - - " VanOrdt. Z. anorg. Chem. 43, Ш A904). Van О г d t. Z. anorg. Chem. 44, 341 A905). Le Hossingnol. Ber. 40, 2144 A907). Le Rossingnol. Z. Elektrochem. 14, 181 A908). F. J 0 s t. Zs. anorg. Chem. 57, 414 A908). W. N ernst. Zs. Elektrochem. 13, 521 A907). F. H aber и др. Zs. Elektrochem. 20, 597 A914); 21, 128 A915); 21, 191 <1915); 21, 206 A915); 21, 228 A915); 21, 241 A915). 8. A. T. Larson, R. L. Dodge. J. Am. Ch. Soc, 45, 2918A923). 9. A. T. Larson. J. Am. Ch. Soc. 46, 367 A924). 10. R. H. Harrison, K. A. Kobe. Chem. Progr. 49, 349 A953). 11. F. D. R 0 s s i n i и др. «Selected Values of Properties of Hydrocarbons», Bur. Stand, circ. 461 A947). 12. F. D. R 0 s s i n i и др. «Selected Values of Chemical Thermodynamic Pro- Nat. Bur. Stand. Circ. 500 A952). С С. S t e p h e n s о n, H. O. Me M a h о п. J. Am. Ch. Soc. 61, 437 4. 5. 6. 7. F. Haber, G. F. H a b e r, G. F. Ha ber, R. F. H a b e r, R. J 0 s t. Zs. Nat. perties», 13. A939). 14. 15. H. Z e i s e. Zs. Elektrochem. 48, No 9, 476—509 A942). F. D. Rossini, K. S. P i t z e r, R. L. А г n u t t, R. M. G. С Pimente 1. «Selected Values of Physical and Thermodynamic of Hydrocarbons and Related Compounds». Carnegie Press A953). 16. W. Waring. Chem. Revs. 51, 171 A952). 17. H. Zeise. Zs. Electrochem. 48, No 12, 693—714 A942). 18. H. N. Gunthar d, E. К о v a 1 t s. HeJv. chim. Acta. 35, 1190 19. R e m 0 1 о С i 0 1 a. Ind. Eng. Chem. 49, 1789 A957). 20. Якушкин М. И. Журн. «Хим. пром-сть» № 7, стр. 21 A959). Braun, Properties A952).
ГЛАВА XV 111 РЕАКЦИИ ГИДРОГАЛОИДИРОВАНИЯ Число работ, посвященных экспериментальному определению констант равновесия реакций гидрогалопднроваппя (т. е. присоединения галоидоводородов, например HCI, к непредельным углеводородам), весьма 'Невелико. Одна из ранних работ A935) в этой области принадлежит Д. М. Руд- ковскому, А. Т. Трифелю и А. В. Фросту [1], которые исследовали равновесие реакции С2Н4(г) + НС1(г)->С2Н5С1(г). (I) Почти двадцать лет спустя A953) Лейн, Линпет, Освин [2] повторили измерения констант равновесия реакции гидрохлорирования этилена, а также измерили константы равновесия реакции гидробромпроваиия этилена. Мы обнаружили в литературе еще несколько аналогичных работ, в частности работ по измерению констант равновесия гидрохлорирования изобутилена 13, 4, 5, 6]. В настоящей главе дается краткий литературный обзор экспериментальных работ в этой области, а также термодинамический анализ этих, важных с практической точки зрения реакций, на основе расчетных теоретических данных. 1. РЕАКЦИИ ГИДРОГАЛОИДИРОВАНИЯ ЭТИЛЕНА Д. М. Рудковский, А. Т. Трифель и А. В. Фрост 11] исследовали равновесие реакции гидрохлорпрования этилена С2Н4(г) + НС1(г)^>С2Н5С1(г) (I) при атмосферном давлении в газовой фазе, в интервале температур 170— 230° С lg * = 4,96 - ^ . A) В шестой и седьмой графах табл. 1 сопоставляются средние значения логарифмов констант равновесия, полученных на основе экспериментальных измерений (шестая графа) с вычисленными по уравнению A), предложенному Рудковским с соавторами (седьмая графа).
Реакции еидроеалоидирования 391 Таблица 1 Средние величины констант равновесия реакции гидрохлорирования этилена, по данным Д. М. Рудковского, А. Г. Трифеля и А. В. Фроста [1] т, °с 170 200 230 т, °к 443,1 473,1 503,1 К- Синтез 0,0235 0,131 pc,iu' pi рс„н,с Разложение 0,0189 0,0647 0,133 НС1 1 Среднее 0,0212 0,0647 0,132 lg* -1,674 -1,189 —0,879 lg К по уравнению A) -1,650 -1,210 —0,860 Лейн, Липнет, Освин [2] экспериментально определили константы равновесий реакций С2Н4 (г) + HGI (г) -> С2Н5С1 (г) (I) С2Н4 (г) + НВг (г) -> С2Н5Вг (г) (II) проточным методом с применением хлористого железа на древесном угле в качестве катализатора для реакции (I) и трехбромистого висмута на угле для реакции (II). Таблица 2 Логарифмы констант равновесия реакций гидрогалоидирования этилена, по Лей ну и др. [2] Реакция С2Н4 (г) Н- HG1 (г) -у С2И5С1 (г) т, °к 449,5 460,8 470,6 481,1 491,0 lg К опыт 1,519 1,306 1.133 0,937 0,760 Ig -AT расчет 1,490 J.294 1,121 0,946 0,787 С2П4 (г т°к 515,3 533,2 547,9 560,4 573,0 Реакция + НВг (г) -> С2Н5Вг (г) )gK опыт 1,301 0,987 0,756 0,602 0,431 Ig К расчет 1,248 0,988 0,778 0,608 0,444 Из данных равновесия реакции (I) в интервале 449—491° К (табл. 2) авторы [2] вывели следующее уравнение а для реакции (II) 2,303 lg # = i^-31,67, 2,303 B) C) 2. РЕАКЦИИ ГИДРОГАЛОИДИРОВАНИЯ ИЗОБУТИЛЕНА Равновесие между олефинами и галоидоводородными кислотами было исследова|НО в ряде старых работ; в частности равновесие между изобути- леном и бромистым водородом было изучено в работе Брюннель [31. Однако в настоящем параграфе мы приведем только более достоверные и поздние данные.
392 Глава XVIII Кистяковский и Штауфер [4] исследовали равновесие реакций: шо-С4Н8 (г) + НС1 (г) -> С4Н9С1 (г), (III) шо-CJls (г) + НВг (г) -> С4Н9Вг (г) (IV) в газовой фазе, а также кинетику термического разложения третичных бутилхлорида и бутилбромида на олефин и хлористый и бромистый водород, соответственно (табл. 3). Таблица 3 Равновесие между хлористым водородом, иаобутилеиом и третичным бутилхлоридон, по данным Кистяковского и Штауфера [4] № опыта*) id и ы 4rf bd 6d Id 8d 9d 10a Ha T, °K 361.3 364.9 368,0 377.4 380.4 381,4 415,0 415,2 421.3 509,5 510.4 P, MM 263.5 265,8 280,0 287,5 290,8 209,6 228,9 288,0 340,6 414,9 484,6 К, атм i 284 234 194 110 92,0 80,1 14,1 13,7 10,6 0,284 0,256 igK 2,453 2,37 2,288 2,041 1,964 1,904 1,15 1,137 1,026 —0,547 —0,591 *) a — равновесие достигнуто со стороны синтеза, Ь — то же, со стороны распада. Оставляя в стороне детали экспериментальной части работы, мы ограничимся здесь констатацией полученных конечных результатов. На основании своих экспериментальных данных авторы [4] предложили уравнения зависимости логарифма константы равновесия и свободной энергии от температуры: 171Q0 AZ=— 17100 + 36,1 Т. D) E) В 1951 г. Хоулетт [5] опубликовал статью, в которой приведены результаты измерений констант равновесия реакции (III) в интервале 61-175° С (табл. 4). Хоулетт [5] предложил уравнение несколько отличающиеся от уравнений Кистяковского: AZ = — 17700+37,8 Т. G) В недавней работе A958 г.), Д. Н. Андреевский, Б. А. Кренцель и A.B. Топчиев [6] произвели термодинамический расчет для реакции (III) по молекулярным и спектроскопическим данным; результаты их расчета приведены в табл. 5.
Реакции еидроеалоидирования 393 Таблица Равновесие между хлористым водородом, и зобу ти леном и третичным бутилхлоридом по данным Хоулетта [5] т, °к 334.1 349.9 356.6 373,2 384.0 388,7 392,3 404,8 410.6 428,3 448,2 Число опытов 2 3 5 5 4 1 1 2 3 7 1 ¦^средн 2590 506 397 127 60,4 54,2 40,8 19,1 12.9 5,97 2.10 Ig К 3,414 2,704 2,599 2,104 1,781 1,734 1,611 1.281 1,111 0,776 0,322 Таблица 5 Результаты расчета Д Z, Ig К и К по Д. II. Андреевскому [6] и сопоставление их с экспериментальными данными для A Z по Кистяковскому [4] г, °к 298,0 300 350 400 450 500 A Z по Андреевскому и др. [6] —6400 —6300 —4500 —2700 — 900 4- 800 lg* 4,675 4,61 2.86 1,47 0,45 -0,48 К 4,7 • 10* 4.08 ¦ 104 730 29,7 2.78 0,33 Д Z по Кистяковскому [41 -6334 —2660 4-950 Анализ экспериментальных данных, приведенных в табл. 3 и 4, показывает, что они в общем хорошо согласуются друг с другом и с результатами теоретического расчета lg К для реакции (III), выполненного Д. Н. Андреевским, Б, А. Кренцель и А. В. Топчиевым [6], поэтому с большой степенью приближения для практических целей можно пользоваться данными о составе равновесной смеси, вычисленными Д. Н, Андреевским с соавторами [6] (табл, 6). Таблица в Состав равновесной смеси для реакции 4Hfl (r)-fHCl (г) ->третичн.-С4Н0С по Д. Н. Андреевскому и др. [6], мол. % т, °к 298,16 350 400 450 500 Давление 1 am мэо-С4На 0,46 3,56 15,3 34,0 46,9 НС1 0,46 3,56 15,3 34,0 46,9 трет.-CiHgCJ 99,08 92,88 69,4 32,0 6,2 Давление 20 am ueo-C4Ha 0,1 0,82 4,0 11,7 26,8 HCl 0,1 0,82 4,0 11,7 • 26,8 трет.-С4Н9С1 99,8 98,36 92,0 76.6 46
394 Глава XVIII Как уже было отмечено выше, Кистяковский и Штауфер [4] исследовали равновесие реакции между бромистым водородом, изобутиленом и третичным бутилбромидом. Экспериментальные данные этих авторов суммированы в табл. 7. Таблица 7 Равновесие между бромистым водородом, изобутилеыом и третичным бутилбромидом, по данным Кистяковского и Штауфера [4J N° опыта \2ad Пас1 lid 15ad Hid Ш lSd Ш 20d 21 d 22d 23d 2Ы 25a 26a 21d 28d 29d :m Ш 2,2d %M 34a 35^ Збд 37a 38a T, °K 375,0 380,8 382,8 384,8 386,3 400,2 401,7 402,0 405,9 409,2 410,3 410,7 426,0 443,2 445,9 471,1 473,6 473,6 475,6 475,8 477,8 479,4 482,9 508,5 514,2 515,1 531,7 P, MM 297,7 278,8 157,4 306,5 190,0 119,2 117,7 115.8 116,6 119,5 132,3 163,0 133,9 127,1 132,6 163,2 161,2 164,1 226,9 165,9 228,1 228,2 251,5 189,4 303,8 301,8 218Д K, am-1 440 385 443 410 332 130 142 129 118 88,4 97,5 82,0 37,4 11,8 9,94 4,21 4,14 3,94 3,25 3,49 3,07 3,05 2,45 1,32 0,724 0,821 0,438 Ig* 2,643 2,585 2,646 2,613 2,521 2,114 2,152 2,110 2,072 1,946 1,989 1,914 1,573 1,072 0.997 0,624 0,617 0,595 0,512 0,543 0,487 0,484 0,389 0,121 -0,140 —0,086 —0,358 *) См. табл. 3. Зависимость \gK и A Z от температуры для реакции шо-С?1в (г) + НВг (г) -> третич.-С4Н9Вг (г) (IV) Кистяковский и Штауфер [4] выразили следующими уравнениями (8) (9) ,58 Г "'"' A Z = — 18900 + 37,2 Т. 3. РЕАКЦИИ ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА Юкио Микава [7] на основе молекулярных констант и спектроскопических данных для ацетилена, хлористого водорода, винилхлорида и дихлорэтана (см. главу XIX) вычислил константы равновесий реакций (табл. 8):
Реакции гидрогалоидирования 395 Таблица 8 Константы равновесия реакций (V), (VI) гидрохлорирования ацетилена и винплхлорида, по Юкио Мпкава [7] т, °к 300 350 400 450 500 550 600 E50 700 800 900 1000 1200 1600 2000 К для реакции (V) 4,375-КI1 1,094-10» 1,184-Ю7 3,388 • К.M 1,950- КL 1,860 ¦ 103 2,649-102 4,900 ¦ 10 1,19E- 10 1,152 1,866-10"" 4.410-10 4,984 • 10-' 3,288- 10"' E.531 -11Г5 К для реакции (VI) 6.135-102 2.0E1 ¦ 10 1,E05 2,108- 10-1 4.47E • 10-i 1,215-10~2 4,137-К)-3 1,E71 -Ю-'* 7,584 ¦ КГ * 2,154-Ю-' 8,112-10 ' 3,E80 • 1()-J Таблица 9 Количества молей ацетилена 1 — х—?/; хлористого нодорода а — х — 2у\ винилхлорида х; дихлорэтана ?/, вычисленные; Юкио Микава [7] по уравнениям A0) и (И) 1\ °К 350 450 500 а 1,1 1,5 5,0 1.1 1.5 5,0 1.1 1.5 5,0 1-х— у 1,63 -i0~l 1,21 • 10"J 7,34 • Ю-1 * 3,77 ¦ Ю- 9,10-Kl"li 3,17 • 10~() 5,63 • 10~3 1,60-Ю^ 6,03 ¦ IQ"' а — х — 2у Ml • 10~3 4,20-Ю2 3,06 8,34 • 10-J 4,37 • 10 3,85 1,04-10" 4,98 - 10 3,99 X 0,05 -1 (Г \ 5.43 • ю-; 6,05 ¦ 10~? 9,83 • 10 9,37 • 10 8,51 • 10 0,93 • ю-; 9,04-10 9,90 • 10 У 9,49 • 10~2 4,57 • КГ* 9,40-10 1,06-10~2 6,27 • 10~2 1.49-10- 1,14 -КГ-* 4,01 • 10"; 9,62-10^ Таблица 10 Состав раввовеснон смеси при гидрохлорировании ацетилена, вычисленный нами по данным Юкио Микава [7], приведенный в табл. 9, мол, % 71, °К 350 450 500 а 1,1 1,5 5,0 1,1 1,5 5,0 1.1 1,5 5,0 С2Н2 J ,47 - 10—2 1,16 • 10~6 1,8 -1(Г" 3,48 • 10 6,32 - 10~4 6,53 • 10 0,51 0,11 1,33- 10"- HGI 0,51 4,1 75,38 7,7 30,4 79,36 9,4 33,24 79,95 СИ2 = GIIC1 90,03 52,06 1,49 90,7 65.18 17,54 89,9 66,35 19,84 СН3СНС12 9,44 43,81 23,15 1,53 4,3E 3,07 0.1 0,27 0,19
396 Глава XVIII С2На (г) + НС1 (г) -> СН2 = СНС1 (г); СНа = GHG1 (г) + HG1 (г) -> СНа - СНС12 (г). (V) (VI) Для расчета состава равновесий смеси принимаем следующие условия: Наименование компонентов С2Н2 HG1 СН2=СНС1 ОН.,—СНС1, тогда: Количество молей в исходной смеси в равновесной смеси V 1 а 0 0 1 + fl а — х — 2у) 1 - х -у а — х — 2у х у = 1 + а — ^ — К f Пользуясь данными табл. 9, мы вычислили состав равновесной смеси ацетилена, хлористого водорода, винилхлорида и дихлорэтана при температурах 350, 450 и 500° К и атмосферном давлении, имея ввиду, что: A — Ж—1/) 100 -г-т———~ZTb молярный процент ацетилена; (а — х— 2у) 100 j— ^ молярный процент хлористого водорода; fx -100 а — х — 2у — молярный процент винилхлорида; 100 1 + а — х — 2у — молярный процент дихлорэтана. 4. ГЛУБИНА КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ ПРИ ГИДРОГАЛОИДИРОВАНИИ На основании экспериментальных и расчетно-теоретических данных о равновесии реакций гидрогалоидирования, приведенных в предыдущих параграфах настоящей главы, мы произвели расчет логарифмов констант равновесий реакций I—VI для интервала 300—700° К; результаты этого расчета помещены в табл. 11. Пользуясь данными табл. 11, мы вычислили глубину конверсии для реакций I—VI; результаты этого расчета помещены в табл. 12.
Реакции гидрогалоидированил 397 Таблица 11 Логарифмы констант равновесий реакций гидрогалоид ирования (I—VI) 300 350 400 450 500 550 600 700 C2H4+HCl-> -+C no[l] 4,79 3,40 2,35 1,54 0,89 0,36 — 2H5CI no [2] 5,70 3.90 ' 2,54 1,49 0,65 0,06 -0,61 -1.51 t «- CD a T [2]П 7,10 5.10 3,61 2,45 1,51 0,75 0,12 —0,88 мво-С4Нв -f HCl -> —> третичн.-С4НвС1 [4]П 4.56 2,78 1,44 0,41 —0,42 —1,10 —1,67 —2.56 g[6]n 4,61 2,86 1,47 0,45 -0,48 — — — 4,63 2.78 1,40 0,33 —0,43 -1,24 -1.82 -2,74 ^^ Eh U ft Д 1 [4]V 5,63 3,67 2,19 1.05 0,13 и И if et &< !7]V 11.641 9,040 7.074 5,530 4,290 3.271 2,423 1,078 et и 5 tea ll _L L° [7Г 2,779 1,314 0,206 -0,658 -1,349 Глубина конверсии в процентах при гидрогалоидировании; вычислено нами по данным табл. 11 Таблица 12 т, °к 300 350 400 450 500 550 €00 700 [1] 100 98 93,3 83,0 I [2] 100 98,8 94,6 82,5 57,2 2У,3 II [2] 100 100 98,4 94,0 82.fi 61,2 34,5 [4] 100 95,9 81,3 47,1 15,2 — — — III [6] 100 96.3 82,8 49,0 13,4 — — [5] 100 95,9 80,5 43,7 14,5 — — IV [4] 100 98,5 92,0 71,5 34,9 — — V [7] 100 100 100 100 100 97,7 93,9 72,2 VI [7] 95,5 78,5 38,0 8,2 2,1 Ф p о с т. Украшеь- 21в, ЛИТЕРАТУРА 1. Д. М. Р у д к о в с к и й, А. Г. Трифель, А. В. кий Хемичныи Журнал, том X, книга 3, 277 A935), 2. М. R. Lane, J. W. Linnet, H. G. О s w i n. Proc. Roy. Soc. N° 1126, 361-374 A953). 3. Brunei. Jour. Am. Chem. Soc. 39, 1978 A917). 4. G. B. Kistiakowsky, С. Н. Stauffer. Jour. Am. Chem. Soc. 165 A937). 5. К. Е- Howlett. Jour. Chem. Soc. A951), 1409—1412. 6. Д. Н- Андреевский, Б. А. Кренцель, А. В. Топчиев. Доклады АИ СССР 118, № 5, 931-934 A958). 7. YukioMikawa. Jour. Chem. Soc. Japan- 73, № 2, 79 A952). 50,
ГЛАПЛ XIX СВОДКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ВЫЧИСЛЕННЫХ ВЕЛИЧИН ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ В настоящей главе приведена сводка экспериментальных и вычисленных величин термодинамических функций, необходимых при расчетах равновесий химических реакций. Сводка составлена по данным, опубликованным в литературе до 1958 г. включительно. В главу включены следующие разделы: Раздел I. Термодинамические функции атомов и простых молекул. Раздел II. Термодинамические функции углеводородов. Раздел III. Термодинамические функции органических соединений, содержащих азот. Раздел IV. Термодинамические функции органических соединений, содержащих кислород. Раздел V. Термодинамические функции органических соединений, содержащих серу. Раздел VI. Термодинамические функции органических соединений, содержащих галоиды. Раздел I. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ П настоящий раздел включены термодинамические функции атомов, а также простых молекул, содержащих Н, В, С, Si, N, P, As, Sb, О, S, F, Cl, Br, J. Данные для углеводородов приводятся в разделе II в следующем порядке: 1. Алкаиы — парафиновые углеводороды. 2. Алкены — олефиновые углеводороды. 3. Алкипьг — ацетиленовые углеводороды. 4. Диеновые углеводороды. 5. Алкилбензолы. 6. Циклопарафины. 7. Бициклические углеводороды. Термодинамические функции приведены в следующем порядке: ^Т — функция теплосодержания, I — функция свободной энергии, S° —энтропия, Ср — теплоемкость, Д#У—тепловой эффект образования из элементов, AZ/ — свободная энергия образования из элементов, lg Kf — логарифм константы равновесия реакции образования из элементов.
Таблица 1 Функция теплосодержания (Н° — Н 0)/Т одноатомных газов кислорода, водорода, азота и углерода [3] Соединение (одноатомный газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Теплосодержание (Я°—#о)/7\ ккал/град - моль 1250 Кислород . . Водород . . Азот .... Углерод . . О Н N С 5,3910 4,9680 4,9680 4,2284 5,3901 4,9680 4,9680 5,2269 5,337? 4,9680 4,9680 5,1644 5,2907 4,9680 4,9680 5,1262 5,2528 4,9680 4,9680 5,1005 5,2221 4,9680 4,9680 5,0819 5Д97О 4,9680 4,9680 5,0679 5,1763 4,9680 4.9680 5,0570 5,1588 4,9680 4,9680 5,0482 5,1440 4,9680 4.9680 5,0410 5,1313 4,9680 4,9680 5,0350 5,1256 4,9680 4,9680 5,0324 Соединение (газ одноатомный) Формула Температура, °К 1300 1400 1500 1750 2000 2250 2500 2750 30(Ю 3500 4000 4500 5000 Теплосодержание (Я°—Н^/Т, кал/град ¦ моль Кислород . . Водород . . Азот .... Углерод . . О Н N С 5,1203 4,9680 4,9680 5,0301 5,1107 4,9680 4,9680 5,0259 5,1022 4,9680 4,9680 5,0223 5,0848 4,9680 4,9680 5,0163 5,0714 4,9680 4,9681 5,0137 5,0610 4,9680 4,9683 5,0147 5,0530 4,9680 4,9689 5,0190 5,0470 4,9680 4.9702 5,0262 5,0429 4,9680 4,9726 5,0360 5,0398 4,9680 4,9829 5,0616 5,0430 4,9680 5,0033 5,0918 5.0516 4,9680 5,0362 5,1238
Таблица 2 Функции свободной энергнн — B° — Но)/Т одноатоывых газов кислорода, водорода, азота в углерода от 298,16 до 5000° К, пал/град• моль*) [3] Соединение (газ одноатомный) Кислород . . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула О Н N С Температура, °К 0 о о о о 298,16 33,0779 22,4247 31,6467 32,5227 300 33,1109 22,4552 31,6772 32,5648 400 34,6543 23,8844 33,1064 34,0591 500 35,8401 24,9930 34,2150 35,2071 600 36,8012 25,8987 35,1208 36,1303 700 37,6086 26,6646 35,8867 36,9241 800 38,3041 27,3279 36,5500 37,6017 900 38,9151 27,9131 37,1352 38,1980 1000 39,4595 28,4365 37,6586 38,7303 1100 39,9504 28,9100 38,1321 39,2111 1200 40,3974 29,3422 38,5643 39,6494 1300 40,8078 29,7399 38,9620 40,0523 1400 41Д869 30,1081 39,3302 40,4249 1500 41,5391 30,4508 39,6729 40,7715 Соединение (газ одно- атомный) Кислород . . Водород . . . Азот Углерод . . " Формула 0 Н N С 1000 39,4595 28,4365 37,6586 38,7303 1250 40,6068 29,8042 38,7672 39,8550 1500 41,5391 30,4508 39,6729 40,7715 1750 42,3246 31,2170 40,4387 41,5455 2000 43,0027 31,8803 41,1021 42,2151 Температура, °К 2250 43,6025 32,4655 41,4387 42,8057 2500 44,1322 32,9889 42,2108 43,3342 2750 44,6135 33,4624 42,6844 43,8129 3000 45,0524 33,8947 43Д170 44,2506 3500 45,8295 34,6605 43,8841 45,0288 4000 46,5026 35,3239 44,5507 45,7066 4500 47,0970 35,9090 45,1418 46,3082 5000 47,6299 36,4325 45,6747 46,8496 *) Все цифры таблицы ео знаком минус.
Таблица 3 S1 5 Соединение ~ (газ одно- ^ атомный) Кислород . . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула О Н N С Энтропия S > одноатомных газов: кисторода , водорода, азота и углерода [3], къ.г/град • мулъ Температура, °К 0 0 0 0 0 298,16 38,4689 27,3927 36,6147 37,7611 300 38,5010 27,4232 36,6452 37,7917 400 39,9915 28,8524 38,0744 39,2235 500 41,1308 29,9610 39,1830 40,3333 600 42,0540 30,8667 40,0888 41,2308 700 42,8307 31,6326 40,8547 42,0060 800 43,5011 32,2959 41,5180 42,6696 900 44.0914 32,8811 42,1032 43,2550 1000 44,6 L83 33,4045 42,6266 43,7785 1100 45,0944 33,8780 43,1001 44,2521 1200 45,5287 34,3102 43,5323 44,6844 1300 45,9281 34,7079 43,9300 45,0824 1400 46,2976 35,0761 44,2982 45,4508 1500 46,6413 35,4188 44,6409 45,7938 Соединение (газ одноатомный) Кислород . . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула О Н N С Температура, °К 1000 44,6183 33,4045 42,6266 43,7785 1250 45,7324 34,7722 43,7352 44,8874 1500 46,6413 35,4188 44,6409 45,7938 1750 47,4094 36,1850 45,4057 46,5618 2000 48.0741 36,8483 46,0702 47,2288 2250 48,6635 37,4335 46,4070 47,8204 2500 49,1852 37,9569 47,1797 48.3532 2750 49,6605 38,4304 47,6546 48,8391 3000 50,0953 38,8627 48.0896 49,2866 3500 50,8693 39,6285 48,8670 50,0904 4000 51,5456 40,2919 49,5540 50,7984 4500 52,1486 40,8770 50,1780 51,4320 5000 52,6943 41,4005 50,7572 52.0048
Таблица 4 Теплоемкость Ср° одноатомных газов: кислорода, водорода, азота и углерода [3], пал/град - моль Соединение (газ одноатомный) Кислород > . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула О Н N С Температура, °К 298,16 5,2364 4,9680 4,9680 4,9803 300 5,2338 4,9680 4,9680 4,9801 400 5,1341 4,9680 4,9680 4,9747 500 5,0802 4,9680 4,9680 4,9723 600 5,0486 4,9680 4,9680 4,9709 700 5,0284 4,9680 4,9680 4,9701 800 5,0150 4,9680 4,9680 4,9697 900 5,0055 4,9680 4,9680 4,9693 1000 4,9988 4,9680 4,9680 4,9691 1100 4,9936 4,9680 4;9680 4,9691 1200 4,9894 4,9680 4,9680 4,9697 1300 4.9864 4,9680 4,9680 4,9605 1400 4,9838 4,9680 4,9680 4,9725 1500 4,9819 4,9680 4,9680 4,9747 Соединение (газ одноатомный) Кислород . . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула О Н N С Температура, °К 1000 4,9936 4,9680 4,9680 4,9691 1250 4,9878 4,9680 4,9680 4,9700 1500 4,9319 4,9680 4.9680 4,9747 1750 4,9788 4,9680 4,9682 4,9865 2000 4,9776 4,9680 4,9690 5,0075 2250 4,9164 4,9680 4,9715 5,0384 2500 4,9834 4,9680 4,9777 5,0769 2750 4,9917 4,9680 4,9900 5,1208 3000 5,0041 4,9680 5,0108 5,1677 3500 5,0411 4,9680 5,0866 5,2610 4000 5,0914 4,9680 5,2143 5,3442 4500 5,1495 4,9680 5,3927 5,4115 5000 5,2102 4,9680 5,6109 5,9351
Таблица 5 Теплота образования Д н) от 0° до 5000° К, одноатомныхгазов кислорода, водорода, азота и углерода [3], ккал/моль Соединение (газ одноатомный) Кислород. . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула 0 Н N С Температура, °К 0 58,586 51,620 85,120 170,39 298,16 59,159 52,089 85,565 171,698 300 59,162 52,092 85,568 171,703 400 59,325 52,242 85,716 171,953 500 59,470 52,389 85,862 172,132 600 59,598 52,536 86,002 172,252 700 59,713 52,682 86,135 172,325 800 59,817 52.826 86,260 172,362 900 59,910 52,967 86,377 172,372 1000 59,997 53,105 86,487 172,363 1100 60,077 53,239 86,589 172,339 1200 60,152 53,368 86,685 172,302 1300 60,222 53,492 86,776 172,249 1400 60,289 53,611 86,863 172,184 1500 60,351 53,725 86,945 172,106 Соединение (газ одио- атомный) Кислород. . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула О Н N С Температура, °К 1000 59,997 53,105 86,487 172,363 1250 60,187 53,430 86,732 172,277 1500 60,352 53,725 86,945 172,109 1750 60,494 53,987 87,135 171.889 2000 60,620 54,220 87,309 171,64 2250 60,727 54,428 87,469 171,38 2500 60.819 54,615 87,623 171,09 2750 60,895 54,781 87,770 170,79 3000 60,964 54,931 87,815 170,47 3500 61.054 55,191 88,212 169,84 4000 61,126 55,406 88,543 169,16 4500 61,183 55,586 88,939 5000 61,248 55,735 89,423
Таблица в СвоЗодвая энергия образования A Z^ одноатомных газов кислорода, водорода, азота и углерода [3], нкал/моль Соединение (таз одноатомный) Кислород . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула О н N С Температура, °К 298,16 54,994 48,575 81,471 160,845 300 54,969 48,553 81,446 160,778 400 53,547 47,351 80,050 157,096 500 52,085 46,111 78,616 153,360 600 50,596 44,842 77,154 149,593 700 49,085 43,548 75,668 145,810 800 47,561 42,232 74.164 142,019 900 46,023 40,900 72,646 138,225 1000 44,476 39,552 71,114 134,431 1100 42,919 38,190 69,571 130,638 1200 41,356 36,817 68,020 126,850 1300 39,788 35,432 66,461 123,063 1400 38,215 34,038 64,895 119,281 1500 36,634 32,636 63Г324 115,503 Соединение (газ одноатомный) Кислород . , Водород . . . Азот Углерод . . . Формула О н N С Температура, °К 1000 44.476 39.552 71,114 134.431 1250 40,572 36,124 67,242 124.955 1500 36,634 32,636 63,324 115,503 1750 32,667 29,100 59.373 106,09 2000 28,686 25,529 55,394 96.70 2250 24,678 21,928 51,395 87,36 2500 20,677 18,308 47,378 78,02 2750 16,660 14,670 43,345 68,75 3000 12,635 11.014 39.299 59.49 3500 4,574 3,670 31,172 41,02 4000 —3,498 —3,702 23.003 22,68 4500 -11.583 —11,101 14.788 5000 —19,669 —18,523 6,521
Таблица 7 Логарифм константы равновесия образования, \g A/ одноатомных газов кислорода, водорода, азота и углерода [3] *) Соединение {газ одноатомный) Кислород . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула 1 О Н N С Температура, °К 0 — 298,16 40,31022 35,60481 59,71717 117,8971 300 40,04460 35,37064 59,33243 117,1249 400 29,25654 25.87091 43,73657 85,8322 500 22,76620 20,15490 34,36273 67,0328 600 18,42943 16,33349 28,10296 54,4884 700 15,32493 13,59607 23,62447 45,5234 800 12.99286 11,53714 20,26055 38,7974 900 11,17574 9,93179 17,64059 33,5651 1000 9,72002 8,64411 15,54186 29,3795 1100 8,52720 7,58754 13,82240 25,9551 1200 7,53183 6,70515 12,38802 23,1022 1250 7,09350 6,31584 11,75638 213468 Соединение (газ одноатомный) Кислород . . Водород . . . Азот Углерод . . . Формула 1 О Н N С Температура, °К 1300 6,68892 5,95662 11,17299 20,6886 1400 5,96561 5,31344 10,13049 18,6204 1500 5,33746 4,75505 9,22619 16,8286 1750 4,07964 3,6341 7,41472 13,2490 2000 3,13463 2,7896 6,05308 10,5668 2250 2,39707 2,1299 4,99210 8,4854 2500 1,80756 1,6005 4,14173 6:8208 2750 1,32400 1,1659 3,44470 5,4637 3000 0,92045 0,8024 2,86290 4.3338 3500 0,28561 0,2292 1,94647 2,5614 4000 0,19112 0,2023 1,25682 1,2391 4500 0,56254 0,5391 0,71819 5000 0,85971 0,8096 0,28505 ¦) Все цифры таблицы со знаком минус.
Таблица В Теплосодержание (W—H>)/T 0z (г), Н2(г), ОН (г), lift (г), N2 (г), С (графит), СО (г), СО2 (г) [31, пал/град моль Соединение I Состояние Температура, °К 50 100 150 200 250 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 Кислород .... Водород Гидроксил .... Вода Азот Окись азота . . . Углерод Окись углерода Двуокись углерода О2 Н* ОН Н2О N2 NO С СО со2 Газ Тв. графит Газ 6,5265 6,904 6.913 6,922 6,931 7,1670, 6,9233 6,8U28 6,7771 — I — 6.9465 6,9482 7,427 7,481 | 7,4Г>3 \ 7,411 0,1445 0,2877] 0,4599 0,6499 6,934 — 6,947 6,950 6,942 6,7877 7,064 7,941 6.9502 6,942 6,7882 7,064 7,940 6,9303 6,981 6,8275' 7.074 ! 7,985 6,9559 7,048 6.8590 7.070 8.031 6.9701 7,:>5Э 0,8437 6,951 7,506 7,455 0.8510 6,952 7,515 7,302 1.2,7 6,959 7,987 7,288 1 fi42 б'.98О 8,446 7,132 0,8825 7,068 8,137 6,9967 7,302 1,997 7,016 8,871 7,225 6,9022 7,067 8,245 7.0361 7,338 2,317 7,065 9,259 7.320 6,9218 7,073 8,362 7.0857 7,387 2,61J 7,125 9,612 7,411 6,9423 7,086 8.483 7,1422 7.445 2,855 7,190 9,932 7,497 6,9658 7.106 8.608 7,2025 7.506 3.075 7,257 10,222 Соединение о е Состояние Температура, °К 1100 1200 1300 1400 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3500 4000 4500 5000 Кислород .... Водород Гндроксил .... Вода Азот Окись азота . . . Углерод Окись углерода Двуокись углерода 2 ОН Н2О N2 NO С СО со2 Газ >> » » Тв. графит Газ 7,578 6,9927 7.131 8.733 7,26ГзО 7,567 3,269 7,324 10,486 7,653 7,0230' 7,161 8,858 7,о273 7,627 3,442 7,390 10,728 7,724 7,0563 7,196 8,984 7.3882 7,686 3,600 7,454 10,949 7,789 7,0919 7,234 9,109 7,4467 7,742 3.744 7,515 11,151 7,851 7.1295 7.273 9.232 7.502; 7.796 3.876 7,572 11,336 7,989 7,2309 7,376 9.533 7.6328 7,914 4.10 7,704 11,74 8,109 7,3353 7,480 9,815 7,7474 8.015 4,39 7.818 12,07 8.219 7,4395 7,581 10.074 7.8477 8,103 4.58 7,917 12,35 8,320 [8,415 7,5402 7,6369 7,677 7,768 10,308 10 52 7.9356 8,0131 8,180 4,74 8.0ЛЗ 12,59 8,148 4,88 8,078 12,80 8,505 7.7-81» 7,853 10,72 8,0818 8.308 5,01 8.143 12,98 8.669 ' 7.895S 8,007 11,05 8,199 8,408 5,22 8,257 13,29 8,816 18,949 9,064 8,0430' 8,1733 8.2898 8,268 8,382 8,144 11,34 8.294 8,493 5,40 8,349 13.54 11,57 8.375 8,567 8,425 13,75 1177 8,4 U 8,636 8,490 13,93
Функция свободной энергии (Z°—Ho)/T [3], кал/град моль *) Таблица 9 Соединение пз о е о S К Ь5 О н о о U Температура, °К 50 100 150 200 250 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 Кислород .... Водород Гпдрокспл . . . Вода Азот Окнсь азота . . . Углерод Окись углерода . Двуокись углерода О2 Н2 ОН Н,0 N. КО С со со2 Газ Твердый графит Газ 34.486 37,297 39,292 36044 40,833 42,061] 42,106 44,112 24,423, 24,465! 26,422 23,331 37,595 34,844 37,864! 40.0121 41,667 0,0739 0,1582 0,2039 С,3866 32,762 37,574 36,824', 36.859! 38.904 37,165 37,214 39,505 38,8O 42,980 0,5172 39,124 40,350 43,555 40.483 41,293 38,859,40,861142,415 45,675! 46,968 27,950 43,028 0.52V7 40,391 43,601 45,134 0,824 42.393 45,828 46,760 1,146 43,947 47,667 29,203 41,772 42.766 43,688 48,090 1,477 45-22: 49,238 48,071 30,265 42,860 44,024 44,769 49,219 1,810 46,308 50,635 49,044 31.186 43,804 45,128 45.711 50,202 2,138 47,254 51,895 49,911 32,004 44,637 46.116 46,550 51,075 2,459 48,097 53,047 50,697 32,738 45,385 47,010 47,306 51,864 2,771 48.860 54,109 Соединение СО R ft о е о 5 о 5 о Температура, °К 1100 1200 1300 1400 1500 1750 2^00 2250 2500 2750 3000 3500 I 4000 4500 5000 Кислород .... Водород Гидроксил .... Вода Азот Окись азота . . . Углерод Окись углерода . Двуокись углерода О2 Н9 ОН НоО NO С со со2 Газ Твердый графит Газ 51,415! 33,4^2 46,063 47,831 47,994 52,583 3,073 49,554 55,096 52,07 7! 34,0101 46,686 48,593 48,629 53,245 3,365 50*194 56,019 52.695 34,57-? 47,261 49,303 49.218; 53,858! 3,647 53,272 35,A93 47,795 49.969 49,768 54,428 3,919 50,789, 51-345 53,808' 35,590 48,29-5 50.598 50,284 54,964 4,181 51,861 56,8871 57,706 58,481 •) Все цифры таблицы со знаком минус. 55,028 56.104 57,065 36,097, 37,669 38,538' 49,422 50,414 51,300 52,0381 53,322 54-488 51,452 52,478, 53,397 56.174! 57,237' 4,80 53,041 60,26 5,37 54,0/8 61,85 58,187, 5,90 63,29 57,937 39,328 52,104 55,555 54,228' 59 045! 6,39 55.841 64,61 58,735 40,051 52-840 56,55 54,9*7 59829 6,85 50,608 65,82 59.471 40,719:41,9221 42,987 53,521 54,744 57,47 55,687 60 7951 61.963-63,008 43,942 56,789 59,17 56.94! 60,549161,839 7,28 57.314 66,94 8,07 68,98 55,822 60,70 58,043 62.9Г.6 8,78 59,688 70,78 63,958 44,809 57,666 62,06 63,31 59,025 59.910 63,968 64,868 ГЛ07С 72,40 61,566 73,87
Энтропия S° 02 (г), Н2(г), ОН (г), Н2О(г), N2 (г), N0 (г), С (графят), СО (г), СО* (г) [3], кал/град моль Таблица 10 Соединение ее Форм о2 ОН Н2О N, 1\О С со со2 О) Й s с Состо Газ » » » Твердый графит Газ Температура, °К 100 150 200 250 298,16 300 400 500 600 700 800 900 57,322 38,946 51,723 54,599 53,692 58,520 5,314 55,287 62,979 1000 58,194 39,704 52.491 55,618 54,509 59,370 5,846 56Д17 64,331 Кислород Водород Гидроксил . . . . Вода Азот Окись азота . . . . Углерод Окись углерода . . Двуокись углерода 41,390 42,271 0,2184 39,696 44,210 45,345 0,4459 46,214 42,990 47,465 0,7238 44,521 47.766 30,108 44,543 49,078 1,0365 46,074 49,003 31,211 43.888 45,106 45,767 50.339 1,3609 47,301 51,061 47,343 51,116 33,250; 34,8(9 45,978 47.553 49,048 51,093 52,723 31,2531 43,923' 45,154 45,809 50,3?4 1,3737 54,100 36,085 48,840 49,927 47,490 49,344 47,818 49,385 Г2,4о6 54,048 2,081 2,788 49,352 53,815 50,927 56,113 5A,90? 50,685 55,392 3,474 55,296 37,167 52,269 51,805 56^57 4,127 52,238 53 373 58,109 59,894 56,364 38,108 50,877 53,490 52,7971 57,589 4,740 54,379 61,507 Соединение ее Форм1 о2 ОН Н2О N0 С со С02 к а ее Состо Газ Твердый графит Газ * Температура, °К 1200 1300 1400 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3500 4000 4500 Кислород Водород Гидроксил Вода Азот Окись азота . . . . Углерод Окись углерода . . Двуокись углерода 59,730 41,033 53,847 57.451 55,955'; 60,872 6,807 57,584 66,747 60,419 41,629! 54,457 58,287 56,6Г6 61,544 7.247 58,243 67,836 61,061 42,190 55,029 59.078 57 215 62,170 7,663 58,860 68,857 61,659 42,720 55,568 59,830 57.786 62.760 8,057 59,436 69,817 63,01 43,928 56,798 61,571 59,085 64,088 8,96 60,745 72,00 64,213« 65.284! 66,257 45.005, 45,9781 46,868 57.891', 58.8811 59.7811 63,137J 64.5621 65.863 60.225 61.245 62.164; 65.252 9,76 61,896 73,92 66,290 10.98 62,921 75,64 67,225 11,13 67 Л 50 47,688 60,608 67,07 63,000 68.077 11,73 63,845 63,686 77,20 78,62 67.976 48,448 61.374 68,19 63,769 68,857 12,29 65,459 79.92 69,464 49,818 62,751 70,22 65,140 70.247 13,29 66,835 82,27 70,779 51,030 j>3.966 72,04 66.337 71,459 14,18 68,037 84,32 71,957 52.115 65,057 73,63 67 400 72,535 69,101 86,15
Теплоемкость СР° О21 Соединение Кислород Водород Гидроксил Вода . . ..... Азот Окись азота Углерод Окись углерода .... Двуокись углерода . . г). Н2 л о е о. н2 он Н2О N2 N0 С СО со2 (г), ОН (г), Н2О(г), N2 Состояние Газ » ь » » » Твердый графит Газ » (г), NO (г), С (графит), СО (г), СО2 (г) от 0° Таблица 11 до ?0С0°К [3J, палjtpad моль Температура, °К 50 9,072 — 7,562 6,955 100 6,958 6,729 — 7,714 0,394 6,955 150 6,958 6,348 — 7,451 0,767 6,955 200 6,961 6,561 6.957 7,278 1,190 6,956 250 6.979 6.769 6:959 7,183 1,632 6,958 298,16 7,017 6,892 7,141 8,025 6,960 7,137 2,066 6.965 8,874 300 7,019 6.895 7,139 8,026 6.961 7,) 34 2,083 6,965 8,894 400 7,194 6-974 7,074 8.185 6.991 7,1 S2 2,851 7,013 9,871 500 7,429 6.903 7.048 8,415 7,070 7,289 3,496 7,120 10,662 600 7,670 7,008 7,053 8,677 7,197 7,468 4,03 7,276 11,311 700 7,885 7,035 7,087 8,959 7,351 7,657 4,43 7,451 11,849 800 8,064 7,078 7,150 9,25-1 7.512 7.833 4,75 7,624 12,300 900 8.212 7,139 7.234 9.559 7,671 7,990 4,98 7,787 12,678 1000 8,335 7.217 7,333 9.861 7,816 8,126 5,14 7.932 12,995 Соединение cd о е S о S о Температура, °К 1100 1200 1300 1400 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3500 4000 4500 5000 Кислород Водород Гидроксил . . . . Вода Азот Окись азота . . . . Углерод Окись углерода . . Двуокись углерода Н2 он н2о N2 NO С СО со2 Газ Твердыг графит Газ 8,440 7,308 7,440 10,145 7,947 8,243 5,27 8,058 13,26 8.530 7,404 7,551 10,413 8,063 8,342 5,42 8,168 13,49 8,608 7,505 7.663 10,668 8.165 8.426 5,57 8.265 13,68 8,676 7,610 7,772 10,909 8,253 8,498 5,67 8,349 13,85 8.739 7,713 7,875 8,888 7,958 8,110 11,134! 11,62 8,330 8.560 5,76 8,419 13,99 8,486 8,682 5,93 8,561 14,3 9,030 8Л75 8,308 12,01 8,602 8,771 6,05 8,665 14,5 9,168 8,364 8,474 12,32 8,690 8,840 6,16 8,744 14,6 9.3Г>2 8.526 8,614 12.56 8,759 8,895 6,26 8,806 14,8 9,431 8,667 8,733 12,8 8.815 8,941 6,34 8.856 14,9 9,552 8.791 8,838 12.9 8.861 8.981 6,42 8,898 15,0 9,763 8,993 9,015 13.2 8.934 9,049 6,57 8,963 15,2 9.933 9,151 9,162 13,3 8.989 9 Л 07 6,72 9,015 15,3 10,063 9,282 9,290 13,4 9,035 9,158 9,059 15,5 10,157 9389 9,406 13,5 0,076 9,208 9,096 15,6
Теплота образования Л #/° от 0° до 500Э° О2 (г), П2 (г), ОН (г), Соединение о е Состояние 0 0 0 10.0 — 57,107 0 21,477 0 — 93/JC86 Г.О 0 A — 0 0 100 21 2G 0 0 ,528 0 8G82 150 0 0 u — 0 — 200 Темпе 250 Киото род HOAOPCU ('ЩрОКСИЛ .... Пода A.tor Окись азота .... ,\ ГЛ('1ЮД Окись yi лерода . . Диуокиеь углерода О2 И2 oif П2О 1\Я NO С СО со2 Газ Твердый грмфиг J аз О 0 о 21,581 О — —26,5067 О 0 0 21,595 0 —26,4933 Соединение си о Состояние 1100 12 00 1300 1 400 150 0 Темпе 1750 Кнолороч • • Гм.'фОКСШ! . . АЗОТ икись азота .Углерод . . . Окись углсро- Л-1 Диуокпсь углерода . . . 2 112 011 2 NO С СО со2 Тперл.ьш графит Газ 0 0 U, 831 ftO,;J,60 0 21,037 0 20,909 9 4,Л 6 4 0 (J 9,788 5ЯЛ07 0 21,642 и 27,056 94,НО 0 0 9.746 59.С22 0 21,646 U -27,212 0 0 9712 Г. 0,7 3 5 и 21.6М и 27,370 9 4,5 05 0 0 Э.Й76 5У.8И 0 21.656 0 27,ft'i5 94,555 0 0 9,591 60,067 0 21,657 0 —27.09 -94,68 Свободная энергия опразонания Д Z/° О2 (г), И2 (г), ОН (г), Соединение О е Состояние 100 15 0 200 Темпе 250 Кислород Вочорог^ Гидрокеил Вода Азот Окись яэота Углерод Окпгь углероча . , . Двуокись углерода О2 Н2 Olf U2U N2 NO С СО2 Jas Твердый графит Газ 0 0 10.0 —57.107 0 21,477 U -27,2019 -93,^080 0 0 0 0 „ . — о 21,273 0 — — 23,7464 0 (J 0 U 0 0 0 21,008 0 —30,7342 0 0 0 20,864 0 -31,7819 Соединение Кислород . . Лолород . . • Гидроксил . . Вода Аоот Окись ааота Углерод . • . Окись углерода Двуокись углерода . . . Формула О2 н2 ОН н2о N2 NO С СО со2 Состояние Газ » » » » Твердый графит Газ >> темпе 1100 0 0 5.980 — 44,700 0 18,311 0 —50,053 —94,637 1200 0 0 5,629 — 43,35 7 0 18,005 0 —52,151 —94,661 1300 0 U 5,285 — 41,999 0 17,706 0 —54,235 —1L,677 1400 0 и 4.9/17 — 40,636 0 17,406 0 -50,308 —94,690 1500 0 0 4,600 -39,203 0 17,100 0 —58,370 —94,707 1750 0 0 3*771 -35,804 0 16,342 0 -63,47 -94,72
H2O(r), N2(r), N0 (г), С (графит), СО (г), СО? (г) [3], пнал/моль Таблица 12 ратура, °К 298,16 300 400 500 G00 700 800 000 1000 0 0 10.06 -57.7979 0 21,600 О -20.4 157 -94,0518 О О + 10.063 —57.8028 О 21.600 О —2П.4 131 -94,0520 О О 1 0,069 58.040 п 21.610 u 26.317 04.UU9 О О 10,059 -58,2/3 О 2MU6 О -26,295 -94.091 О О 10.03E -58,493 U 21,620 О -26^0 -94,123 О О 10.003 -58,696 О 21.622 О -26.407 -94,167 О О 9 -58 832 О 21,025 О -26.5 11 -94.215 О О 9.919 59.055 О 21.629 О 26. -94,268 О U 9,875 —5 9,214 О 21,633 О -26,768 -94.318 ратура, QK 2000 0 0 9.5 15 —60,258 и 21.651 0 -28.46 -94,83 2250 0 0 U/i'rl — 60.426 и 21.634 0 -28,94 -94.98 25 00 0 0 0.308 — 00,588 0 21,007 0 —29,45 -95,14 2750 0 0 О 901 -60Л5 0 21.571 0 —20.98 —95,3:^ 3000 0 0 9.209 — 60-8:) П 21.521 0 — 30.5U —95,5 7 3 50 0 0 0 9.036 -61.24 0 21.386 0 -31,74 -96,06 4000 0 0 8,858 — 61.5 5 0 21.229 U —33.04 — 06.67 4500 0 0 8.681 -61,06 0 21,050 0 — — 5000 0 0 Я,526 -62,37 п 20,887 0 — H<.O(r), N2(i), NO (г), С (графит), СО (г), СОо(г) [3], пиал/моль Таблица 13 ратура, СК 298.16 300 400 G00 700 800 900 1000 о о 8.03 -5 4,63 51 20,719 О -32,8079 -94,2598 О О 8.928 -54,6159 О 20,714 О -32.8464 -94,2603 О О 8,546 -53,518 О 20.418 О -?5.О07 -94,325 о о а. 165 — 52.300 о 20,120 0 —37,184 О О 7.739 -51,154 О 19,820 О -39,358 -9 4,4 4 4 О О 7,U? -49.913 О 19,517 О -41.526 -94,496 О О 7,049 -48,644 О 19.218 U -43.677 -94.539 О О 6.689 -47,347 О 18,917 О -45,810 -94,578 О О 6,333 -46.030 О 18.614 О -47.942 -9 4,610 ратура, 2000 0 0 2,945 —32,310 0 15,585 0 -68,51 —94,72 2250 0 О 2,128 0 14,826 0 -73,49 -94,69 2500 0 0 J.321 -25.253 0 14.071 0 -78,41 —94,08 2750 0 0 0,52! -21,73 0 13,315 0 — 83,27 -94,62 3000 0 0 —0,278 -18,15 0 12.567 0 -88,10 —94,54 3500 0 0 -1.849 — 11,10 0 11,079 0 — 97,59 —94,37 4000 0 0 —3,388 — 4,04 0 9,625 0 -106,91 -94,12 4500 0 0 — 4,913 + 3,15 0 8,195 0 — — 5000 0 0 —0,413 + 10,30 0 6,S07 0 — —
412 Глава XIX Логарифм константы равновесия образования lg А', О2(г), Н2 Соединение и ёи Состояние Темпе 50 100 150 2П0 250 Кислород Водород Гидроксил Вода Азот Окись азота . . . . Углерод Окись углерода . . Двуокись углерода Но ОН нао N2 NO С СО со. Газ » » Твердый графит Газ 0 0 Не опред. То же 0 Не on ред. 0 Не on ред. То же 0 0 0 0 0 0 0 —46,50248 0 62,82446 0 0 О О О О О -22,95020 О 33.58452 О О О —18,23908 О 27,78357 Соединение Кислород Водород . . Гидроксил Вода . . . Азот . . . Окись азота Углерод Окись углерода . . Двуокись углерода >> eg н2 он Н2О N N0 С СО СО2 Состоя- HI1P Газ » » » Твердый графит Газ » 1100 0 0 —1.18815 8,88088 0 —3,63794 0 9,94451 18,80244 1200 0 0 —1,02517 7,89633 0 —3,27909 0 9,49779 17,23996 1300 0 0 —0,88846 7,06060 0 —2,97662 0 9,11764 15.91649 1400 0 0 —0,77215 6,34355 0 —2,71720 0 8,78999 14,78164 1500 0 0 —0.67114 5.72U47 0 —2.49144 0 8,50442 13,79867 Темпе 1750 0 0 —0,47094 4,47135 0 —2.04086 0 7,9264 11,8290 Таблица 15 Термодинамические функции недокиси углерода СяОа (газ) [4] 279.26 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 s° -(Z«-H"Q) IT кал/град • моль 60,59 61,62 61,69 66,54 70,66 74,50 77.60 80,37 83,01 85.43 49,91 50,63 50,68 54,06 57,00 59.76 61.98 64,04 66,03 67.83 15,24 15.72 15,76 17.75 19.19 20,4 21,3 22,1 22.8 23,3 кал/моль 2980 3280 3300 4990 6830 8840 10940 13070 15320 17610
Раздел I 413 Таблица 14 (г), ОП (г), Н2О(г), N,(r), NO (г), С (графит), СО (г), СО2 (г) [3] ратура, °К 298,16 0 0 —6,546 40,04724 0 —15.18688 0 2'«,04778 69.U9124 300 0 0 —6.50431 39.78717 0 —15,08963 0 23,92832 68,66781 400 0 0 —4 6691С 29,24052 0 —11,15555 0 19.12679 51,53639 500 0 0 —3,56897 22,88004 0 —8,79436 0 16.25296 41,25831 600 0 0 —2.83704 18,63208 0 —7,21929 0 14,33598 34,40082 700 0 0 —2.31549 15,58329 0 —6,09355 0 12.96488 29,50278 800 0 0 —1,92561 13,28854 0 -5,24955 0 11.93188 25,82659 900 0 0 —1.62422 11/j9733 0 —4,59365 0 11.12555 22,96647 1000 0 0 —1.38407 10,05973 0 —4,06805 0 10,47761 20.67080 ратура, °К 2000 2250 2500 2750 3000 3500 4000 4500 5000 0 О -0.32181 3.53063 О -1.70303 О 7,4863 10,3504 О О -0.20670 2,79702 О -1,44008 О 7,1382 9,1974 О О -0.11550 2.20755 О -1.23005 О 6,8545 8,2768 О О -0,04139 1,7255 О -1.05816 О 6.6176 7,5196 О О +0,02026 1,3222 О —0,91549 О 6,4180 6,8871 О О 0,11548 0,6928 О —0,69177 О 6,0937 5,8927 О О 0,18511 0,2207 О —0,52589 О 5.8412 5.1424 О О 0.23861 —0,1530 О —0,39802 О О О 0,28029 -0,4502 О -0,29753 О Таблица 16 Термодинамические функции озона, кал/град • моль [5] т, °к 273,16 298,16 300 400 500 600 700 ,800 900 1000 (H°-H°Q) IT 8,21 8,30 8,30 8,71 9,14 9,55 9.91 10,23 10.51 10,75 -(Z°-H°Q)/T 48,05 4Я.78 48,83 51,27 53.26 54,96 56,46 57,81 59,03 60,15 56.26 57,07 57,13 59,98 62.40 64.51 66,37 68,04 69.54 70,90 9.10 9.37 9,39 10.44 11,26 11,87 12,30 12,62 12.86 13.04
г, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Термодинамические -B°-Я°0)/7\ кал/град моль D5,33) *) D5,38) D7,75) D9,67) E1,29) E2,73) E4.01) E5,20) E6,27) E7,28) E8,22) E9,13) E9,96) G0,75) 45.53 45,59 48,16 50,28 52,11 53,74 55,22 56.56 57,80 58,94 60,01 61,05 61,99 62,88 функции газообразной перекиси водорода H2OS (г) [6J (Яо-Я°0)/7\ кал! град-моль (8,12) (8,13) (8,41) (8,76) (9,12) (9,48) (9,82) A0,14) A0,43) A0,71) A0,97) A1,23) A1,47) A1,69) 8,65 8,66 9,23 9,80 10,33 10,80 11,22 11,60 11,94 12,23 12,51 12,77 13,01 13,24 кал/град-моль E3,45) E3,51) E6,16) E8,43) F0,41) F2,21) F3,83) F5,34) F6,70) F7,99) F9,19) G0,36) G1,43) G2,14) 54,18 54,25 57,39 60,08 62,54 64,54 66,44 67,16 69.74 71,17 72,52 73,82 75,00 76,12 с; кал/град -моль (8,79) (8,81) (9,72) A0,58) A1,30) A1,90) A242) A2,89) A3,32) A3,70) A4.06) A4,38) A4,68) A4.94) 10,22 10,25 11,54 12.58 13,35 13,94 14,39 14,80 15.14 15,45 15.73 15,97 16,23 16,45 кал/моль B421) B439) C364) D380) E472) F636) G856) (9126) A0430) A1781) A3164) A4599) A6058) A7535) 2579 2598 3692 4900 6198 7560 8976 10440 11940 13453 15012 16601 18214 19860 *) Числа, взятые в скобки не включают доли внутреннего вращения.
Раздел I 415 Таблица 18 Теплота AH°ft свободная энергия A Z°f и логарифмы констант равновесия lg К/ реакции образования перекиси водорода Н2 (I) + 0-2 (г) ^± Н2О.2(г) т, °к 0 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 АН0, ккал/моль —30,79 —32,30 —3231 —32,62 —32,84 —33,00 —33,12 —33,21 —33,27 —33.31 -33,36 —33,39 —33,40 —33,41 —33,40 ккал/моль —30,79 —24,55 —24.50 -21,84 —19,12 —16,35 —13,58 —10,78 —7,97 —5,16 —2,32 +0.50 3,30 6,15 8,99 lg К/ 17,99 17,84 11,93 8,35 5,95 4,24 2,94 1,93 1,13 0,46 —0,09 —0,55 —0,96 —1,31 Таблица 20 Теплота ДЙ°, свободная энергия Д Z° и lg К реакции распада: НО(г)^2ОН(г) [6] т °к 1 0 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 А 2° ккпл/молъ 50,8 52,42 52,44 52,76 52,96 53,07 53,13 53,14 53,11 53,06 53,02 52,97 52,90 52.83 52,75 50,8 42,41 42,36 39,03 35,45 31,93 28,41 24,88 21,35 17,82 14,28 10,76 7,27 3,74 0,22 O —31,08 —30,85 —21,32 —15.49 -11.62 — 8,86 — 6,79 — 5,18 — 3,89 — 2,84 — 1,96 — 1,22 — 0,58 — 0,03 Таблица 19 Теплота ДЯ°, свободная энергия A Z° и lgAT реакции: Н2О2 (г) ^Н2О (г) + i/2 О2 (г) [6] ту°к 0 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 АЯ° A Z° икал/моль —26,32 —25,50 —25,49 —25,42 —25,43 —25,50 —25.58 —25,68 -25,79 —25.90 —26.00 —26,11 —26,22 -26,33 —26,44 —26,32 —30,08 —30,12 —31,62 —33,24 —34,80 —36,33 —37,86 —39,38 —40,87 —42,37 —43,86 -4^,33 —46,79 —48,25 ]gK 22,04 21,94 17,27 14,53 12,67 11,33 10,34 9,56 8,93 8,41 7,99 7,61 7,30 7,02 Таблица 21 Термодинамические функции газообразной HNn [7J о Е-Г о ft Еч 1 о о о а; 1 о 1 1 О кал/град * моль 100 I 200 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 8,023 1 9,072 10,095 10,443 10,464 11,740 12,805 13,709 14,462 15,102 15,651 16,122 16,529 16,879 17.189 17.454 17,681 7,959 8,212 8,577 8,721 8,730 9,326 9,922 10,482 10,997 11,472 11,907 12,305 12,670 13,008 13,312 13,602 13,868 39,428 44,097 47,606 48,366 48,417 51,008 53,153 55,014 56,667 58,164 59,540 60,817 62,007 63,120 64,174 65,173 66,123 47,384 53.204 56.179 57,083 57,139 60,330 63,071 65,493 67,660 69,631 71,443 73,117 74,673 76,124 77,482 78,771 79,987
416 Глава ХТХ Таблица 22 Термодинамические функции аммиака NH3 (г) [8] т ск А 1 Л- 233,16 243,16 25.1,16 203,16 273,16 291,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 (H°-Hl)/T -B° - Hl )/T кал/град • моль 8.180 8,222 8.:>б8 8,318 8,371 8,472 8.514 8,526 9 241 10,036 10,808 11,538 12.225 12,868 13,467 14,021 14.530 К994 15,414 15.791 7,9951 8,0036 8,0130 8,0236 8,0355 8,0535 8,0Н85 8,0720 8,2715 8,5452 8,8585 9,1807 9,5266 9.8626 10,193 10,516 10,830 11,132 11,424 11,703 43,984 44,328 44,660 44,982 45.2ЯЗ 45,825 46,026 46,084 48,633 50,782 52.680 54,402 55,988 57,465 58.852 60,162 61,404 62.586 63,713 64.789 35,989 36.3U4 36.647 36,958 37.258 37,707 37.958 38,012 40,302 42.2:17 43,8112 45.212 46.4К1 47,602 48.6.S9 49,646 50,574 51,454 52,289 53,086 н° - н°2П , кал /моль —ЗЯ0.84 —248.82 —166.41 — 83,487 0 151,31 210,70 220,00 1113.6 2477.6 3120,1 4237,8 5426,3 6В81.3 7998,0 9373,0 10801 12277 13798 15359 Таблица 23 Константы равновесия реакции синтеза аммиака V2 N2 + 3/а H2 = NH3 [8] 298 Л 6 300 400 500 600 700 800 lg К 2,83062 2,78246 0,75038 —0,52178 —1,39940 —2,04342 —2,53646 К 677 606 5,628 0,3008 0,03987 0,009048 0,002908 т°к 900 1000 1100 1200 1300 1400 ¦ 1500 ]gK -2,92783 -3,24477 —3,50578 —3,72488 —3,91091 —4,07197 —4,21177 К 0,001181 0,0005692 0,0003121 0,0001884" 0,0001228 0,00008473 0,00006141 Таблица 24 Функции теплосодержания (Н — Н°п)/Т пирамидальных молекул NH3 (г), NDa (г), РН3 (г), PD3(r), AsH3(r), AsD3(r), SbH3 (г) и SbD3 (г) до 1000° К {9J, кал/г рад - моль т, °к 298.2 300 400 500 600 700 '800 900 1000 8.06 8,06 8,2 8,51 8,80 9,12 9,44 9,77 10,09 ND3 8.22 8.23 8,59 ¦ 9.00 9,44 9,89 10.32 10,75 11,15 РН3 8.12 8.13 8,46 8.88 9,34 9.81 10,28 10.74 11,17 PD3 8.50 8,51 9,11 9.76 10,41 11.02 11,58 12.10 12,57 AsH, 8,22 8,22 8,63 9,12 9,65 10,16 10,69 11.15 11,59 AsD3 8,70 8 72 9,42 10,14 10.84 11.48 12,06 12,59 13,06 SbH, 8,43 8,44 8,98 9,58 10,17 10,73 11.27 11.77 12,23 SbD3 9.08 9,10 9.93 10.73 11,46 12,12 12.71 13,23 13,68
Раздел I Ail Таблица 25 Функции свободных энергий—(Z0 — Н°о)/Т пирамидальных молекул NHa (г), NDa (г), РНз (г), PDa (г), AsH3 (г), AsD3 (г), SbH3 (г) и SbDa (г) до 1000° К [9], пал/град • моль т,°к 298,2 300 400 500 600 700 800 900 1000 NH3 37,97 38,01 40,36 42,22 43,80 45.18 46.42 47.55 48,60 ND3 40,50 40,55 42.96 44,92 46,60 48.09 49.44 50,68 51,84 РН8 42,11 42,16 44,54 46,47 48.13 49,60 50,94 52,18 53,33 PDa 44,46 44,51 47,04 49,15 50,98 52,63 54.14 55,54 56,84 AsH» 45,07 45,12 47,54 49.52 51,23 52.75 54,15 55,43 56,63 AsD3 47,37 47.43 50,03 52,21 54,12 55,84 57,41 58,87 60.21 SbH3 47,25 47,30 49,80 51,87 53.67 55,28 56,75 58,10 59,37 SbD3 54.20 54.25 56.98 59.29 61,31 63.13 64,78 66,31 67,73 Таблица 26 Энтропии S° пирамидальных молекул NH3 (г), ND3 (г), РН3 (г), PD3 (r)f AsH3 (г), AsD3 (г), SbH3 (г) и SbD3 (г) до 1000° К [9], пал/град - моль т, °к 298,2 300 400 500 600 700 800 900 1000 NII3 46,02 46,07 48,61 50,73 52,60 54,30 55,86 57.32 58,69 ND8 48,73 48,78 51,55 53,93 56,05 57,98 59.76 61,43 62,99 РНз 50,24 50,29 52,99 55,34 57,47 59,42 61,23 62,92 64,50 PD3 52,97 53,03 56,16 58,91 61,39 63,66 65,72 67,64 69,41 AsH, 53,29 53,35 56,17 58,64 60,80 62,92 64,84 66,58 68.22 AsD8 56.08 56.14 59,45 62,35 64.96 67,32 69.48 71.45 73,27 SbH, 55,68 55,74 58,78 61.44 63.83 66.01 68,02 69,88 71,59 SbDa 63,28 67.35 66,91 70,02 72,77 75,25 77,49 79,54 81,41 Таблица 27 Теплоемкость CVQ пирамидальных молекул NH3 (г), ND3 (г), РН3 (г), PDj (г), AsH3 (г), AsD3 (г), SbH3 (г) и SbD3 (г) до 1000° К [9J, пал/град • моль т,°к 298,2 300 400 500 600 700 800 900 1000 NH3 8,48 8,49 9,16 9,91 10,65 11.36 12,03 12,69 13,30 NDa 9,12 9.14 10,17 11.17 12,10 12,97 13,76 14,47 15,09 РН3 8,87 8,89 9,99 11,11 12,17 13.13 13,99 14,73 15.37 10,12 10.15 11,67 13,03 14,19 15.15 15,92 16,54 17.04 AsH3 9.22 9,24 10.48 11,68 12,80 13,76 14,66 15,32 15,92 AsD3 10,67 10,70 12.32 13,73 14,86 15,77 16,48 17,04 17.48 SbH„ 9,89 9,92 11,31 12,57 13,67 14,62 15.41 16,06 16,60 SbD9 11.52 11,56 13,23 14,59 15.66 16,47 17,10 17.58 17,95 27 Заказ 119.
418 Глава XIX Таблица 28 Термодинамические фуикции NFa (г) [10], кал/град т,°к 200 273,16 298,16 400 600 800 1000 1200 1500 10,21 12,14 12,74 14,77 17,06 18,23 18,72 19.05 19,34 57,71 61,18 62,27 67,32 72,80 77,88 81,99 85,47 89,72 (H°-lf)/T 8,50 9,22 9,49 10,59 12,42 13,73 14,68 15,38 16,15 МОЛЬ - (Z°-n°o)/T 49,21 51,96 52,78 56,72 60,38 64,15 67,32 70,09 73,58 Термодинамические функции PF3 (г) [10], кал/грай • моль Таблица 29 т, °к 200 273,15 298,15 400 600 800 1000 1200 1500 с; 11,62 13,48 14,03 15.79 17,67 18,54 18,99 19,24 19,46 60,07 63,98 65,19 69,57 76,39 81,60 85.7U 89,28 93,56 (Н°—И°)/Т 9,13 10.06 10,37 11,54 13,31 14,52 15.38 16,00 16,64 - (Z°-H°a)/T 50,94 53,92 54,82 58,03 63,07 67,08 70,42 73,28 76.92 Таблица 30 Термодинамические функции нитрозилфторида NOF [11], кал/град ¦ моль т,°к 273,16 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 < 9,651 9,881 9,897 10,650 11,226 11.682 12,052 12,349 12,587 12,779 12,938 13,065 13,170 13,260 13.331 (н°-иоут 8,467 8,567 8,585 9,011 9,400 9,743 10,049 10,318 10.555 10,768 10,957 11,131 11,282 11.420 11,547 -(Z»-/?*)/r 49,93 50.67 50,72 53,26 55,30 57,05 58,57 59,93 61,15 62,29 63,32 64,28 65,16 66,02 66,82 58,40 59,24 59.31 62,27 64,70 66,80 68,62 70,25 71,71 73,06 74,28 75,41 76,45 77,44 78,37
Раздел I 419 Таблица 31 Термодинамические функции нитрозилхлорида NOC1 и нитрозилбромида NOB г A2] т °к 298.2 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 NOC1 53,291 53,345 54,837 56,031 57,169 " 58,208 60,048 61,652 63,074 64,355 65,523 66,595 67,588 68,513 69,379 70,192 NOBr 55,991 56,047 57,506 58,801 59,966 61,029 62,906 64,538 65,983 67,283 68,465 69,550 70,553 71,487 72,362 73,182 6 NOCl 62,386 62,450 64,184 65,496 66,931 68,149 70,306 72,183 73,845 75,338 76,692 77,930 79,073 80,131 81,118 82,040 NOBr 65,333 65,398 67,096 68,600 69,952 71,183 73.358 75,246 76,195 78,414 79,771 81,013 82,157 83,217 84,205 85,128 < NOCl 10,628 10.640 10,954 11,218 11,449 11,658 12,019 12,320 12.566 12,768 12,931 13,065 13,1715 13,267 13,342 13,405 "p NOBr 10,865 10,876 11.148 11,378 11,582 11,770 12,101 12,^82 12,615 12,806 12,963 13,091 13,198 13,285 13,359 13,420 Таблица 32 Термодинамические функции A1° — //°) и — (Z° — 11°)/Т для HCN в идеальном газовом состоянии, по Гордону т,°к 250 298,1 400 (Ю0 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1807 2210 3127 5125 7314 9658 12120 14690 17340 20060 22830 - (я°- нуг 39,537 40,824 43,060 46.371 48,913 51,010 52,811 54,399 55,823 57,117 58,306 Таблица 33 Теплоемкость Ср длн C1CN, Ri( N, JCN и C,N?J по Стивенсону г, °к 250 300 350 400 450 500 C1CN 10,13 10,72 11,17 11,53 11,82 12,07 BrCN 10.59 11,14 11,55 11,85 12,10 12,32 JCN 11,10 11,57 11,90 12,15 12,35 12,54 C2N, 12,79 13.60 14,25 14,78 15,22 15,62
420 Глава XIX Таблица 34 Термодинамические фуикции фторциана FCN [14J, пал(град моль т, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 -(Z°-H°o)/T 45,69 45,74 48,21 50,24 51,99 53,52 54,89 56,16 57,68 53.97 54,03 57.09 59,60 61,76 63.65 65,34 66,86 68,65 (H°-Ho)IT 8.28 8,29 8,88 9.36 9,77 10,13 10,45 10,72 10,97 с, 10,18 10,20 11,01 11,59 12,08 12,47 12,80 13,09 13,32 Таблица 35 Термодинамические фуикции (Н° — Н о), нал/моль и — (Z0 — #о)/7\ кал/град ¦ моль для C1CN, BrCN, JCN и C2N/f по Стивенсону [131 о Е-, -250 298,1 350 400 500 600 700 800 900 1000 C1CN О о 1 о аз 2040 2530 3100 3670 4850 6070 7350 8640 9960 11310 о о 1 О N 1 44,73 46,20 47,59 48,80 50.90 52,72 54,30 55V72 57,01 58,20 BrCN о о 1 о аз 2090 2610 3200 3790 5000 6240 7530 8830 10170 11530 Е-, О 3 аз I 0 1 47,97 49,48 50,92 52,32 54,33 56,11 57,83 59,18 60,59 61,82 JCN о о 1 о аз 2180 2720 .ШО 3930 5170 6440 7730 9060 Е-, "—N. О О ( О 1 50,02 51,59 53,09 54,39 56,64 58,55 60,23 61,77 ел О О ! 0 аз 2400 3030 3750 4480 с о аз 1 о 1 45,98 47,70 49,40 50,87 Таблица Зв Термодинамические функция HNC0 (г) [15], кал/град • моль Г, °К 298,16 300 400 500 600 800 1000 1200 1400 1500 56.92 56,97 60,26 63,06 65,54 69,72 73,22 76,23 78,86 80,06 -(Z°-H°o)/T 48,14 48,19 50,81 52,98 54,88 58,08 60,77 63,10 65,16 66,12 (H°-Hl)/T 8,78 8.78 9,45 10,08 10.6R 11.64 12,45 13,43 13.70 13,94 с; 10,73 10.75 12,08 13,12 13,93 15,19 16,12 16,84 17,39 17,61
i^COto**G< , ?88§38888 0,OO ooo pppp Оь* ь*^^^ K3JO M N3 to JO bbVb'bVbbb и- b ¦ Oi I>O 00 00 CO -*4 - CO OS CD CD 00 ^ I I I I! 11 CuCOCOCOpJCoOJCOCOLcCOCOCOCJCOCOCO Ъэ Ъэ оэ <T-j Vj Vj Vj Ъо "¦<] Vi оь ел ел ел ^ со 13^<ЮУОЗООСОООО^УЮнН ЮО I I СЛ ^J CD < CO ГО *- ' incDCDCOCOO^OOtOOOrf^ OOOOtvrfOO CD CD 'го СО О О СЛ СЛ О О CD 00 -^jStO^COCOCOO^^^J-JCD O О »N h*- CC O5 -J 00 СЛ ffi СЛ О : 000 II!' t- LO LC 1С 00 о N3 о ста н ЕС I ЕС I и от СО CJ СО tO tO tO ]sD ** ^ ^ О CD CD 5D 00 00 j» 00 00 -O го "н* о oo Vj ся lo "cd ел "o 1&- "oi Ъо о bo 00 ^j ел Ьо cd CO^COCDCOCO^CnCn^OCD-4-4CD-40COCOCn ^ P О О О О CD CD CD CD 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ^J I* bbo es ** mЬч In q Vi *,in cu Ь"^ "^ ь* ob b I00^C0Cbt0j^*CD<JCfl^A^0000t04Otr» "со оэ oo cd о о "со оо ел "*-*- OOtO^CD^CnCDC003.U "*-*- ел ел #> Ъо " U00003Cn а d СД»* 5° P° 4 О •s I ft •е- 'S о I Co
422 Глава XIX Термодинамические функции для реакции: N0 (г) -(-Оа (г) A H°Q -=—47,35 икал/моль [16] Таблица 39 т °к 200 250 298,16 300 350 400 500 600 700 800 900 1000 .1100 1200 1300 1400 1500 -(П°-Не)/Т (Z°-H°o)/T кал/град ¦ моль 0,536 0,521 0,525 0,524 0,551 0,567 0,604 0,615 0,611 0,593 0,571 0,546 0,522 0,498 0,473 0,451 0,430 0,362 0,469 0,570 0,575 0.659 0,730 0,862 0,977 1,067 1,152 1,222 1,282 1,335 1,380 1,418 1,452 1,483 ДЯ° Д Z° икал/моль —47,46 —47,48 -47,51 —47,51 —47,54 —47,58 —47,65 —47,72 -47,78 -47,83 —47,87 -47,90 —47,93 -47,95 —47,97 —47,98 —48.00 —47,27 —47,22 -47,17 —47,17 -47,11 —47.05 —46.91 —46,76 —46,60 —46,42 —46,24 -46,06 —45,88 -45,69 -45,50 —45,31 —45,12 lg А' 51,65 41,29 34,57 34,36 29,42 25,70 20,50 17,03 14,55 12,68 11,23 10,07 9,115 8,320 7,648 7,074 6,573 А" 4,47X10" 1,95X10« 3.72Х103* 2,29 X103* 2,63 Х1029 5,01 XI О25 3,16 XI О20 1,07 Х1017 3,55X10" 4,79Х1О12 1.70Х1011 1,17X10" 1,30X10« 2,09X10» 4,45 XI О7 1.19Х107 3,74Х10в Таблица 40 Термодинамические функции trans- и ?/s~HNO2 [161, кал/град • моль T, *К 100 200 250 275 298,16 300 325 350 400 500 600 700 800 900 1000 с; trans 8,03 9,33 10,21 10,63 11.00 11,03 11,42 11,78 12,44 13,55 14,42 15,11 15,68 16,15 16,55 eis 8,03 9,24 10,07 10.48 10,84 10,87 11,25 11,61 12,28 13,42 14,32 15,05 15,64 16.14 16,56 IB--IT.VT trans 7,96 8,27 8,57 8,74 8,90 8,91 9,09 9,27 <),62 10,30 10,92 11,47 11.96 12,40 12,80 eis 7.96 8,25 8,53 8,69 8.84 8,85 9,02 9,20 9,54 10,20 10,8? 11,37 11,87 12,32 12,72 Irans 41.65 47.23 49,10 49,93 50,64 50,70 51,42 52,10 53,36 55,58 57,51 59.24 60,80 62,24 63,56 -iQ/t eis 41,75 47.33 49,19 50,02 50,73 50,79 51,50 52,17 53,42 55,63 57,54 59.25 60.80 62,22 63,55 S° trans 49,61 55,50 57.67 58,67 59,54 59,61 60,51 61,37 62,98 65,88 68,43 70,71 72.76 74,64 76,36 eis 49,71 55,58 57,72 58,71 59,57 59,64 60,52 61,37 62,96 65,83 68,36 70,62 72,67 74,54 76.27
Раздел 1 423 Таблица 41 Термодинамические функции равновесной смеси trans- н c/s-HNO2 [16], нал/град «моль т, °к 100 200 250 275 298.16 300 325 350 400 500 600 700 800 900 1000 с; 8,03 9,31 10,17 10,59 10,95 10,98 11,37 11,73 12,38 13,50 14.38 15,08 15.66 16,15 16,55 (Н°-Но0)/Т 7,96 8,27 8,56 8,72 8,88 8,89 9,07 9,25 9,59 10,26 10,88 11,43 11,92 12,37 12,76 43.04 48,63 50.50 51,34 52.05 52,11 52,82 53,50 54,76 56,98 58,90 60.62 62,18 62,61 64,94 S° 51,00 56.90 59.06 60.06 60,93 61,00 61,89 62,75 64.35 67,24 69,78 72.05 74,10 74,98 77.70 Термодинамические функции азотной кислоты HNO3 (г) до 500 нал/град моль Таблица 42 °К [17], т, °к 275 298,1 300 325 350 375 400 425 450 475 500 63,24 63.62 63,70 64.67 65.62 66.52 67,44 68,29 69.14 70,00 70.78 (H°-Hl)/T 9,16 9.37 9.39 9,62 9.84 10,07 10,31 10,54 10,79 11,02 11,25 (Z°-Hl)/T 54,08 54,25 54,31 55,05 55,78 56,45 57,13 57,75 58,35 58,98 59,53 Термодинамические функции длн реакции: 3NO2-j-H2O (г) АН° = — 7230 кал [17] Таблица 43 NO-b2HNO3(r) т, °к 275 293,1 298.1 300 325 350 375 400 425 450 475 500 U кал/град 32,80 33,19 33,31 33.35 33,87 34,36 34.77 35,14 35,48 35,80 36,07 36,34 Т ¦ МОЛЬ 6,51 8,52 9,06 9,25 11,62 13,70 15,49' 17,06 18.47 19,73 20,85 21,88 кал/ моль 1790 2497 2701 2775 3777 4795 5809 6824 7850 8879 9904 10940 К, агпм 3,78X10"^ 1,37 X «Г? 1.05X10-1 9,51XlO~d 2,83X10"^ 1,01 Х10~; 4,11X10"-* 1,87X10""* 9,18X10-* 4,86X10"^ Г- 1,65 Х10^5
424 Глава XIX Таблица 44 Термодинамические функции для реакции: Н3О (rj|lf 2NO24-1/2O2 7± 2HNO8 (г) * -20 025 кал [17] т, °к 275 298Л 300 325 350 375 400 425 450 475 500 Д (Z°-H°o)/T Д Za/T кал/град • моль 47,42 48,14 48.20 48.90 49,58 50,15 51.68 51,15 51.60 51.96 52.34 —25,40 —19,04 —18.55 —12.72 —7.63 —3,25 +1,62 4.03 7,10 9,80 12,29 Д Z°, кал/моль —6985 —5676 —5565 —4134 —2671 —1219 +648 1713 3195 4655 6145 К, атмГ-3'* 3,56 Х106 1,45X10* 1.13X10* 6,03 Х102 4,65X10 5,13 4.43 Х10 1,32 X 10~ \ 2.81X10"; 7,21X10-^ 2,06 XI 0~3 Термодинамические функции для реакции: Н2О (r) + 8/202-f 2NO Н°о=— 45 543 кал [17] Таблица 45 <it 2HNO3 (г) т, °к 275 298,1 300 325 350 375 400 425 450 475 500 \ 1 ° 1 М т I кал) град 76.75 77.79 77.90 78.95 80,03 80,91 81.75 82,48 83,20 83.80 84.33 — Д Z°/T • моль 89,12 75,23 74,15 61,40 50.30 40,73 32,29 24,85 18,17 12,23 6,90 кал) моль 24508 22426 22245 19955 17605 15274 12916 10561 8177 5809 3450 TS —б *» Л , UIYLM ' * 3.02 XI О10 2.78Х1018 1,61X10" 2,64 Х1018 9.87 Х1О10 7,99 Х108 1,14X10' 2,70 Х105 9.37ХЮ8 4,71 Х102 3,22X10 Таблица 46 Термодинамические данные некоторых реакций, включающих азот, кислород и окислы азота [18] Реакция N + Oa-vNO + O N + N0-HV2-t-0 N + NOa-^N2 + O2 N + NO2->N2 + 2O N+NOa-»NaO + O N-f-NOa-^2NO O + NO2-+NO + O,, N-f-N2O-*Na + NO Д Ео, ккал —32,8 -75,1 —121,2 -4,0 —42.3 —78,9 —48.1 —111,7 Реакция NO + NO2->N2O + O., N3 + 0 -» NaO 0 + N0->N02 N (AS) -> N BD) Д Ео, ккал —9,5 —38,3 —71,1 +54,6 +129.0 +140,0
Раздел I 425 Термодинамические функции F (газ), палjград моль [19} Таблица 47 г, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 т 32,6909 32,7231 34.2338 35,4113 36,3737 37,1860 37,8879 38,5053 39,0561 39,5530 40.0056 40,4209 40,8046 41,1612 41,4941 41,8063 42,1003 42,3779 42.6410 42,8909 43,1289 43,3561 43.5734 43,7816 43,9815 44,1737 44,3588 44,5373 44,7096 44,8761 45.0372 45,1933 45,3447 45,4916 45,6343 45,7730 45,9079 46,0393 46,1673 46,2921 46,4139 46,5327 46,6488 46,7622 46,8731 46,9816 47,0877 47,1917 47,2935 с; 5,4364 5,4355 5,3612 5,2820 5,2180 5,1693 5,1324 5,1044 5,0826 5,0655 5,0519 5,0409 5,0319 5.0244 5,0182 5,0129 5,0084 5,0046 5,0012 4,0983 4,9958 4,9935 4,9916 4,9898 4,9882 4,9868 4,9856 4,9844 4,9834 4,9824 4,9816 4,9808 4,9801 4,9794 4,9788 4,9783 4,9777 4,9773 4,9768 4,9764 4,9760 4,9757 4,9753 4,9750 4,9747 4,9744 4,9742 4,9739 4,9737 37,9163 37.9498 39.5041 40,6917 41,6488 4?,4493 43,1370 43,7398 44,2763 44,7601 45,2002 45.6041 45.9774 46,3243 46,6483 46,9524 47,2388 47,5095 47,7661 48,0100 48,2425 48,4645 48.6770 48,8807 49,0764 49,2646 49,4460 49,6209 49,7899 49,9535 50,1114 50,2647 50,4134 50,5577 50.6980 50,8344 50,9672 51,0964 51,2225 51,3453 51,4653 51,5823 51,6967 51,8085 51,9179 52,0249 52,1296 52,2321 52,3326 Т 5.2254 5.2267 5.2703 5,2803 5,2750 5,2632 5,2491 5,2345 5,2204 5,2070 5,1946 5,1832 5,1727 5,1631 5,1542 5,1461 5,1385 5,1316 5,1251 5,1192 5,1136 5,1084 5,1036 5,0991 5,0949 5,0909 5,0871 5,0836 5,0803 5,0772 5,0742 5,0714 5,0687 5,0662 5,0637 5,0614 5,0592 5,0571 5,0551 5,0532 5,0514 5,0496 5,0479 5,0463 5,0448 5,0433 5,0418 5,0405 5,0391
426 Глава XIX Термодинамические функции Fa (газ), кал/град ¦ моль [19J Таблица 48 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 41,369 41,413 43,470 45,101 46.464 47,637 48,671 49,596 50,434 51,199 51,905 52,560 53,170 53,742 54,281 54,790 55,272 55,730 56,166 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 56,583 56,981 57,364 57,731 58,085 58,425 58,754 59,072 59,379 59,676 59,965 60,215 60,517 60,781 61.038 61,289 61,533 61,771 62,003 62,230 62,452 62,668 62,880 63,087 63,290 63,489 63,684 63,875 64,063 64,246 7,485 7,493 7,890 8,191 8,408 8,566 8,683 8,774 8,846 8,905 8,954 8,997 9,035 9,069 9,100 9,129 9,156 9,181 9,205 9,228 9,250 9,272 9,293 9,313 9,333 9,353 9,372 9,391 9,410 9,429 9.447 9,466 9,484 9,502 9,520 9,537 9,555 9,573 9,590 9,608 9,625 9,643 9,660 9,677 9,695 9,712 9,729 9,746 9.763 48,445 48,491 50,703 52,498 54,011 55,320 56,472 57,500 58,428 59,274 60,051 60,770 61,438 62,062 62,649 63,201 63,724 64,219« 64,691 65,141 65,570 65,982 66,377 66,757 67,123 67,475 67,816 68,145 68,464 68,772 69,072 69,363 69,646 69,921 70,189 70,450 70,705 70,953 71,196 71,433 71,664 71,891 72,113 72.330 72,543 72,752 72,957 73,157 73,354 7,075 7,078 7,233 7,396 7,548 7,683 7,800 7,904 7,995 8,075 8,146 8,210 8,268 8,320 8,368 8,412 8,452 8,490 8,525 8,558 8,589 8,618 8,646 8,672 8,697 8,721 8,744 8,766 8,787 8,807 8,827 8,846 8,865 8,883 8,900 8,917 8,934 8,950 8,966 8,981 8,996 9,011 9,026 9,040 9,054 9,068 9,081 9,095 9,108
ел n ' о о о о о со со со ее ее со со сс со СО 00 «О Q vi rf!* W N5 ^ оооооооо о ооооооооо >88SSSSS i CD 00 *О О5 СП ^\ W Ю ^ ) О О О О О О О О О > о о о о о о о о о О CD 00 ¦<! OS < О О О О < о о о о < ¦ Со to о 1 ш я В В СЛ СЛ СЯ СЛ СЛ ел ел ел сл сл ел ел ел ел сл ел ел роррсо со сосооо ро ^^^pspsenjLn^^co О оо^j сп со н* о оо os^ Тс о оо os^-н*"о-^^"Vo ^V^^V^*^^^^^"^ "^ V?-^Ъ? 1^ QP"^ 0°Ъ?^ Qb? ^ ?•". ^7^ Ф о^"^ *t^ 00 О 00 tts ел ^ CiO Ob С^ СО "О О CD СО >-*¦ >?>* *-^ Ю Л С 8 ес 3C jT) p 50 О CD CD p 00 00 b "ее "со oooopooooooooopooooo CD CD CD 00 *00 00 Vj V " CWOGOClJD 00 00 00 00 00 ос оо ос со оо аь Oi ел "ел "rfs> rf^ ее "со К; tc OitOOOCOCOrfs OOCOOO to eo to 00 1— 1 j о cc is: О СО 00 > ел -о со to "^ о О со со со со ^tOC^OOJOiC^ со со ;.. ^0 to со ю to to — I-* ^ i-o о be ~cx js bj "o 00 a; "^ СЛ Ob ^3 00 CD CD 00 00 Ob wT o^oooi^^oooooto Oi as а ел ел ел ел OCOCDcD^OOC ел ел ел ел ел ел ел ел ел ел OOOOOO^lopG^Cij^ ел ел ел ел ел ел ел ел ел ел СП *^ k> JU5 со С*: to — —С: OKwiiiC c^- as tc со •в 00 СО 00 00 00 00 00 00 00 00 ^ Г^ ^ Г^ ^ -*0 " и*. U ^ "к^ н^ О О "О "О О СО CD "CD СО 00 00 00 *-J ^J -О СО*^СПСО«<1СО*ОСЛКЗО OCenWOOLntOCDOiW __ _ ^_^ tO*4IOOitCtOCO^h|S^ps as *ф "es "ел "сп 1Ь* "is jn со COOObCCCDCni-^OO ^^1^ coo "cc со 1 ^*J J^J ^J OS Oi OS Oi Oi Oi O^ OS Oi ¦boo со "со "со "to "со "со со Ъо оо
COOOO^Cn^COtO ooooooooo ooooooooo ^cooocooococjooococjo ^^ ^э ^э ^^ ^э ^-uf1 <^э ^^ ^э ^э о о о о о о о о о о tOtOtOtOtOtOtOtOtO соооосасл^соьз^ 1 <О o осо <О <О <О ooo .з: > Ос >СЛ^СО| | О < | О »о ) О O О CD >ОО 00 СЛСЛСЛСЛ 00>р0 р Ъо "es ^рч со " СЛСЛСПСПСЛ СЛ СЛСЛСЛСЛ "со Vj ел Ъэ "^ О^ЗОООООО СЛСЛСЛСЛСЛ СЛСЛСЛСЛ coojco to tototo^j^p-oooco , СО ^ 00 \п to "сО СЛ Ъо 00 ^ О -О СО ¦<] 00 00 ОЭ 00 00 00 00 00 00 00 00 QO "*J "*J "^3 "О СТЭ ОЬ О^ СЛ О О О СО СО CD С bwpOiwbbslocol ) 00 00 «О -^3 -*J О^ О1 р to bo со oo Co Vj V Oi 00 COOO O CO 00"СЛ " tOCnOO в COCDCOCOCD To to to fO ^O CC CDCDCOOOOOOOQD о о о о о о со со "со "со СО-ОСТ>$?ООООСЛОО^ OO со to "k> "н^ о со оо Ъэ O^OOCbOOQO СЛ "is 1о * о^ ръ р> "СО СО CD СЛСЛСЛСЛСЛСЛСЛСЛСЛСЛ ^ P3 P5 P15я ^ ^5° J° 1° lo о bo о оо 00О^ OOi tO' СО О* О OJ tO О t rf^ о ста О со to t lco ел to CO 00 ¦8 к о & 0000 00 00 00 00 00 00 00 00 pOpDpDOOOOOOpO OOOO^J м to ^ на и U b b b Ь too-ocncooootntoco ел ел Ъо со lo "to "^ ^л- ^э*о^сосо 1^'со'со'сО СО О^ ^ 00 tO t>0 Q V1 СЛ С/1 СЛ I I
Раадел I 429 Таблица 51 Термодинамические функции встречающейся в природе изотопной смеси HF+DFf пал/град моль [19] г, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 •uoo 3200 3300 3400 3500 (Z -Яо) т 34.616 34,658 36,644 38,188 39,451 40,520 41,448 42,268 43,003 43,670 44,282 44,847 45,372 45,864 46,326 46,763 47,177 47,570 47,946 48,305 48.649 48,980 49,298 49,604 49,900 50,187 50.464 50,732 50,993 51,246 51,492 51,731 51,965 52,192 6,964 6,964 6,967 6,972 6,986 7,015 7,063 7.129 7,210 7,303 7,402 7,504 7,605 7.704 7,800 7,890 7,976 8,057 8,132 8,203 8.268 8,330 8,387 8,441 8,491 8,538 8,582 8,623 8,662 8,699 8,733 8,766 8,797 8,826 S° 41,509 41,552 43,556 45,111 46,383 47,462 48,402 49,237 49,992 50,684 51,324 51,920 52,480 53.008 53,508 53,984 54.437 54,871 55,286 55.684 56.068 56,436 56,792 57,136 57,468 57,789 58,100 58,402 58,695 58,980 59,257 59,526 59.788 60,043 / TJQ 1J°\ ill —11 1 0 т 6,893 6.894 6.912 6,923 6,932 6,942 6,954 6,969 6,989 7,014 7,042 7,073 7,108 7,144 7,182 7,221 7,261 7,301 7,340 7,380 7,419 7,457 7,494 7.531 7,567 7,602 7,637 7.670 7,702 7.734 7,764 7.794 7,823 7,852
430 Глава XIX Продолжение табл. 51 Т, °К 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 B° - Н"а) Т 52,413 52,630 52,841 53,048 53,249 53,446 53,639 53,829 54,014 54.196 54,374 54,549 54,720 54,889 55,054 V 8,854 8,881 8,907 8,931 8,955 8,977 8,999 9,020 9,040 9,059 9,078 9,096 9,114 9,131 9,148 60,292 60,535 60,773 61,004 61,231 61.452 61,669 61,881 62,088 62,292 62,491 62,686 62,878 63.066 63,251 (Я° - Н]) Т 7,879 7,906 7,932 7,957 7,982 8,006 8,029 8,052 8,074 8,096 8,117 8,138 8,158 8,177 8,197 Таблица 52 Теплоты, свободные энергии л константы равновесия реакции диссоциации [HF HF ± i/H + VF [211 HF [211 т °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 A 1Г/Г кал/град¦ 215,43 214,11 160,67 128,65 107,31 92,097 80,683 71,814 64,716 54,066 46,454 40.736 36,321 32,735 26,285 21,993 18,927 16,630 14,848 13,431 Д Z°/T МОЛЬ 217,09 215,77 162,23 130,08 108,66 93,296 81,776 72,804 65,621 54,804 47,088 41,277 36,747 33,114 26,474 22,172 19,027 16,657 14,808 13,323 v J H2 F2 Р 1 HF 3,590 ХМ"*8 6,98ОХ1О~48 3.512Х 10~36 3,719 X 1О~29 1,789 х 10~24 4,078 XI 0~21 1,343 XI 0~18 1,227 X КГ16 4,558 Х105 1,054Xl0~12 5,118 Х10~и 9,528 XI0~u> 9,312 х Ю~° 5,794 X 10~8 1,638 X 10~& 1,427 X 10~5 6,947 X 10~& 2,290 X 10 5,804 X 10~4 1,225 X 10~s
Таблица 53 Теплоты, свободные энергии и константы равновесия реакции диссоциации HF H^>H + F [21] Таблица $4 Теплоты, свободные энергии и константы равновесия реакции диссоциации F2 F2 <=» 2F [21] 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 д и°/т кал/град ¦ 451,16 448,42 337,16 270,39 225,87 196,48 170,18 151,60 136,74 114,40 98,416 86,400 77,072 69,562 55,952 46,861 40,339 35,429 31,597 28,523 Д Z°JT моль 427,36 424,59 312,36 . 245,48 199,77 167,44 143,15 124,22 109,05 86,198 69,842 57,520 47,907 40,193 26,161 16,904 10,195 5,1438 1,1974 — 1,9640 к Ph'Pf 4,544 Х10-94 1,831 Х10~93 6,175 Х10~68 2,239 Х10~54 2,194 х!0~44 2,554 X !0—37 5,187 Х10~32 7,097 Х10~28 1,472 Х10~-4 1,451 хЮ~19 5,447 Х10~16 2,686 ХШ3 3,388 Х10~и 1,644 Х10~9 1,917 Х10~6 2,022 X 10~4 5,915 X 10~3 7,513 X 10~2 5,474x10 2,687 Tt °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 ДЯ771 кал/град ¦ 122,06 121,34 91,777 73,940 61.980 53,393 46,933 41,879 37,827 31,724 27,342 24,041 21,464 19,396 15,650 13,131 11,314 9,9380 8,8550 7,9797 AZ°/T моль 94,712 93,967 63,509 45,089 32,734 23,863 17,171 11,955 7,7510 1,4280 — 3,1150 — 6,5422 - 9,2181 —11,370 —15,273 -17,880 —19,762 —21,175 —22.286 —23,165 О2 К F р*> 1,998 Х10~21 2,908 Х10~21 1,319 Х10~14 1,399 Х10~10 7,019 X 10~7 6,095 Х10~6 1,767 XI0~4 2.439 X 10~3 2,023 XI О 4,874 X 10"' 4,812 2,690X10* 1,034 Х102 3,055 X 102 2,177 X 103 8,085 х 103 2,084 X 104 4,245 х 104 7Л24Х104 1,155 Х105
Глава XIX Таблица 56 Теплоты» свободные энергии и константы равновееии реакции C1F <г)<±С1 (r) + F (г) [22] т, °к А Н°/Т кал)град • моль к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 200,81 199,60 150,40 120,83 101,07 86,92 76,289 68,004 61,363 51,378 44,224 38,843 34,649 31,286 205,37 204,12 153,80 123,54 103,33 88,861 77,987 69,512 62,721 52,509 45,193 39,692 35,403 31,965 = 58,947 «кал 175,49 174,26 124,25 94.107 73,935 59,476 48,593 40,104 33,295 23,045 15,692 10,152 5,8301 2,3582 ?'° = 60.305 ккал 180,04 178,78 127,64 96,82 76,198 61,416 50,290 41,613 34,652 24,177 16,662 11,001 6,5844 3,0370 4,443 XI 0~зе 8.254 X 10~311 7.008 X 10~28 2,711 Х10~21 6,944 Х10~17 1,004 Х10~13 2,400 XI 0~и 1,719 Х10~9 5,291 X Ю~8 9,195 X 10~б 3,720 X 10~4 6,043 X 10~3 5,319 XI0~2 3,052 ХМ 4,492 X 10~40 8,463 X 10~40 1,270 Х10~28 6,914 X 10~22 2,223 Х10~17 3,782 Х10~14 1,022 Х10~и 8,047 X 10 е 2,672 X 10~8 5,203 X 10~6 2,284 X 10~4 3,943 X 10~3 3,639 X 10~2 2,169 X 10~*
Раздел I 433 Таблица 56 Теплоты, свободные энергии и коистанты равновесия реакции C1F (г) т± 4tCh <r) + VaFt (г) [22] т, °к &н°/т Д Z /1 кал/град • моль PCIF 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400.1 1600 1800 2000 28 Заказ 119. 42,458 42,199 31.678 25,360 21,145 18,131 15,873 14,117 12,712 10,604 9,0987 7,9723 7,0967 6.3968 47,012 46,558 35,072 28,075 23.407 20,071 17,570 15,626 14,069 11,735 10,068 8,8208 7,8509 7,0756 Е° = 12,637 ккал 43,629 43,369 32,814 26,477 22,250 19,231 16,961 15,192 13,784 11,665 10.150 9,0107 8,1323 7,4142 El = 13,995 ккал 48,183 47,895 36,208 29,192 24,513 21,171 18,658 16,700 15.142 12,796 11,119 9,8592 8,8865 8,0930 2,917 Х10~10 3,325 XIО0 6,738 X 10"8 1,635 Х10~6 . 1,372 Х10~ь 6,266 X 10 1,964 X 10" 4,786 X 10' -5 ,-4 9,718X10 г-4 2,823 X 10' 6,051 X 10 -3 -3 1,073 Х10~2 1,670 X 10~2 2,397 X 10~2 2.950 Х101 3,410 Х101 1,221 X Ю~8 4,169 X 10~7 4,393 х 10~6 2,361 X 10~5 8,363 X 10~5 2,240 X 10~4 4,908 X 10~4 1,597 X 10~3 3,715 X Ю~3 7,003 X 10~3 1,143 X Ю~2 1,703 X Ю~2
434 Глава XIX Таблица 67 Теплоты, свободные энергии и константы равновесия реакции BrF(r) ?± Вг (г) + F (г) [22] 7\ °K AH°/T д z°/T кал/г рад ¦ моль 169,98 168,96 127,29 102,22 85,462 73,470 64,463 57,451 51,838 43,418 37,405 32,897 29,229 26.591 204,01 202,77 152,65 122,51 102,37 87,962 77.143 68,722 61,982 51,871 44,650 39,237 34,864 31,663 E°Q = 49,799 ккал 144,94 143,89 101,57 76,059 58,998 46,774 37,576 30,404 24,652 15,992 9,7760 5,0874 1,4239 1,5241 = 59,943 ккал 178,96 177,71 126,93 96,347 75,904 61,265 50,256 41,675 34,796 24,445 17,022 11,427 7,0595 3,5479 к= 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2Д12Х10-32 3,568 Х10~32 6,353 Х10~23 2,385X107 1,277Х10~13 5,993 х 10 ~и 6,136 Х10~9 2,266 XI 0~7 4,096 Х10~6 3,198 Х10~4 7,303 Х10~3 7,730 Х10~2 4,884X10"* 2,153 7,749 XI 0~4(> 1,454 Х10~3!> 1,822 XI 0~28 8,783 Х10~22 2,578 Х10~17 4,079 X Ю-14 1,039 Х10~и 7,799 Х10(> 2,486 Х10~8 4,545 XI 0~6 1.905 XI О" 3,181 Х10~3 2,865 XI 0~2 1,677 Х10~*
Раздел I 435 Таблица 68 Теплоты, свободные энергии и константы равновесия реакции Вг2 + V2F2 [22] т, °к 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 АНС/Т кал/ град 31,679 31,486 23,648 18,933 15,787 13,539 И,852 10,543 9,4949 7,9249 6,8054 5,9678 5,1535 4,7998 Д Z°/T моль = 9,3834 ккал 32,797 32,603 24,725 19,995 16,839 14,570 12,889 11,565 10,517 8,9333 7,8007 6,9486 6,2853 5,7521 PlJ? ¦ Р1'* ^BrF 6,796 X10~o 7,494 Х10~8 3,948 Х10~в 4.268 Х10~5 2,089 XI 0~4 6,543 Х10~4 1,524 Х10~3 2,968 Х10~3 5,031 Х10~3 1,116Х1О~2 1,973 X10" 2 3,ОЗОХ1О~2 4,230 Х10~2 5,532Х10~2 Е\ = 19,528 ккал 298,16 300 400 . 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 65,703 65,301 49,009 39,222 32,695 28,031 24,532 21,815 19,640 16,379 14,052 12,308 10,789 9,8720 66,821 66,418 50,087 40,284 33,746 29,062 25,570 22,837 20,661 17,387 15,047 13,289 11,921 10.824 2,491 XI 0~1J 3.052 Х10~15 1,132Х10~п t,57lX10~9 4,215 XI 0~*& 4,452 Х10~7 2,581 Х10~6 1,021 Х10~5 3,052 X10" 5 1,585 Х1О~4 5,147X10"* 1,247 Х10~3 2,481 X10 ~3 4,309 Х10
436 Глава XIX Таблица 69 Теплоты, свободные энергии и ковстанты равновесия реакции JP()^J() + P() [22] °к д нут кал jeрад J(r) + F д z ¦ моль (г) °/Т [22] Pj • PF Е = 45,649 ккал 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 156,00 155.06 116,84 93.839 78,46E 67,462 59,195 52,754 47,59E 39,848 34,304 30,141 26,902 24,312 224.82 223,46 168,14 134,88 112.66 96,775 84.843 75,553 68,115 56,947 48,960 42,965 38,302 34,572 131,32 130,36 91,519 68,115 52,462 41,246 32,807 26,229 20,956 13,023 7,3354 3,0536 —0,2845 —2,9645 ° = 66,168 ккал 200,14 198,76 142,82 109,15 86,660 70,559 58,45fi 49,028 41,475 30,122 21,992 15,878 11,115 7,2950 1,999 X10" 29 3,235 X10" 29 9,970 X10" 21 1,299X10~15 3,425 X102 9,679 X100 6,763 Х10~8 1.852Х10" 2,631 X10 ~5 1,425Х10~а 2.494Х10 2,151 X10 ~1 1,154 4,445 1.822Х1О-4" 3,646 Х10~44 6,132Х10~32 1,396Х10"~24 1,150X10" И| 3,798X106 1,677 X10"i;i 1,928Х10~п 8,625 Х10~10 2,612Х10~7 1.562X1Q-5 3,388X10-4 3,723 Х1О~3 2.545Х10-2
Раздел I Таблица 60 Теплоты, свободные энергии и константы равновесия реакции JF (rHVA() +yF()[22] т, °к 298,16 300 400 500 600 700 ; 800 . 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 АН°/Т кал/град 34,451 34,241 25,704 20,570 17,146 14.700 12,864 11,441 10,302 8,5957 7,3795 6,4696 5,7636 5,2007 Е° = 103,27 102,64 77,002 61.608 51,344 44,012 38,513 34,240 30,821 25.695 22,036 19,294 17.163 15,460 A Za/T ¦ моль 10,182 ккал 35,494 35,283 26.726 21,593 18,174 15,745 13,901 12,474 11.343 9,6424 8,4294 7,5207 6,8188 6,2636 30,701 ккал 104,31 103.68 78,024 62,631 52.372 45,058 39,550 35,273 31,862 26,742 23,086 20,345 18,218 16,523 л = — -PJF 1.749Х10"8 1.946 X10""8 1.442Х10" 1.909Х10 1,067X10" 4 3,623 X10 ~4 9,161 х 10" 4 1,879 X10 ~3 3,319 X10" 3 7,811Х10~3 1.438Х10 2.272Х10 3,234 X10 ~г 4,277 Х10" 1,594X10 ~2г 2,194Х10~3 8,873 X10& 2,052 X104 3,583 X102 1,422Х1О~10 2.272Х10"9 1.955Х10"8 1,088 X10" 7 1.431 Х10~6 9.008 X10" 3,578Х1О~Ь [ 1,043 X10" 4 2,449X10""
438 Глава XIX Таблица 61 Теплоты Т, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 , свободные энергии и константы Вг(Л(г)^Вг(г)+С1(г) дя°/т кал!град ¦ 175.12 174,06 130,98 105,12 87,869 75,539 66,286 59,085 53,321 44,673 38,495 33,862 30,258 27,373 Д Z°JT моль 151.16 150,09 106,51 80,273 62,728 50,158 40,702 33,328 27,412 18,507 12,104 7,3397 3,5080 0,4741 равновесия реакции [22] РЪтС\ 9.142 X 10~ 34 1,580 X10 ~33 5,278 X10 ~24 2,860X10" 18 1,954 X 10~ u 1.092 х 10~ и 1.272Х10"9 5,203 X10" 8 2,777 Х10~C 9,023 Xl0-f> 2.263 X10 ~'л 2,488 X10 ~2 1,711Х10-1 7,878 X10 "* Таблица 62 Теплоты Г, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 , свободные энергии ВгС1 ?± *, ьн°/т кал/град ¦ 0,80286 0,80122 0,59370 0,47205 0,39203 0,33376 0.29405 0,26214 0,23675 0,19967 0,17303 0,15498 0,14109 0,12995 и константы равновесия '2Вг2 + */аС1я [22[ Д Z°jT моль 2,1578 2,1527 1,9542 1,8356 1,7574 1,6913 1.6590 1.6244 1,6002 1,5653 1,5319 1,5096 1,5000 1,4781 реакции 1/, 1/2 ^ВГС! 0.3376 0,3385 0.Я740 0,3971 0,4130 0,4270 0,4340 0,4416 0,4470 0,4549 0,4626 0,4678 0.4701 0,4753
Раадел I 439 Теплоты, свободные эвергии и константы равновесия реакции JCI (г) +± J (г) + С1 (г) [22] Таблица 63 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 кал/град • 168,74 167,72 126,20 101,29 84,668 72,788 63,870 56,926 51,415 43,010 37,030 32,539 29,042 26,244 4 2VT МОЛЬ 145,19 144,16 102,17 76,889 59,983 47,870 38,760 31,654 25,954 17,373 11,213 6,5780 2,955 0,04420 р 1,854 Х10~32 3,123 ХЮ~32 4,695 X Ю~23 1,571 Х10~17 7.779 X 10-13 3.453 X 10~*' 3,381 х 10~9 1,208x10~ 7 2.127 X 10~6 1,596 X Ю~4 3,544 XI 0~3 3,651 XI 0~2 2,261 X КГ 9,780 Х10 Таблица 64 Теплоты, свободные энергии и константы равновесия реакции JCI(r)?±V«Mr)+ViCla(r) [22] т °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 ДЯ7Г кал/град 11,186 11,117 8,3304 6,6597 5,5475 4,7524 4,1601 3,6987 3,3799 2,7779 2,3839 2,0904 1,8625 1.6803 Д Z°/T ¦ МОЛЬ 12,507 12,437 9,6598 7,9943 6,8845 6,1070 5,4978 5,0353 4,6657 4,1104 3,7101 3,4049 3,1893 3,0005 1/2 1/2 1,848X10—3 1,914 ХЮ~3 7,743 XIО 1,790X Ю-2 3,129 X Ю-2 4,627X10-2 6,288X10-" 7,935 X Ю-2 9,558 X Ю-2 1,264 X 10- * 1,546 х Ю-1 1,803 X Ю-1 2.009Х10-1 2.209Х10-1
440 Глава XIX Таблица 65 Теплоты, свободные энергии и константы равновесия реакции JB()^ J(r)+Br(r) [22] г., 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 18O0 2000 АН°/Т кал/ град¦ 142,49 141.62 106,51 85,416 71,350 61,299 53.761 47,900 43,213 36,190 31,185 27,439 24,533 ?2,213 A Z°/T моль 119,22 118,35 82,901 61,573 47,321 37,117 29,447 23,466 18,671 11,452 6,269 2,3608 —0,69630 —3,1576 Р3 'рвт Pjbv 8,795 х 10~27 6,365 XlO~2(i 7,623 XlO9 3,495 XlO4 4,550 X 10~п 7,729 XlO~y 3,669 X 10~7 7,438 XlO 8,308 X 10" 5 3.142 XlO 4,265 х 10~ 2 3,048 XlO 1,420 4,899 Таблица ЬЬ Теплоты« свободные энергнн н константы равновесия реакции J?r (г) ?± 1/Л <г) + V,Br2 (г) [221 т °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 A HJ/T кал/град • 5.673 5.649 4,684 4,121 3,752 3,492 3,299 3,150 3,031 2,855 2,730 J2.U37 0,565 2,508 AZ°/T моль 5,9719 5,9428 4,7752 4,0749 3.6079 3,2744 3,0243 2,8280 2,6739 2,4402 2,2732 2,1464 2,0500 1,9761 4.953 Х10~2 5.026 X 10^2 9,044 XlO 1,287 XlO 1,627x10"* 1,925 XlO 2,183 XlO 2,410 XlO 2,604 XlO 2.929 X10 3,186 XlO 3,396 XlO-1 3,564 XlO-1 3,699 XlO
Раздел I 441 Таблица 67 т,°к 284.91 (в 298,16 400 500 600 700 800 1000 1250 1500 Термодинамические функции • Р-) -(Z-E°o)/T 56,04 56,54 59.99 62,88 65,39 67,63 69,63 73,16 76.54 79,92 ClFa, кал! град • S° 66,90 67,58 72,32 76,21 79,51 82,39 84,89 89,16 93,22 97,07 моль [23] 15,09 15,38 16,94 17,83 18,36 18,75 18,99 19,29 19,50 19,61 Таблица 68 Термодинамические функции BrF6, кал/град ¦ моль [24] т, °к . 313,7 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 24,49 26,80 28,41 29,36 29,96 30,37 30,66 30,86 31,02 31.14 31,23 31,31 31,37 (H°-Hl)/T 15,45 17,68 19.68 21,24 22,42 23,39 24,20 24,85 25,40 25,87 26,29 26,64 26,95 -(Z°-Hl)!T 62,51 66,55 70,71 74,47 77,78 80,87 83,67 86,48 88,64 90,88 92,97 94,94 96.78 77,96 84,23 90,39 95,71 100,20 104,26 107,87 111,33 114,04 116,75 119,26 121,58 123,73 Термодинамические функции НОС1, пал/град моль [25] Таблица 69 т,°к 200 298,16 300 400 500 600 800 1000 1200 1400 1500 53,00 56,41 56,47 59,12 61.36 63,19 66,30 68,83 70,98 72,85 73,70 -(Z-H°o)!T 45,00 48,23 48,28 50,67 52.58 54,20 56,85 59,00 60,82 62,41 63.13 8,25 8,89 8.90 9,55 10,09 10,51 11,12 11,59 11,97 12,28 12,41 (H°-H°Q)/T 8,00 8,19 8,19 8,45 8,73 8,99 9,45 9,83 10,16 10.44 10,57
Глава XIX Таблица 70 Термодинамические функции С12О, кал/град*моль [25J т, °к 200 298,16 300 400 500 600 800 1000 1200 1400 1500 59,54 63,63 63,70 66,95 69,64 71,92 75,65 78,62 81,08 83,18 84,13 - (Z° - Н°о) IT 51,00 54,51 54,57 57,27 59,48 61,37 64,50 67,03 69,18 71,03 71,88 9,69 10,85 10,87 И,74 12,33 12,72 13,19 13,43 13,57 13,66 13,69 Ш°-н°оIт 8,54 9,12 9,13 9,68 10,15 10,55 11,16 11,59 11,91 12,15 12,25 Таблица 71 Термодинамические функции тиофосгена CSC12 (газ) [4] т °к 1 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 S° - (Z°-H°o) IT кал/град ¦ моль 70,19 70,28 74,93 78,77 82,05 84,87 87,36 89.60 91,60 58,62 58,69 62,19 65,13 67,70 69,94 71,96 73,81 75,49 15,45 15,48 16,68 17.59 18,17 18,55 18,83 19,02 19,17 кал!моль 3451 4377 5096 6819 8612 10447 12318 14211 16114
Раздел I 443 Таблица 72 Термодинамические функции карбонил-хлорида С12СО, пал/град моль [26] т, °к 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 -2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 - (Z°-H°a) [Т 58.16 58.22 61.53 64.35 66,75 68.87 70,82 72,53 74,14 75,62 76,99 78,24 79,48 80.59 81,70 82.70 83.69 84.58 85,47 86,31 87.14 87,91 88,68 89,39 90,09 90,76 91.43 92.04 92,66 93,24 93,83 94,39 94,96 95,45 95,95 96,44 96,94 97,39 97,85 (Н°-Н°о)/Т 11,01 11,04 12,08 12,90 13.57 14.30 14,58 15,05 15,35 15,65 15,91 16,14 16,36 16,54 16.72 16,87 17,01 17,14 17,26 17,36 17,46 17,55 17,64 17,72 17,79 17.86 17.93 17,99 18,04 18,10 18,15 18,20 18.24 18,28 18,32 18,36 18,40 18,43 18,46 69,17 69.26 73.61 77,25 80.32 83,10 85,40 87.52 89,49 91,27 92,90 94,37 95,84 97,13 98,42 99.56 100,70 101,72 102,73 103,67 104,60 105.46 106,32 107,10 107,88 108,62 109.36 110,03 110,70 111,34 111,98 112,59 113,20 113,73 114,27 114,80 115,34 115,82 116,31 14,51 14,53 15,77 16,61 17,23 17,71 18.07 18.38 18,59 18,77 18,92 19,03 19,14 19,22 19,30 19,36 19,41 19,45 19,49 19,52 19,55 19,58 19,60 19,62 19,64 19,66 19,67 19,69 19,70 19,71 19.72 19,73 19,74 19,74 19,75 19,75 19,76 19,76 19,77 Я*) 0 0,027 1.545 3,164 4,853 6,605 8,40 10,26 12,08 13,95 15,82 17,30 19,64 21,56 23,48 25,42 27,35 29,30 31,25 33,20 35,14 37,11 39,07 41,03 42:99 44,97 46,94 48,90 50,85 52,83 54,81 56,78 58.75 60,71 62,68 64,66 66,65 68,61 70,57 —49,778 —49.394 —33,909 —24.604 —18,382 —13,932 —10,601 —7,997 —5,922 —4,222 —2,805 —1,599 —0,581 +0,314 1,084 1,774 2,378 2,930 3,419 3,863 4,261 4,630 4.961 5,273 5,557 5,821 6,062 6,293 6,504 6.704 6,888 7,061 7,220 7,382 7,533 7,672 7,801 7,930 8,050 К**) 1,667 х 10 ~ou 4.037 Х100 1,233 Х10~34 2,489 X Ю-25 4,150 X Ю-19 1,170 ХЮ~14 2,506 х 10-и 1,007 Х10"8 1Д97Х10-6 5.998 X 10~5 1,567 ХКГ3 2,518 X Ю-2 2,625x10-' 2,061 1,213X10 5,943X10 2,388 Х102 8.512Х102 2,624 Х103 7,295 Х103 1,824X10* 4,266X10* 9,14X10* 1,88 Х106 3,61 Х108 6,63 Х108 1,15 X 10е 1,964X10« 3,192X10« 5,058X10" 7,727X10« 1,151 Х107 1.660Х107 2,410 XI О7 3.412Х107 4,699 X 1С7 6,324 хЮ7 8.512Х107 11.22Х107 ** *) Я, ккал/молъ. Рсо ) J, COCla С0С1;, -> СО + 201 + 83,106 ккал при 0г 84,908 ккал при 298,16° К. К;
Константы равновесия реакций [27] Таблица 73 г, °к 298.1 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400' 2600 2800 3000 р2 B.1 ± 1.0) X10-37 A.3 ± 0,5) X10-26 D,8± 1,2) X10^ 16 A.04 ± 0.2) X10-»О B.45 ± 0.4) X10-7 B.48±0.3)Х10-ь (8,80± 0.9) X10-4 A,29±0,1)х10-2 0.106 ±0,009 0,570 ±0,04 2,27 ±0,16 7,23 ±0,27 19,2 ±1,1 44,6 ±2,4 92,5 ±4,7 ±2С1 y <лп i/ a: V i+K 2,3X10-*? 5,7X10-i2 1,1X10-6 5,1X10-4 2,47X10-2 2,48X10-1 1.49 5.67 16.1 35.3 60.2 80.2 90,9 95.8 97,9 4.81X10-16 3,63X10-12 3.33X10-8 3.07X10-6 1.8IX10-5 2,73X10-4 7,03X10-3 2.53X10-3 1Д4Х10-3 6.02X10-2 3,58X10-2 2,31X10-2 1.59X10-2 1.16X10-2 8,72X10-1 2H2 «± HC1 100 К ""* 2 + К /o ~" /o 100.0 100.0 100,0 100,0 100,0 100.0 99.97 99,92 99.82 99,67 99.44 99,14 98,76 98,31 97.76
Раздел I 445 Коыстанты равновесия реакции [27] Таблица 74 298.1 400 500 «00 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Br2 « Р2 Кр= Вг 6.46 Х10~29 2.45Х1О~20 2,66 ХЮ5 e,iaxio~12 1,58 Х10~9 1.02Х10 2,64 Х1О~6 3,58 Х10~5 3,03 Х1О~* 1.81Х10 8,24 Х10~3 3,03 Х10~2 9,43 Х1О~2 2.55 X IQ i*2Br у \QQ I / 0/ v t i iy' ? Ч-f- Л 4,02 Х10~13 7,80 Х10~9 2,15 Х10~7 1.24Х1О-4 1,99 Х10~3 1,бохю~2 8,10 ХЮ 0.300 0,870 2.12 4,54 8,87 15,18 24,48 VA + V,* РНВг Р 1/ Р - Р« V На Brj 2,67 X1OO 1,45X10? 6,66 ХЮ5 8,45x104 1,91X10* 6,22 ХЮ3 2,59 X 10э 1,28X10" 7,18 ХЮ2 4,45 XI О2 2,96 XIO2 2,08 ХЮ2 1,53 ХЮ2 1,17 ХЮ2 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 99.99 99,92 99,84 99.72 99,55 99,33 99,05 98,71 98,32 Таблица 75 Функции свободной янергии — (Z°—E°o)/T для J и J2 (газ), пал/град-молъ [28] Т,°К 298,1 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 J 38,206 39,E65 Л 1,678 43.107 44,215 45,120 45,884 46,547 47,133 47.659 54,180 56,576 59,981 62,508 64,376 65,967 67,332 68,497 69,531' 70,473
Константы равновесия реакций [27] Таблица 76 т\ °к 298,1 4'JO 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 h Kv- Pp 7,95 X10~22 4,26 X105 1,63 X1O~8 3,24X10-'' 3,32 X10 7,22 X10 0,654 3,48 12,87 36,60 *± 2J Г 1001/ K " г 4 -f- A 1,41 X10~9 3,26 XI 0~6 6,39 X10~3 0,285 2,83 13,32 37,49 68.21 93,03 94,93 /rp- Ш 22.56 14,01 8,32 6,10 5,14 4,51 4,09 3,81 3.60 3,44 у lOOff fty 91,8 87.5 80,6 75,3 72.0 69,3 67,14 65,G 64,3 63,2
г, °к 0 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 ккал/моль 37,6 38,12 38,12 38,29 38,42 38,54 38,64 38,72 38,80 38,88 38,95 39,02 39,08 39Д4 39,20 а г; ккал/молъ 37,6 35,29 34,27 32,96 31,61 30,24 28,85 27,45 26,03 24,61 23,17 21,74 20,21 18,85 17,40 Термодинамические свойства серы S (газ) lg 10*0 0 —25,134 —24,965 —18,008 —13,817 —11,015 — 9,007 — 7,499 — 6,321 — 5,378 — 4,603 — 3,959 — 3,398 — 2,943 — 2,543 кал/град • моль 0 34,7499 34,7828 36,3295 37,5384 38,5271 39,3608 40,0807 40,7132 41,2764 41,7844 42,2466 42,6703 43,0613 43,4244 (H°-Hl)/T кал]град • моль 0 5,3364 5,3384 5,4063 5,4237 5,4177 5,4009 5,3803 5,3590 5,3383 5,3188 5,3007 5,2841 5,2691 5.2556 [29] кал/град ¦ моль 0 40,0363 40,1212 41,7358 42,9621 43,9448 44,7617 45,4610 46,0722 46,6147 47,1032 47,5473 47,9455 48,3304 48,6800 кал/моль 0 1591,1 1601,5 2162,5 2711,8 3250,6 3780,6 4304,2 4823,1 5338,3 5850,7 6360,8 6869,3 7376,7 7883,4 кал/град ¦ моль 0 5,6585 5,6574 5,5534 5,4538 5,3398 5,2661 5,2107 5,1685 5,1363 5,1116 5,0928 5,0789 5,0693 5,0637
448 Глава XIX Термодинамические функции серы S (газ) [29] Таблица 78 T, °!v 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2750 3000 3250 3500 3750 4000 4250 4500 4750 5000 -Ф-Н\IТ 43,7631 44,0806 44,3795 44,6617 44,9290 45,1830 45,4249 45,6560 45,8770 46,0889 46,5837 47,0354 47,4514 47,8371 48,1970 48,5343 48,8518 49,1518 49,4363 49,7068 (Н° - Н°о)/Т кал/град 5,2435 5,2328 5,2235 5,2155 5,2087 5,2031 5,1986 5,1951 5,1927 5,1911 5,1906 5,1943 5,2010 5,2099 5,2204 5,2318 5,2436 5,2555 5,2673 5,2787 ¦ моль 49,0066 49.3134 49,6030 49,8772 50,1377 50,3861 50,6235 50,8511 51,0697 51,2800 51,7743 52,2297 52,6524 53,0470 53,4174 53,7661 54,0954 54,4073 54,7036 54,9855 ср° 5,0618 5,0632 5,0678 5,0752 5,0852 5.0974 5,1115 5,1272 5,1442 5,1623 5,2098 5.2581 5,:Ю45 5,3472 5,3854 5,4185 5,4464 5,4694 5,4878 5,5021 о о1 кал/ моль 8389,6 8895,8 9402,3 9909.4 10417.4 10926,5 11436,9 11948,7 12462,5 12977,8 14274,2 15582,9 16903,2 18234,6 19576,5 20927,2 22285.3 23649,8 25019,7 26393,5 Термодинамические функции S2 (газ) [29] Таблица 79 т °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 _(Z°_//)/T 47,33 47,37 49,47 51,13 52,52 53,72 54,78 55,72 56,57 57,34 58,06 58.72 59,34 59,92 {Н°-Н°о)/Т кал/град 7,18 7,18 7,38 7,56 7,71 7,84 7,95 8,04 8,11 8,18 8,24 8,29 8,34 8,38 ¦ моль 54,51 54,55 56,85 58,69 60,23 61,56 62,73 63,76 64,68 65,52 66,30 67,01 67,68 68,30 7,76 7,77 8,14 8,39 8,54 8,65 8,73 8,79 8,84 8,87 8,90 8,92 8,94 8,96 о кал, моль 2141 2154 2952 3780 4626 5488 6360 7236 8110 8998 9888 10777 11676 12570
Раздел I 449 Термодинамические функции H2S (г) [29] Таблица 80 т, °к 0 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 19,53 20,24 20,24 20,50 20,74 20,95 21,13 21,27 21,38 21,45 21,50 21,54 21,55 21,55 21,54 Д Z° С—Л *-* ? 19,5:1 17,47 17,45 16,48 15,44 14,36 13,25 12,11 10,97 9,80 8.64 7,47 6,29 5,11 3,94 lg*/ _ 12,805 12,712 9,004 6.749 5,231 4,137 3,308 2,664 2,142 1,717 1,360 1,057 0,798 0,574 - (Z° - Я^) Т 0 41,17 41,21 43,52 45,34 46,85 48,15 49,31 50,35 51,29 52,17 52.99 53,75 54.47 55.16 (Н°-Н\) Т 0 8.00 8.00 8,09 8,21 8,37 8,54 8,72 8,91 9,10 9,29 9,47 9,65 9,82 9,98 0 49,17 49,21 51,61 53,55 55,22 56,69 58,03 59,26 60,39 61,46 62,46 63,40 64,29 65,14 ffo if п по 0 2385 2400 3236 4105 5022 5978 6976 8019 9100 10219 11364 12545 13748 14970 с; 0 8,19 8,20 8.53 8,93 9,35 9,78 10,21 10,62 11,00 11,34 11,64 11.92 12,16 12,37 Термодинамические функции SO (газ) [29] Таблица 81 т, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 'Л 00 1200 1300 1400 1500 А #, 3,88 3,83 3,87 3,86 3,86 3.86 3.87 3,87 3,87 3,87 3,87 3,87 3,87 3,86 A Zf 3,49 3,49 3,36 3,24 3,11 2,99 2,87 2,74 2,61 2,48 2,35 2,23 2,11 1,99 —2,558 —2,542 —1.836 — 1,416 —1,133 —0,934 —0,784 —0,665 —0,570 —0,493 —0,428 —0,375 —0,329 —0,290 — (Z° — Я°) v о' Т 46,07 46,10 48.13 49,73 51,06 52.20 53,20 54,10 54,92 55,67 56,36 56,99 57,58 58,14 (Н° — Я J 4 о' Т 7,01 7,01 7,11 7,23 . 7,36 7,48 7,59 7,69 7,77 7,85 7,92 7,98 8,04 8,09 S° 53.08 53,11 55,24 56,96 58.42 59,68 60,79 61.79 62,69 63.52 64,28 64,97 65,62 66,23 о 11° ¦ Н 2090 2103 2844 3615 4416 5236 6272 6921 7770 8635 9504 10374 11256 12135 Р 7,23 7,24 7,57 7.87 8,11 8,29 8,42 8,52 8,60 8,66 8,71 8.75 8,79 8,82 29 3;
273, 298; 300 400 500 600 700 800 900 1000 OSO5 o>ooo>oceowo*«Do Oi О ""^ I-A' **J О <1 CO W Nj as to oo eo ^ о U"i '-^ *j »«-j as CO О CO 00 «-J CO 00 — ^ to ОООООООСЛ^СО oocntocnoscoooeocs^N OJtOtOtO^^CD<Ivl О ooooseooco^io^to о О 1 ] to О О о ! о о 1 1 ; С H ft I s s о s s сл j^ eo to ь^- о оо о о оо о о о о о о SSooSoog rfN 00 м- СЛ 00^ О 00 ОЭ СЛ Ю ГО -эооо??? h*>» сл оо ее i-^ «ю ^ es аэ оо оо сл ГО Сл СЛ »JN О ^> *J »sj **q OS OS OS rfN tO О 00 СЛ О ooocou-coo os as сл сл сл ^>- OS CO CO СЛ ^ CS *~j eo os аэ гс ео со **j as yt*» to o^ о о о eo os -sj re to to -^ ^ ^ Oo сл to о os ro <; о о о ooo Г^) ^j f^i СО СП сЛ j^ as oo Йооь? OS СЛ JS О ^^ (^ О С) C> ^ о о о о о оо-сл о eo as as os as j^ CO tO oc es ее "*0 00 OS tO >i*" .*^ CO 00 <I N5 OS ОС eo со со CO^- «О СЛ СЛ СЛ ГО ^ О ^¦осел "-^ СО СЛ со с- С: 4100 5590 7224 as от ijs СО ОЗ С: 298,16 300 §ос? :> о OD 00 ^ OCrf V 00 О СО a. о СЛ СЛ Сл-J О ZO tc О re -^ — 1Г to tc coo о > u> о % О 0 **, **, 0 i— © r s о 0 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 oooooooooooooooooooooooooooooo Oi СЬ ОЭ Oi ОЭ Cs Oi OS O5 Oi Oi Oi Oi Oi СЛ иОСО*«*.СЯСЛСЛОПСЛО1СЛ|1^Ш0О<] сл ^о oj oo ^^ сл ^o f j*^ r^ qq qji qc oo Oi 4^* ¦^J "^1 Oi 85,746 87,578 87,592 88,38 89,24 90,17 91,15 92,18 93,27 94,41 95,60 96,82 98,09 99,37 100,71 64,1935 63,8100 48,288 39,006 32,844 28,458 25,182 22 649 20,633 18,994 17,633 16,490 15,512 14,673 0 50,84 50,89 53,38 55,40 57J1 58,61 59.96 61,18 62,30 63,3-1 64,30 65,20 66,04 66,84 0 8,45 8,46 8,84 9,22 9,60 9,94 10,24 10,51 10,75 10,97 11,16 11,34 11,50 11,64 0 59,29 59,35 62,22 64,62 66,71 68.55 70,20 71,69 73,05 74,31 75.46 76,54 77,54 78,48 0 2519 2538 3536 4610 5760 6958 8192 9459 10750 12067 13392 14742 16100 17460 TaoAi 0 9,53 9,54 10,39 11,12 11,71 12,17 12,53 12,82 13,03 13,20 13,35 13,47 13,57 13,65 ma 83 h С к с О > > 0 t kl kl о * с о S3 о »d »d D о 1 13 ft I я 5 ft IS я я я
Раздел I 451 Теплота, свободная энергия и константы равновесия образования Sa (газа) [30] Таблица 85 О 273,16 298,16 368,6 О 273,16 298,1^ 300 400 лею 600 700 800 900 1000 8S (ромии1 25230 24500 24350 23880 4S2 (га:») —97,97 и нал/моль —99,14 —98,99 —98,97 —98,30 —97,56 —96,80 —96,04 —95,28 —94,52 —03.72 |.) ¦-> S8 (газ) 25230 12910 11890 8960 —>S8 (газ) —97,97 икалf Atоль -67,50 —64,61 —64,41 -52,97 —41.74 —30.65 — 19,08 — 8,81 -1- № -I 12,63 —10,329 — 8,715 — 5,312 +54,00 -1-47,36 +46,92 +28,94 + 18,24 + 6,14 + 2,41 — 0.47 — 2,76 Таблица 86 Термодинамические функции хлористого сульфурила SO2CI2 [Ц т, °к 298,16 300 :ш :!80 400 450 СО 74.45 74,56 75,94 79,17 80,19 83,63 -{7,°-1ГпIТ 61,57 61,65 62,02 ti4,87 65,58 67,30 18,51 18,55 19,06 20,14 20,46 21,16 Таблица 87 Функции теплосодержания (№ — Л J) фосфора и его соединений [13] 298,1 400 500 600 800 .1000 1200 1400 1500 Р 1480 1990 2480 2980 3970 4970 59E0 6950 7450 2130 ¦JYM) 3750 4590 6300 8040 9800 11560 12450 3370 5090 A890 8740 12530 16410 20320 24240 26210 РН3 2420 3390 4450 5610 8220 11160 14360 17670 19400 2920 4390 E000 7710 11320 15050 РС19 3840 5650 7500 9400 13260 17160 РНга 4250 6160 8060 9980 13890 РС15 5220 8030 10910 С13РО 4230 6380 8G30 10950 15790 20730 C1,PS 4350 6590 8930 11280 16270 21290
452 Глава XIX Таблица 88 Функции свободной 298.1 400 500 600 800 1000 1200 1400 1500 Р 30,61 32.07 33,18 34,09 35.52 36,62 37,53 ,38,30 38,64 45,00 47,13 48,80 50,17 52,39 54,18 55,65 56,92 57,50 энергии — (Z° Р4 55,61 59,13 61,57 64,67 69,01 72.64 75,70 78,32 79,56 РНа 42,10 44,54 46,47 48,13 50,95 53,34 55.45 57,34 58,24 — Н')/Т фосфора и его соединений PF3 54,37 57,41 59,98 62,24 66,13 69.37 PCL, 61,66 65.61 68,87 71,68 76,30 80,07 РВгя 68,89 73,31 76,82 79,72 84,64 РС1Я 66,76 71,97 76,30 80,08 86,36 91,56 С1аРО 63,45 67,85 71.57 74.74 80.32 84,76 [13] ClnPS 64,7 69,3 73,2 76,3 82,2 86,8 — Д Я", кал/град • моль РНа 3140 РС13 65300 PC!, 74800 РОС13 137300 Таблица 89 т, °к 25 1000 1500 2000 2500 3000 Константы равновесия реакции Р2+=>2Р [27] п 2,57 XI 0~80 9,10 X105 4,6,'1Х1О~9 7,5E XI О 8,82 Х10~4 2,47 Х10~2 X — 100 \ / ^ о/ 8,0Х10~39 4,8Х10-6 3.4Х10 0,14 1,48 7,83 Таблица 90 Термодинамические функции силана SiH4 (г), пал/град моль [31] г, °к МО 201) 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 7,ПГ> 8,49 10,24 10,27 12,30 14,14 15,75 17.15 18,34 19,36 20,21 (H°--W°)/r 7.95 8,03 8,45 8,46 9.17 9,98 10,81 11,62 12,39 13,11 13,78 39,50 45,10 48,79 48,85 52,09 55,04 57.76 60,30 62,66 64,89 66,97 -(Z°-n°№)/T 31,55 37,07 40,34 40,39 42,92 45.05 46,95 48,67 50,28 51,78 53,19
Раадел I 45;». Таблица 91 Термодинамические функции силана (SiH4), палj'град ¦ моль 132] 7". "К 200 250 298.16 350 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 8.48 9.28 10,22 11,29 12,29 14.12 15.73 17,13 18.32 19,33 20,19 20,90 21,51 22,02 22.44 22,81 {H°-lf)jT 8,06 8,23 8,47 8,82 9.19 10,00 10,84 11,64 12,41 13,13 13.80 14,41 14,98 15,51 15,99 16,43 _<2"-Я°)/Г 37.13 38,94 40.41 41,78 42,99 45.12 47,00 48,73 50,33 51,83 53,25 54,59 55.86 57,08 58,24 59,36 45,19 47,17 48,88 50,60 52,18 55,12 57,84 60,37 62,74 64.86 67,05 69,00 70,84 72,59 74,23 75,79 Таблица 92 Термодинамические функции хлорсилана SiHaCl (г), кал/град-моль 7\°К 102 200 298.16 300 400 500 600 700 8D) 900 1000 8,02 9.58 12,05 12,10 14,31 16.11 17,58 18.80 19,82 20,66 21,36 A1°-1Г)/Т 7,90 8,30 9,12 9,14 10,17 11.18 12,13 13,00 13,79 14,51 15.16 49,6? 55,55 59.83 59,91 63,70 67,09 70,17 72,97 75,55 77,93 80,15 - (Z° - На0)/Т 41,67 47,25' 50,71 50,76 53.53 55,91 58,04 59,97 61,76 63,43 64,99 Таблица 93 Термодинамические функции дихлорсилана SiH2CI2 (г), кал/град ¦ моль C4] 7\ °К 298,15 400 800 1200 14.83 17,08 21.53 23,92 68,06 72,80 86.21 95,28 10,79 12,26 16,11 18,38 57,27 60,54 70,10 76,90
454 Глава XIX Таблица 94 Термодинамические функции трихлороилана SiHCl3 (г), пал/град моль [33J 7\°К 100 200 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 ll,2i) 15Д9 18,12 18,17 20,06 21,28 22,13 22,76 23,25 23,64 23,95 9,01 11,14 12,99 13,02 14,56 15,79 10,78 17,59 18,27 18,85 19,35 59,31 68,34 75,00 75,11 80,61 85,23 89,19 92,65 95,73 98,49 101,00 -(Z°-J1J/T 50,29 57,20 62,01 62,09 66,05 69,44 72,41 75,06 77,45 79,64 81,65 Таблица 95 Термодинамические функции четыреххлористого кремния SiCl4 (г), пал/град моль [31] 7\°К 100 200 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 13,65 18,84 21,03 21,67 23,18 24,02 24,53 24,86 25,07 25,23 25,34 (П°~1Г)/Т 9,93 13,22 15,57 15,61 17,33 18,60 19,54 20,28 20,87 21,34 21.74 59,72 70,96 79,06 79,19 85,65 90,92 95,35 99,16 102,50 105,46 108,12 49.79 57,74 63,48 03,58 68,32 72,33 75,81 78,88 81,63 84,11 86,38 Таблица 96 Термодинамические функции SiH3Hf (г), пал/град моль [35] 7\°К 275 298,1 400 800 1200 12,11 J2.69 14,87 20,02 22,52 61,75 62,76 66,81 78,89 87,59 ("° - iQ/т 9,21 9,46 10.57 14,10 16.59 0 52.54 53,30 56,24 65,43 70,99 Таблица 97 Термодинамические функции SiH2Br2 (г), пал/ц>ад моль [35] 7\°К 298,1 338 400 800 1200 15,68 16,58 17,71 21,73 23,51 73,92 75,98 78,82 92.59 101,83 11,45 12,02 12,80 16,42 18,53 62.48 63,96 66,02 76,! 7 83.30
Раздел II. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ Теплосодержание (#° — Н°)/Т алканов (парафиновых углеводородов) от Са до С>0, кал/град ¦ молъ [2\ Таблица 1 Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 '00 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Метан Этан . ... Пропан . . . н-Бутан .... н-Пентан . , . u-Гексан . . . u-Гептан . . . н-Октан . . н-Нонан .... и-Декан .... н-Ун декан . . в-Додекаи . , н-Тридекан . . и-Тетрадекан н-Пентадекан . u-Гекса декан . н-Гептадекан н-Октадекан . . н-Нонадекан н-Эйкозан , . Д на СН2 группу СН4 с4н10 с5ни СвН14 с7н16 свн]8 CftH^o с1Он22 С14Н30 с15нг2 С16Н34 С1ТНав 8,039 9,578 11,78 15,58 18,88 22,21 25,54 28,87 323") 35,53 38.86 42,19 45,52 48,85 52,18 55,51 58.84 62,17 65,50 68,83 3,330 8,042 9,596 11,82 15,63 18,94 22,29 25,63 28,97 32,32 35,66 39,01 42,35 45,69 49,04 52,38 55,73 59,07 62,41 65,76 69,10 3,344 8,307 10,74 13,89 18,35 22,38 26,45 30,51 34,57 38,64 42,70 46,76 50,83 54.89 58,95 63,01 67,08 71,14 75,20 79,27 83,33 4,063 8,730 12,02 16,08 21,19 25,94 30,72 35,49 40,26 45,04 49,81 54,59 59,36 64,13 68,91 73,68 78,46 83,23 88,00 92,78 97,55 4,774 9.249 13,36 18,22 23 96 29,38 34,82 40,26 45,70 51,14 56,58 62,02 67,46 72,89 78,33 83,77 89,21 94,65 100,09 105,53 \ 10,97 5,439 9,816 14,68 20.27 26.60 32,64 38,71 44,77 50.83 56,89 62,96 69,02 75,08 81,14 87,20 93,27 99,33 105,39 111,45 117,51 123,58 6,062 10,40] 15.95 22.20 29,08 35,7J 42,35 49,00 55.64 62,29 68.93 75,57 82,22 88,86 95,50 102,14 108,79 115,43 122,07 128,72 135,36 6.643 10,985 17,15 24,00 31,39 38,55 45,73 52,91 60,09 67,26 74,44 81,61 88,79 95,97 103,14 110,32 117,49 12167 131,85 139,02 146,20 7,176 11,56 18,28 25,67 33,54 41,19 48,83 56,52 64,18 71,85 79,51 87,17 94,84 102,50 110,16 117,82 125,49 133,15 140,81 148,48 156,14 7,663 12,11 19,35 27,23 35,53 43.63 51,75 59,86 67.97 76,08 84,20 92,31 100,42 108,53 116,64 124.76 132,87 140.98 149,09 157,20 165,32 8,112 12,65 20,35 28,68 37,39 45,91 54,44 62,67 71,50 80.0Х 88,55 97,08 105,61 114,14 122,67 J31.19 139,72 148.25 156,78 165,31 173,83 8,528 13,15 21,29 30,02 39,11 48,01 56.92 65,83 74,74 83,65 92,55 101,46 110,37 119,28 128,19 137,09 146,00 154,91 163,82 172,73 181,63 8,908 13,63 22,17 31,27 40,71 49,96 59,22 68,48 77,74 87,00 96,25 105,51 114,77 124,03 133,29 142,54 151,80 161,06 170,32 179,58 188,83 9,258
Функция теплосодержания (Н° — В°6)/Т длл идеального газового состояния от 0 до 1500° К, кал/град моль [2] Таблица t Содержание (газ) Формула Температура, °К 298,161 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 н-Бутан 2-Метилпропаы /i-Пентан 2-Метилбутан (пзопентан) 2-2-Диметилпропан . . . й-Гексан 2-Метилпентан З-Метилпентан 2,2-Диметилбутаи . . . 2,3-Диметилбутан .... к-Гептан 2-Метилгексан ... З-Метилгексаи З-Этилпентан 2-2-Диметилпентан . . . 2-3-Диметплпентап . . . 2-4-Диметилпентан . . . З-3-Диметилпентаи . . . 2-2-3-Триметилбутап . . С4Н10 С5НГ, СвН14 С7Н16 15,58 14.34 18:88 17,76 16,87 22,21 20,45 22,21 19,83 19,84 25,54 23,89 23,32 22,52 22,35 22,21 22,25 22.48 22,48 15,63 14,39 18,94 17,82 16,94 22,29 20,54 22,29 19,91 19,93 25,63 23,98 23,41 22,61 22,44 22,30 22,34 22,57 22,58 18,35 17,41 22,38 21,49 21,07 26Г45 25,2 26,45 24,7 24,58 30,51 29,6 29,0 28,3 28,4 28,2 28,3 28,5 28,25 21,19 20,50 25,94 25,24 25,13 30,72 29,9 ?Д 7 2 29,5 29,22 35,49 35,0 34,5 33 8 34,1 33,8 34,1 34,2 3331 23,96 23,45 29,38 28,83 28,98 34,82 34,2 34,8 33,9 33,62 40,26 40,2 39,7 39,0 39,5 39,2 39,5 39,7 39,10 26,60 26,20 32,64 32,24 32,53 38,71 38,3 38,7 38,0 37,73 44,74 44,9 44,5 43,8 44,5 44,1 44,5 44,7 43,97 29 08 28,76 35,71 35,38 35,80 42,35 42,0 42,3 41,9 41,54 49,00 49,2 48,8 48,2 49,0 48,5 49,0 49,2 48,4 31,39 31,13 38,55 38,32 38,78 45.73 45.5 45,7 45,3 45,00 52,91 53,2 52,8 52,2 53,0 52,5 53,0 53,2 52-5 33,54 33,31 41.19 41.01 41,51 48,85 48.7 48,8 48,6 48,24 56,52 56,7 56,4 55,8 56,7 56,1 56,6 56,9 56,3 35,5 1 35,34 43,63 43-53 44,02 51,75 37,39 37,23 45,91 45,86 46,34 54/d4 39,11 38,96 48,01 47,99 48,49 56,92 40,71 40,56 49,96 49,99 50,47 59,22 42,18 42,03 51,75 51,83 52,28 61,34 59,86 62,97 65,83 68,48 70,92 59,7 62.9 65,8 68.5 71,0
7 аблица 3 Функция теплосодержания (Нс — Н"о)/Т для идеального газового состояния от 0 до 1500е К, na.ilград • моль [2] Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 28,87 27,?2 26,99 26,72 25,28 25,98 26,35 25,24 25,58 25,21 26,57 25,85 25,24 24,77 24,77 25,17 24,74 25,09 300 28,97 27,43 27,10 26,83 25,39 26,09 26,46 25,35 25,69 25,32 26,69 25,96 25,35 24,88 24,88 25,28 24,85 25,22 400 34,57 33,8 33,5 33,3 31,8 32,8 33,2 32,1 32,4 32,1 33 0 32,7 32,4 31,9 31,9 32,2 31,9 32,2 500 40,26 40,0 39,7 39,5 38,1 39,2 39,9 38,5 38.9 38,6 39,2 39,2 38,9 38,6 38,6 38,9 38,8 39,0 600 45,70 45,8 45,6 45,3 44,0 45,2 46,0 44,6 45,0 44,8 45,1 45,3 45,0 44,8 44,8 45,2 45,1 45,3 700 50,83 51,2 51,0 50,7 49,5 50,8 51,6 50,2 50,6 50,5 50,5 50,8 50,6 50,5 50,5 50,8 50,7 51,0 800 900 60Д) 60,3 60,2 60,0 59,0 60,4 60,8 59,6 59,9 <Ю,2 60,0 60,1 60,3 60,1 60,1 60,3 60,0 61,0 1000 64,18 64,5 64,4 64,2 63,2 64,6 64,9 63,8 644 64,4 64,1 64,3 64,7 64,4 64,4 64,7 64,4 65,3 1 1100 1200 1300 1400 1500 н-Октан 2-Метилгептан . . . . З-Метилгептан . . . . 4-Метилгептан . . . . З-Этилгексан 2-2-Дтшетилгексан 2-3-Диметилгексан . . 2-4-Димети л гексан 2,5-Диметилгексан . . . З-3-Диметнлгексаи . . З-4-Димет ил гексан . . 2-Метил-З-этилпентан . З-Метил-3-этилпентан . 2-2-3-Триметилпентан . 2-2-4-Триметилиентан . 2-3-3-Триметилпентан . 2-3-4-Триметилпентаи . 2-2-3-3-Тетраметилбутац 55,64 5Р.0 55,8 55,6 54,5 55,9 56,4 55,2 55,5 55,6 55,4 55,6 55,7 55,5 55,5 55,7 55,6 56,3 67,97 71,50 74,74 77,74 80,50
Функция свободной энергии (Z° — Таолицп 4 для идеального газового состояния от 0 до 15O(P К, кем / граб -.моль*) [2] Соединение (газ) Формула Температура, СК 298,16 36,46 45,27 52,73 58,54 64,52 70.62 76,70 82,68 88,66 94,64 100,62 106,60 112,57 118,55 124,53 130,51 136.49 142,47 148,45 154,43 5,979 300 36,51 45,33 52,80 58,65 64,65 70,77 76,86 82,86 88,86 94,86 100,86 106,85 112,85 118,95 124,85 130,85 136,85 142,85 148,85 154,85 5,999 400 38,86 48,24 56,48 63,51 70,57 77,75 84,91 91,97 99,03 106,09 113,15 120,22 127,28 134,34 141,40 148,46 155,52 162,58 169,64 176,70 7,061 500 40,75 50,77 59,81 67,91 75,94 84,11 92,25 100,29 108,34 116,38 124,42 132,46 140,51 148,55 156,59 164,64 172,68 180,72 188,77 196,81 8,043 600 42,39 53,08 62,93 72,01 80,96 90,06 99,13 108,10 117,07 126,04 135,01 143,98 152,95 161,92 170,89 179,86 188,83 197,80 206,77 215,74 8,970 700 800 900 ! 1000 1100 120;) 13tи) 1400 Метан Этан Пропан н-Бутан . . . . н-Пентан . . . . н-Гексан . . . . н-Гептан . . . . н-Октан . . . . я-Нонан . . . . и -Декан . . . . я-Ундекан . . . я-Додекан . . . . н-Тридекан . . н-Тетрадекаи . . н-Пентадекаи . . н-Гексадекан . . н-Гептадекап . . н-Октадекан . . я-Нонадекан . . н-Эйкозан - . . Д на СН2 группу СН4 С2Н„ с8нй С4Ню с5н12 сьн14 C7H16 920 С10Н22 i22 С13Н28 С14Н30 С15Н32 С10Н40 Lj 1 qI 4 2 43,86 55,25 65,90 75,91 85,74 95,73 105,68 115,54 125,39 135,25 145,10 154,96 164,82 174,67 184,53 194,38 204,24 214,10 223,05 233,81 9.856 45,21 57,20, 68,74 79,63 90,31 101,14 111,95 122,66 133,36 144,06 154,77 165,48 176,18 186,88 197,59 203,30 219,00 229,70 240,41 251,12 10,705 46,47 59,24 71,47 83,18 94.67 106,32 117,93 129,45 140,96 152,48 163.99 175,51 187,03 198,54 210,06 221,57 233,09 244,61 256,12 267,64 11,516 47,65 61,11 74,10 86,60 98,87 111,31 123,70 136,00 148,30 160,60 172,90 185,20 197,49 209,79 222,09 234,39 246,69 258,99 271,29 283,59 12,299 48,78 62,90 76,63 89,90 102,92 116.10 129,25 142,30 155,36 168,41 181,46 194,51 207,57 220,62 233,67 246,73 259,78 272,83 285,89 298,94 13,053 49,86 64,63 79,07 93,08 106,83 120,74 134,62 148,40 162,18 175,96 189,74 203,52 217,31 231,09 244,87 258,65 272/*3 286,21 299,99 313,77 13,781 50.89 66,30 81,13 96,14 110,58 125,19 139,76 154,24 168,71 183,19 197,67 212,14 226,62 241,10 255,58 270,05 284,53 299,01 313,48 327,96 14,477 51,88 67,91 83,70 99,09 114,21 129,49 144,74 159,89 175,04 190,19 205,34 220,50 235,65 250,80 265,95 281,10 296,25 311,40 326,55 341,70 15,151 *) Все цифры в таблице со знаком минус.
Таблица о Функция свободной энергии B° — Н~ь)/Т в идеальном газовом состоянии от 0 до 150СР К, кал* г рад моль*) [2J Соединение (газ) Формула 298,16 58,54 56,08 64,52 64,36 56,36 70,62 70,50 68,56 65,79 67,58 76,70 76,46 78,05 76,02 71,50 76,75 72,55 73,05 69,12 300 58,65 56,16 64,65 64,47 56,46 70,77 70,64 68,71 65,91 67,70 76,87 70,61 78,19 76,26 71,64 76,89 72,69 73-19 69,26 400 63,51 60,72 70,57 70,07 61,93 77,75 77,2 75,69 72,3 74,06 84,91 8-\4 85,8 83,7 79,0 84,4 80,2 80.8 76.56 500 67,91 64,95 75,94 75,28 67,04 84,11 83,3 82,05 78,3 80,05 92-25 91.6 92,9 90.6 86,0 91,2 87,1 87-7 83,45 600 72,01 08,95 80,96 80,12 71,96 90,06 89,1 88,00 84,1 85,77 99,13 98,4 99,6 97,1 92,6 97,8 93,7 94,4 90.07 Температура. с 700 75.91 72,78 85,74 84,92 76,70 95,73 94,7 93,67 89,6 91,27 105,68 Ю4-9 106,0 103,3 98,8 104,0 100,0 100,7 9'U7 800 79,63 76,45 90.31 89/i4 81,27 101,14 »00,1 99,08 95,0 96,54 111,95 111.1 112,2 109,4 105,0 ПОЛ 106,1 106,9 102.7 900 83,18 79,98 94,67 93,77 85,67 106,32 105,3 104,3 100,2 101.67 117,93 117,2 118,2 115,3 111,0 116,1 112.2 113.0 108,6 К 1000 86,60 83,38 98,87 97,96 89,90 111,31 110,3 109,3 105,1 106,57 123.70 123,0 124,0 121,1 117,0 121,8 118,0 118,8 114,3 1100 89,90 86,65 102,92 101,98 93,98 116,10 115.0 114,0 109,9 111,33 129.25 119,9 1200 93,08 89,80 106,83 105,87 97,92 120,74 119,6 118,7 1К5 115,88 134.02 125,2 1300 96,14 92,86 110,58 109,65 101,71 125,19 124,1 123,1 110,0 120,29 130.70 130,4 1400 99,09 95.81 114,21 113,28 105,37 129,49 128,4 127,4 123.2 124,57 Ж ,74 1 135,4 1500 101.95 98,64 117.72 116,78 108 91 133,64 132,5 131.6 127.4 128.7П 149.5'. 140,5 «-Бутан 2-Метилпропап (пзобутан) н-Пентан 2-Мети лбу тан (нзопеитан) 2,2-Диметнлпропап . . . н-Гексан 2-Метилпептан 3-Д1етпл пен тал 2,2-Дпметплбутаи . . . 2,3-Диметплбутаи . , . н-Гептан 2-Метплгексап З-Метнлгексая З-Этплпентан 2,2-Днметилпентан . . . 2,3-Диметилпентан . . . 2-4-Диметилпеятан . . . 3,3-Диметплпептан . . . 2,2,3-Трпметплбутан . . *) Все цифры таблицы со знаком минус.
Таблица 6 Функция свободной энергии B° — И°())/Т в идеальном газовом состоянии от 0 до 1500° К, пал/град • мо.ъъ *) [2J Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 н-Октан 2-Мстилгептан .... З-Метилгептан .... 4-Метилгептан .... З-Этилгексан .... 2,2-Диметилгексан . . 2,3-Дпметплгексан . . 2,'гДиметилгексан . . 2,5-Диметилгексан . . 3,3-Диметилгексан . . 3,4-Диметилгексан . . 2-Метил-З-Этилпентаи З-Метил-3-Этилпентан 2,2,3-Триметилпентап 2,2,4-Триметнлпентан 2,3,3-Триметилпентан . , 2,3,4-Триметилпентан 2,2,3,3-Тетрамети лбутан 82,68 81,49 83,33 81,63 84,23 77,08 79,76 81,27 79,35 79,49 80,58 79,58 78,24 76,85 76,38 77,97 77,57 67,97 82.86 81,66 83,50 81,79 84,39 77,24 79,92 81,43 79,51 79,65 80,77 79,74 78,40 77,00 76,53 78,12 77,72 68,12 91,97 90.5 92,3 90,5 92,8 85,9 88,7 89,9 88,1 88,1 89,3 88,3 86,9 85,4 84,9 86,7 86,2 76,3 100,29 98,7 100,4 98,6 100,5 93,9 96,9 97,8 96,0 95,9 97,3 96,3 94,8 93,2 92,7 94,5 94,0 84,3 108,10 106,5 108,1 106,2 107,8 101,4 104,6 105.3 103,5 103,4 105,0 103,9 102,2 100,6 100Д 102,0 101,5 91,9 115,54 113,9 115,5 113,6 114,9 108,7 112,0 112,5 110,7 110,6 112,4 111,3 109,5 107,8 107,3 109,3 108,7 99,4 122,66 121,1 122,7 120,7 121,9 115,9 119,2 119,6 117,8 117,7 119,5 118,4 116,6 114,9 114,4 116,4 115,8 106,5 129,45 128,1 129,6 127,6 128,7 122,8 126,2 126,4 124,6 124,6 126,2 125,3 123,6 121,8 121,3 123,3 122,6 113,4 136,00 134,6 136,1 104,1 135,1 129,3 132,8 133,0 131,2 131,2 132,8 131,8 130,1 128,4 127,9 129,9 129,2 120,1 142,30 148,40 154,2'* 159,89 165,34 *) Все цифры со знаком минус,
Энтропия S3 алканов от Сх до С20, кал/град моль [2] Таблица Соединение Формула Температура, °К 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Метан Этан Пропан .... н-Бутан .... н-Пентан . . . н-Гексан .... н-Гептан .... к-Октан .... к-Нонан .... н-Декан .... н-Ундекан . . . н-До декан . . . н-Трпдекан . . . н-Тетрадекап . . н-Пентадекан н-Гексадекан н-Гептадекан н-Октадекан . . н-Нонадекан . . н-Эйкозан . . . А на СН2 группу СН4 С4Н10 с5н12 СеН14 с7п16 CsHl8 с,н., СюН22 СцН24 С 12^26 С13Н28 С14Н30 С15Н32 Ci6H34 C17II36 CisH38 С19Н4О 44,50 54,85 64,51 74,12 83,40 92,83 102,24 111,55 120,86 130,17 139,48 148,78 158,09 167,40 176,71 186,02 195,33 204,64 213,95 223,26 9,309 44,55 54,93 64,62 74,28 83,59 92,06 102,50 111.84 121,19 130,53 139,87 149,22 158,56 167,90 177,24 186,59 195,93 205,27 214,62 223,96 9.343 47,17 58,98 70,37 81,86 92,95 104,20 115,42 126,54 137,67 148,79 159,92 171,04 182,16 193,29 204,41 215,54 226,66 237,78 248,91 260,03 11,124 49,48 62,79 75,89 89,10 101,88 114,83 127,74 140,56 153,37 166,19 179,01 191,82 204,6 217,46 230,28 243,09 255,91 268,73 281-54 294,36 12,817 51,64 66,44 81,15 95,97 110,34 124,88 139,39 153,80 168,21 182,62 197,03 211,44 225,84 240,25 254,66 269,07 283,48 297,89 312,30 326,71 14,409 53,68 69,93 86,17 102,51 118,38 134,44 150,45 166,37 182,29 198,20 214,12 230,04 245,96 261,88 277,79 293,71 309,63 325,54 341,47 357,38 15,918 55,61 73,24 90,94 108,71 126,02 143,49 160,95 178,30 195,65 212,99 230,34 247,69 265,04 282,39 299,73 317,08 334,43 351,78 369,13 386,47 17,34! 57,45 76,39 95,47 114,57 133,22 152,05 170,84 189,53 208,22 226,92 245,61 264,30 282,99 301,68 320,38 339,07 357,76 376,45 395,14 413,84 18,69: 59,21 79,39 99,77 120,14 140,06 160,16 180,22 200,18 220Л4 240,11 260,07 280,03 299,99 319,95 339,92 359,88 379,84 399,80 419,76 439,7: 19,962 60,89 82,25 103,86 125,43 146,55 167,85 189,11 210,28 231,44 252,60 273,77 294,94 316,10 337,26 358,43 379,60 400,76 421,92 443,09 464,26 21.16! 62,50 84,98 107,75 130,47 152,74 175,18 197,59 219,90 242,21 264,52 286,83 309,14 331,44 353,75 376,06 398,37 420,68 442,99 465,30 487,61 22,309 64,04 87,59 111,45 135,25 158,59 182,11 205,59 228,98 252,36 275,74 299,13 322,52 345,90 369-28 392,67 416,06 439,44 462,82 486,21 509,60 23,38, 65,51 90,08 114,97 139,80 164,17 188,71 213,20 237,61 262,02 286,43 310,84 335,24 359,65 384,06 408,47 432,88 457-29 481,70 506,11 530,52 24,409 66,93 92,46 118,29 144,13 169,47 194,98 220,46 245,84 271,22 296,60 321,98 347,36 372,74 398,12 423,50 448:88 474,26 499,64 525,02 550,40 25,380
Энтропия SD изомеров алканов С4, С5 и Се, на.4 град • моль [2] Таблица 8 Соединение Формула Температура, К 298,16 300 400 500 700 | 800 I 900 1000 1100 J200 1300 14(Ю 1500 н-Бутаи 2-Мети л пропан (и.юбутаи) н-Пептан .... 2-Метплпептап (изопептан) 2, 2-Дпмети л пропан . . . н-Гексан 2-Метилпептан . . З-Метилпентан 2Т 2-Диметплбутан . . . . 2,З-Диметплбутал . . . . н-Гептан 2-Метплгексан З-Метилгексан З-Этплпентан 2,2-Диметплпентаи . . . . 2,3-Диметилпептан . . . . 2,4-Диметилпентан . . . . 3,3-Дпметплпептан . . . . 2, 2, З-Триметилбутан . . С4Н1 71J 70,42 8:;/io 82,12 73,23 92,83 90,95 90,77 85,62 87,42 102,24 100,35 101,37 98,30 93,85 98,96 94,80 95,53 91.60 74,28 70,55 83,59 82,29 73,40 93,06 91.18 91,00 85,82 87,63 102,50 100,59 101,60 98,53 94,08 99,19 95,03 95,76 91,84 81.86 78,13 92,95 91,56 83,00 104,02 102,4 102,1 97,0 98,64 115,42 114,0 114,8 111,6 107,4 112,6 108,5 109,3 104,81 89,10 85,45 101,88 100,52 92,17 114,83 113.2 112,8 107,8 109,27 127,74 126,6 124,0 95,07 92,40 110,34 109,04 100,94 124,88 123,3 122,8 118,0 119,39 139,39 138,6 139,3 135,7 120,0 132,0 125,0 121,2 121,9 117,26 137,0 133,2 134,1 129,17 102,51 98,98 118,38 117,16 109,23 134,44 133,0 132,4 27,6 129,00 150,45 149,8 150,5 146,7 143,4 148,1 144,5 145,4 140,44 108,71 105,21 126,02 124,82 117,07 143,49 142,1 141,4 136,9 .8,08 160,95 160,3 1610 157.2 154,0 158,6 155,1 156,1 [51,1 114,57 111,11 133,22 132.С9 124,45 152.05 150,8 150,0 145,5 146,67 170,84 170,4 171,0 167,1 164,0 168.6 165,2 166,2 161,1 I 120.14 116,69 140,06 138,97 131,41 160,16 159,0 158,1 153.7 154,81 180,22 179,7 180,4 176,5 173,6 177,9 174.6 175,7 L70.0 125,43 121,99 146,55 145,51 138,00 167,85 180.11 130.47 127,03 152,74 151,73 I4'j ,26 175,18 170.6 L97.59 188,1 135,25 131,82 158,59 157,64 150,20 182.11 139,80 136,37 164,17 163,27 155.84 18871 144,13 140,67 169,47 168,61 161,19 194.98 205.59 213.20; 220.46 — i — I — 196.2 203,9 211,2
Энтропия 5° изомеров октана, кал /г рад • моль [2] Таблица 9 Соединенно Формула Температура, СК 298,16 300 400 500 600 700 800 900 189,53 188,4 189,8 187,6 187,7 183,2 187.0 186,0 184,5 184,8 186,2 185,4 183,9 181,9 181,4 183,6 182,6 174,4 1000 200,18 199,1 200,5 198.3 198,3 193,9 197,7 196,8 195,3 195,6 196,9 196,1 194,8 192,8 192,3 194,6 193,6 185.4 1100 1200 1300 1400 1500 н-Октан 2-Метилгептан З-Метилгептаи 4-Мстилгептан З-Этилгексап 2, 2-Диметплгексап . . 2, З-Диметилгексан . . 2, 4-Днметилгексан . . 2, 5-Диметилгексан . . 3, -'-Дпметплгексан . . 3, 4-Дпметилгексап . . 2-Метил-З-этилпентан З-Метнл-3-этплпентан 2, 2. З-Тримстилпеитап . 2, 2, 4-Трпмотилпонтап . 2, 3, З-Трнметилпентан . 2, 3, 4-Триметилпентаи . 2, 2, 3, З-Тетраметнлбутан ели 111,55 108.81 110,32 108,35 109,51 103,06 106,11 106,51 104,93 10170 107,15 105,43 103,48 101,62 101,15 103,14 102,31 93,06 111.84 109,09 110,60 108,62 109,78 103,33 106,38 106,78 105,20 104,97 107,46 105,70 103,75 101,88 101,41 103,40 102,57 93,34 126,54 124,3 125,8 123,8 124,6 118,7 121,9 122,0 120,5 120,2 122,3 121,0 119,3 117,3 116,8 118,9 118,1 108.5 140,56 138 7 140,1 138,1 138,6 133,1 1363 136,3 134,9 134,5 136,6 135.5 133.7 131,8 131,3 133,4 132,8 123.2 153,80 152,3 153,7 151,5 151,8 146,6 150.6 149,9 148,5 148,2 15'U 149,2 147,2 145.4 144,9 147.2 146,6 137,2 166,37 165,1 IG6.5 164,8 164,4 159,5 163,6 162,7 161,3 161,1 162,8 162,1 160,1 158,3 157.8 160,1 159,4 150,4 178,30 177,1 178,5 176,3 176,4 171,8 175,6 174,8 173,3 173,3 174.9 174,0 172,3 170,4 169,9 172,1 171,4 162,8 210,28 219,90 228,98 237,61 245,84
Теплоемкость С° алканов (парафиновых углеводородов) от Сг до См, кал/град ¦ моль [2] Таблица 10 Соединенно Формула Температура, °К 800 15,10 25,83 37,08 48.23 59,30 70,36 81,43 92,50 103,56 114,63 125,69 136,76 147,82 158,89 169,95 181,02 192,08 203,15 214,21 225,28 11,065 900 16,21 27,69 39,61 51,44 63,18 74,93 86,68 98,43 110,17 121,92 133,66 145,41 157,16 168,90 180,65 192,39 204,14 215,89 227,63 239,38 11,746 1000 17,21 29,33 41,83 54,22 66,55 78,89 91,21 103,6 115,9 128,2 140,6 152,9 165,2 177,6 189,9 202,2 214,6 226.9 239,2 251,6 12.33 1100 18,09 30,77 43,75 56,64 69,48 82,32 95,2 108,0 120,8 133,7 146,5 159,4 172,2 185,0 197,9 210,7 223,5 236,4 249,2 262,0 12,84 1200 18,88 32,02 45,42 58,74 72,02 85,30 98,6 111,8 125,1 138,4 151,7 165,0 178,2 191,5 204,8 218,0 231,3 244,6 257,9 271,2 13,28 1300 19,57 33,11 46,89 60,58 74,24 87,89 101,6 115,2 128,9 142,5 156,2 169,8 183,5 197,2 210,8 224,5 238,1 251,8 265.4 270,1 13,66 1400 20,18 34,07 48,16 62,17 76,16 90,14 104.1 118,1 132,1 146,1 160,0 174,0 188,0 202,0 216,0 230,0 244,0 257,9 271,9 285,9 13,98 Метан Этан Пропан н-Бутан /i-Пептаы . . . . к-Гексан к-Гептан . . . . к -Октан н-Нонан к-Декан н-Ундекан . . . . н-Додекан . . . , к-Тридекан . . . к-Тетрадекан . . н-Пентадекан к-Гексадекан к-Гентадекан н-Октадекан . . н-Нонадекан . . н-Эйкозан . . . А на СН2 группу СН4 С*Н„ с3ы8 свн1й С7Н16 СцН.24 С12Н26 С13Н,8 с14н30 с17н36 8,536 12,585 17,57 23,29 28,73 34,20 39,67 45,14 50,60 56,07 61,53 67,00 72,47 77,93 83}40 88,86 94,33 99,80 105,26 110,73 5,466 8,552 12,648 17,66 23,40 28,87 34,37 39,86 45,35 50,85 56,34 61,84 67,33 72,82 78,32 83,81 89,31 94,80 100,29 105,79 111,28 5,494 9,736 15,68 22,54 29,60 36,53 43,47 50,42 57,36 64,30 71,24 78,18 85,13 92,07 90,01 105,95 112,89 119,83 126,77 133,71 140.65 6,941 11,133 18,66 27,04 35,34 43,58 51,83 60,07 68,32 76,56 84,81 93,05 101,30 109,55 117,79 126,04 134,28 142,53 150,78 159,02 167,27 8,246 12,546 21,35 30,88 40,30 49.64 58,99 68,33 77,67 87,01 96,36 105,70 115,04 124,38 133,72 143,07 152,41 161,75 171,09 180,43 189,73 9,342 13,88 23,72 34,20 44,55 54,83 65,10 75,38 85,66 95,93 106,21 116,48 126,76 137,03 147,31 157,59 167,86 178,14 188,42 208,97 10,276 20,71 34,90 49,26 63,57 77,83 92,10 106,4 120,6 134,9 149,2 163,4 177,7 192,0 206,2 220,5 234,8 249,1 263,3 277,6 291,9 14,27
Таблица 11 со Теплоемкость С^ :j 'Л " Соединение н-Бутан . 2-Метилпропан (изобутан) . . . н-ТТрнтэп 2-Метилбутан (изопентан) . . . 2 2-Диметилппопан . . . н-Гркгян 2 2-Пиметилб\ттан н Грптян . . » 2 2 З-Тпиметилбутан 2, 2, 3,3-Тетраметилбутан . . . Формула С4Ню СБН12 ' С6Н14 с7н1в > С8Н18 ал капов нормальных и изостроення, 298,16 23,29 23,14 28,73 28,39 29,07 34,20 34,46 34,20 33,91 33,59 39,67 39,33 45-14 46,03 300 23,40 23,25 28,87 28,54 29,21 34,37 34,63 34,37 34,09 33,76 39,86 39,54 45,56 46,29 400 29,60 29 77 36,53 36,49 37,55 43.47 44,0 43,47 43,7 43,3 50,42 50,83 57,36 59,88 500 35,34 35,62 43,58 43,71 45,00 51,83 52,5 51,83 52,5 51,9 60,07 61,04 68,32 71,76 600 40,30 40,62 49,64 49,89 51,21 58,99 59,6 59,0 60,0 59,2 68,33 69,61 77,67 81,52 па л/град • моль [2] Температура, с 700 44.55 44,85 54,83 55,19 56,40 65,10 65,7 65,1 66,1 65,4 75,38 76,74 85,66 89,52 800 48,23 48,49 59,30 59,71 60,78 70,36 70,8 70,4 71,4 70,7 81,43 82,73 92,50 96,18 900 51,44 51,65 63,18 63,66 64,55 74,93 75,3 74,9 75,6 75,2 86,68 87,88 98,43 101,8 1000 54,22 54,40 66,55 67,12 67,80 78,89 79,2 78,9 79,7 79,1 91,2 92,32 103,6 106,6 1100 56,64 56,81 69,48 70,10 70,62 82,32 95,2 96,16 108,0 1200 58,74 58,89 72,02 72,68 73,04 85,30 98,6 99,48 111,8 1300 60,58 60,71 74,24 74;94 75,15 87,89 101,6 102,4 115,2 1400 62,17 62,29 76,16 76,88 76,99 90,14 104,1 104,8 118,1 1500 63,57 63,67 77,83 78,55 78,60 92,10 106,4 107,0 120,6
Теплота*) образования Д Н*. алканов (парафиновых углеводородов) от Сг до С20, ккал/молъ*) [2] Таблица 12 Соединение Формула Температура, °К 400 18,629 21,419 26,358 32,00 37,18 42,46 47,71 52,96 58,22 63,47 68,72 73,97 79,22 84,48 89,73 94,98 100,23 105,48 110,74 115,99 5,252 500 19,302 22,437 27,622 33,51 38,94 44,48 49,99 55,49 61,00 66,51 72,02 77,52 83,03 88,54 94,04 99,55 105,06 110,56 116,07 121,58 5,507 600 19,893 23,28 28,66 34,73 40,37 46,11 51,82 57,53 63,23 68,94 74,65 80,36 86,07 91,77 97,48 103,19 103,90 114,61 120,31 126,02 5,708 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Метан Этан Пропан .... н -Бутан .... н-Пентан . . . н-Гексан . . . н-Гептан . . . н-Октан .... н-Нонан .... н-Декан .... н-Ундекан . . . н-Додекан . . . н-Тридекан . . н-Тетрадекан н-Пентадекан и-Гексадекан /i-Гептадекан . , н-Октадекан . . , н-Нонадекаж . , н-Эйкозан . . . . Д на СН2 группу СН4 С2Не С3Н8 С5Н12 сен14 с,о16 С»Н20 ^10^22 СцН24 С12Н2С 15,987 16,517 19,482 23,67 27,23 30,91 34,55 38,20 41,84 45,49 49,13 52,77 56,42 60,06 63,71 67,35 70,99 74,64 78,28 81,93 3,644 17,889 20,236 24,820 30,15 35,00 39,96 44,89 49,82 54,74 59,67 64,60 69,52 74,45 79,38 84,31 89,23 94,15 99,08 104,00 108,93 4,926 17,903 20,258 24,848 30,18 35,04 40,01 44,94 49,87 54,81 59,74 64,67 69,60 74,53 79,47 84,40 89,33 94,26 99,19 104,13 109,06 4,932 20,401 23,98 29,49 35,70 41,48 47,36 53,21 59,07 64,92 70,78 76,63 82,48 88,34 94,19 100,05 105,90 20,823 •24,53 30,12 36,42 42,29 48,28 54,23 60,18 66,12 72,07 78,02 83,97 89,92 95,86 101,81 107,76 111,75 113,71 119,66 123,46i 125,60 117,61 129,32 5,854 131,55 5,948 21,166 24,97 30,58 36,94 42,87 48,90 54,90 60,90 66,91 72,91 78,91 84,91 90,91 96,92 102,92 108,92 114,92 120,92 126,93 132,93 6,002 21,43 25,23 30,90 37,26 43,21 49,27 55,29 61,31 67,33 73,35 79,37 85,39 91,41 97,43 103,45 109,47 115,49 121,51 127,53 133,55 6,020 21,65 25,50 31,09 37,43 43,37 49,40 55,41 61,42 67,43 73,44 79,44 85,45 91,46 97,47 103,48 109,49 115,50 121,51 127,52 133,53 6,009 21,79 25,64 31,16 37,46 43,35 49,35 55,32 61,29 67,25 73,22 79,19 85,16 91,13 97,09 103,06 109,03 115,00 120,97 126,93 132,90 5,968 21,92 25,72 31,19 37,41 43:2б| 49,20 55,12 61,03 66,95 72,87 78,78 84,70 90,62 96,54 102,45 108,37 114,29 120,20 126,12 132,04 5,917 22,00 25,75 31,14 37,29 43,07 48,95 54,80 60,66 66,51 72,37 78,22 84,07 89,93 95,78 101,64 107,49 113,34 119,20 125,05 130,91 5,854 *) Все цифры в этой таблице со знаком минус,
Теплота образования Д Hf алканов и нэоалканов от Ci до С8, ккал/моль *) [2] Таблица 13 Соединение Формула Температура, °К О |29й,16 300 400 500 600 700 800 900 I 1000 1100 1200 1300 1400 1500 к-Бутан 2-Иетилпропан (изобутан) к-Пентан 2-Метилбутан (иэоиентан) 2,2-Диметилпропан .... к-Гексан 2-Метилпеатан З-Метнлпентан 2,2-Диметилбутаи 2,3-Диметилбутан к-Гептан 2-Метилгексан З-Метилгексан З-Этилпентан 2,2-Ди мети лпентан 2,3-Диметилпентан .... 2,4-Диметилпентан .... 3,3-Диметилпептан 2,2,3-Триметилбутан н-Октан 2-Метилгептан З-Метилгептан 4-Метилгептан 4-Этилгексан 2.2-Диметилгексан 2,3-Днметилгексан ... 2,4-Диметилгексан 2,5-Дпметилгексан 3,3-Диметилгексан 3,4-Диметилгексан 2-Метил-З-этилпентан . . . З-Метил-3-этллпентан . . . 2,2,3-Триметилпентан . . . 2,2,4-Триметилпентан . . . 2,3,3-Триметилпентан . . . 2,3,4-Трпметилпентан . . 2,2,3.3-Тетраметилбутан . С|Ню 23,67 25,30 27,23 28,81 31,30 30,91 32,08 31,97 34,65 32,73 34,55 35,77 34,96 34,10 38,00 3 6,29 36,98 36.92 37;7i 38,20 39,42 38,64 38,43 37,71 41,23 38,76 39.74 40,61 39,90 38,61 37,96 38,68 39,77 40,73 39,01 39,12 41,24 1 30,15 32,15 3 5,0u 36,92 39,67 39,96 41,66 41,02 44,35 42,49 44,89 46,60 45,96 45,34 49,29 47.62 48,30 48,17 48,96 49,82 51,50 50,82 50,69 50,40 53,71 51.13 52,44 53,21 52,61 50,91 50,48 51,38 52,61 53,57 51,73 51.97 53,93 30,18 32,19 3 5,04 36,96 39,71 40,01 41,71 41,07 44,46 42,54 44,94 46,66 46,02 45,40 49,35 47,68 48,36 48,23 49,02 49,87 51,56 50.88 50,75 50,46 53,77 51,19 52,51 53,27 52.68 50,97 50,54 51,45 52,68 53.64 51,80 52.04 54,05 32,00 34,00 37,18 39,12 41,77 42,46 44,13 43,52 46,90 45.03 47,71 49,30 48,71 48,15 52,П2 50,39 51,02 50,88 51,78 52,96 54,49 53,84 53,73 53,59 56,72 54,08 55,50 56,24 55,65 53.99 53.46 54,32 55.62 56,58 54,72 54,97 56.97 33,51 35,48 38,94 40.88 43,42 44,48 46,06 45,54 48,83 47,0G 49.99 51,45 50.90 50,40 54,14 52,56 53,13 52,98 53.99 55,49 56,87 56,23 ?6,13 56,10 59,06 56,26 57,92 58,58 58,03 56,42 55,77 56,65 57,92 58,88 56,98 57,18 59,20 34,73 36,67 40,37 42,28 44,67 46,11 47.65 47.18 50,40 48,66 51,82 53,09 52,58 52,12 55.72 54,21 54,70 54,54 55,68 57,53 58,67 58,03 57,97 58,04 60,85 57,88 59.72 60,33 59.78 58.29 57,52 58,42 59.63 60,59 58,66 58,83 60,83 35.70 37,61 41,48 43,34 45,63 47,36 48,82 48,43 51,60 49,87 53,21 54,33 53.84 53,43 56,87 55,43 55,85 5 5,67 56.94 59,07 60,04 59,40 59,39 59,5'-» 62,16 59,11 61,06 61,66 61,04 59,74 58,87 59,74 60.89 61,85 59,93 60,11 61,97 36,42 38,30 42,29 44,15 46,29 43,28 49,73 49.38 52,38 50,75 54,23 55,25 54,77 54.41 57.69 56,35 56.69 56,46 57,86 6U,18 61,13 60,49 60,47 60.64 63,02 60,10 62,10 62,70 61,93 60,78 59,95 60,65 61,82 62,78 60,92 61 ,17 62,74 36,94 38,80 42,87 44,66 46,73 48,90 30,28 49,99 52,97 51,38 54,90 55,91 55,42 55,11 58,25 5 7,01 57,27 56,98 58,43 60,90 61,91 61,27 61,23 61,42 63,66 60,83 62,86 63,45 62,54 61,44 60,70 61,18 62,43 63,39 61,56 61,91 63,13 37,26 39.12 43,21 44,97 46,96 49,27 50,59 50,38 53,20 51,70 55,29 56,33 55,82 55,56 58,56 57,45 57,64 57,28 58,66 61,31 62.19 61,57 61,55 61.81 63,96 61,16 63.23 63,77 62,84 61,80 60,93 61,29 62,63 63.59 61,62 62,03 63,24 37,43 39,28 43.37 45,07 47,01 49,40 55,41 58,72 61,42 37, 6 39.28 43,35 45,00 46.90 49,35 55,32 58,54 61,29 37,41 39,24 43,26 44,86 46,70 49,20 55.12 58,36 61,03 37,29 39,13 43.07 44,61 46,42 48,95 54.80 6U.66 37,13 38,98 42,84 44,31 46,12 48,64 54.42 57,46 6U.20 •) В се циф1<ы в этой таблице со знаком минус,
Свооодыаи энергия образования Л Z* алкаиов (парафиновых углеводородов) от Сх до С20, ккал/молъ [2] 14 Соединение Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Метан Этан Пропан к-Бутан н-Пентан н-Гексан . . . . н-Гептан . . . . н-Октан н-Нонан н-Декан н-Индекан . . . . к-До декан . . . . н-Тридекан . . . к-Тетрадекан . . к-Пентадекан . . н-Гексадекан . . к-Гептадекан . . н-Октадекан . . . н-Нонадекан . . н-Эйкозан . . . . А на СН2 группу СН4 СгНв C3Hg С7Н1в с8н18 СэНцо СюН-2-2 С13Н28 С14Н30 С15Н32 сини 15,987 16,517 19,482 23,67 27,23 30,91 34,55 -38,20 ¦41,84 ¦45,49 ¦49,13 ¦52,77 -56,42 -60,06 -63,71 -67,35 -70,99 —74,64 —78,28 -81.93 —3,644 -12,140 —7,860 —5,614 -4,10 —2,00 —0,07 + 1,94 +3,95 +5,96 +7,97 +9,98 +11,98 13,99 +16,00 +18,01 +20,02 +22,03 +24,04 +26,05 +28,66 +2,009 -12,105 ^7,785 —5,541 —3,94 —1,80 +0,18 2,23 4,29 6,34 8,39 10,44 12,50 14,55 16,60 18,66 20,71 22,76 24,82 26,87 28,92 2,053 —10,048 ^3,447 + 1,191 +5,09 +9,60 13,95 18,34 22,77 27,20 31,63 36,06 40,50 44,93 49,36 53,79 58,22 62,65 67,08 71,51 75,94 4,431 —7,841 + 1,168 8,230 14,54 21,51 28,30 35,14 42,02 48,90 55,79 62,67 69,55 76,43 83,31 90,20 97,08 103,96 110,84 117,72 124,61 6,882 —5,49 +5,97 15,50 24.28 33,76 43,02 52 35 61,73 71,11 80,50 89,88 99,26 108,64 118,02 127,41 136,79 146,17 155,55 164,93 174,32 9,382 —3,05 + 10,90 22,93 34.19 46,20J 57,98 69,83 81,74 93:65 105,56 117,47 129,38 141,29 15320 165,11 177,02 188,93 200,84 212,75 224.66 11,910 -0,55 + 15.92 30,45 + 2,01 21,00 38,05 44 21 54,34 58,77 71,46 73,08 88,31 87,45 105,23 101,90- 122,24 116,35 139,25 156,26 173,27 190,28 207.28! 240,4! 130,80 145,25 159,70 174,16 188,61 203,06 217,51 231,96 246, И 260,851 309,34 275.3t! 326,35 14,451 17,009 4,61 26,13 45,68 64,50 84,18 103,57 123,05 142,62 162,18 181,71 201,31 220,88 224,29 241,30 258,31 260,01 279 58 29944 275,32 318,71 292,33 338,28 7,22 31,28 53.34 74,67 96,91 118,86 140,88 163.00 185.12 207,24 229,36 251,48 273,60 295,72 317,84 339,96 362,03 384,20 357,841 406,32 377,41 428,44 19,566 22,120 9,85 36,45 61,01 84,84 109,63 134,11 158,66 183,33 208.00 232,66 257,33 282,00 306,67 331,34 356,00 380,67 405,34 430,01 454,68 479,34 24,668 12,50 41,62 68,68 95.04 122,39 149,40 176,51 203,73 230,95 258,18 285,40 312,62 339,84 367,06 394,29 421,51 448,73 475,95 503,1' 530,40 27,222 15,14 46,79 76;35 105,24 135,13 164,68 194,32 224,09 253,86 283,63 313,40 343,16 372,93 402,70 432,47 462,24 492,01 521,78 551,55 581,32 29,769 17,79 51,99 84,08 115,42 147,86 179,95 212,12 244,44 276,75 309,07 341,38 373,70 406,02 438,33 470,65 502,96 535,28 567,60 599,91 632,23 32,316
Свободная энергия образования Д Z°f алканов (изопарафиновых углеводородов) от С4 до С8, ппал/моль [2] Таблица 15 Соединение Формула Температура °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 «-Бутан 2-Метилпропан (иэобутан) к-Пентан 2-Метилбутан (иэопентан) 2,2-Диметилпропан . . . . м-Гексен 2-Метилпентан З-Мстилпентан 2,2-Диметилбутан 2,3-Диметилбутан «-гептан 2-Метил гексан 3 -Метил гексан З-Этилпентан 2,2-Диметилпентан . . , . 2,3-Днметилпентан . . . . 2,4-Диметилпептан . , . . 3,3-Диметилпентан . . . . 2,2,3-ТриметилСутан . . . «-Октан 2-Метнлгептан З-Метилгептан 4-Метнлгептан З-Этилгексан 2,2-Диметил гексан 2,3-Диметилгексан 2,4-Диметилгексан 2,5-Диметилгексан 3,3-Диметилгексан 3,4-Диметилгексан 2-Метил-з-втнлпентан . . З-Метил-3-этилпентан . . . 2,2,3-Трпметилиентан . - , 2,2,4-Триметилпентан . . . 2,3,3-Триметилпентан . . . 2,3,4-Триметилпентан . . 2,2,3,3-ТетраметилС1утан . С4Н10 с5н12 CsIIi8 -4,10 -5,00 —2,00 —3,54 —3.64 -0,07 — 1,20 -0,51 — 2.37 —0,98 + 1,94 + 0,77 + 1.10 + 2,57 + 0,02 + 0.16 тО,72 + 0,63 + 1,02 + 3,95 + 3.U6 + 3,29 + 4,00 + 3.95 + 2.56 + 4,23 + 2,80 + 2,50 -t-3,17 + 4,14 + 5,OS + 4,76 + 4.09 + 3,2 +4,52 + 4,52 + 5,27 -3,94 ¦4.83 1 80 •З.ЗЯ 3,42 0,18 ¦0,96 ¦0,27 2,11 ¦0,72 ¦2.23 1,06 i,3u 2,84 0,32 0,45 1,02 0,93 1,33 4,29 3,39 3,62 4,34 4,28 2,91 4,57 3,14 2,84 3,51 4,47 5,43 5.11 4.44 3,62 4,86 4.87 5,63 + 5, + 4, + 9, +a, + 8, 13, + 13, + 13, + 12, + 13, 18 17, 17, 19, 09 57 6 0 22 99 9й UO 71 39 61 34 33 S7 28 17.26 16 17 17 18 22 22 22 23 22 22 23 22 21 22 23 24 24 23 23 24 24 26 83 Ы 64 52 77 14 21 12 94 18 ,51 ,05 ,92 ,63 ,43 ,47 ,32 ,82 ,07 ,09 ,16 ,00 14, 14, 21 , 20, 21, 28, 27, 28, 27, 28, 35, d4, 34, 36. 34, 33 35 35 36 42 41 41 42 42 42 43 41 41 42 43 44 44 40 43 44 44 46 54 39 51 26 89 30 5 Я 27 46 51 14 24 40 41 81 90 2S 02 38 02 58 5U 62 39 ,20 ,16 ,72 ,75 ,50 ,08 ,24 ,30 ,98 ,28 ,08 ,24 .97 24, 24, 33, 32, 35, 43, 42, 43, 42, 43, 52, 51, 51, 54, 52 51 53 52 54 61 61 61 62 62 62 G3 61 62 62 63 64 64 64 64 64 64 68 28 48 76 63 08 02 43 20 86 78 35 57 68 02 82 43 19 84 62 73 47 27 61 ,37 ,71 ,27 ,89 ,08 ,85 ,16 ,47 ,77 ,63 ,00 ,55 .77 .41 Я4, 34, 46, 45, 48. 57, 57, 58, 58, 59, 69, 69, 69, 71, 71, 69, 71, 70 73 81 81 81 82 Ь2 83 83 82 82 83 83 84 85 85 84 85 85 89 19 74 20 19 46 98 53 36 53 23 83 15 21 94 19 24 з; 92 11 74 63 31 aa 64 48 64 ,32 ,69 ,47 .54 ,96 ,48 ,54 ,97 .30 .60 ,99 44,21 45,12 58.77 57,83 61 ,93 73,08 72,74 73,67 74,25 74,94 87.45 86,91 86,87 89,94 89,56 87,17 89,66 89,10 91 .69 101.90 101,88 101,44 103,23 102,98 104,30 104,(9 102,84 103,41 104,16 104,04 105,52 106,22 106,52 105,97 10b, 10 10>i,46 111,78 54, 55, 71, 70, 75, 88. 88, 89, 90, 90, 105, 104, 104, 108, 108 105 1U7 107 110 122 122 121 123 123 125 124 123 124 124 124 126 127 127 127 126 127 133 34 59 46 68 49 31 05 06 07 67 23 73 59 11 08 18 9u 34 53 24 27 .68 ,63 .42 ,21 ,63 ,43 ,20 .93 .72 ,21 .05 ,57 ,04 .98 .48 ,64 64, 66, 84, 83, 89, 103. 103, 104, 106, 106, 123. 122 122 126 126 123 126 125 129 142 142 142 144 143 146 145 144 144 145 145 147 148 148 148 147 148 155 50 09 18 51 08 57 41 52 04 49 05 53 29 10 30 16 27 53 29 62 ,83 ,07 ,26 ,98 ,27 ,30 .07 ,99 .76 .41 ,09 .01 ,68 ,18 .90 ,49 ,47 74, 76, 96, 96. 102 118 118 120 121 122 140 148 163 67 62 91 37 68 86 90 11 94 28 88 ,00 .00 84, 87, 109 109 116 134 134 135 137 138 158 166 183 84 16 63 21 27 11 30 50 86 12 ,66 ,R0 ,33 95, 97, 122 122 129 149 149 151 153 153 176 185 203 04 69 39 02 88 40 65 06 71 95 ,51 ,52 ,73 105, 108, 135, 134 143 164 165 166 169 169 194 204 224 24 20 13 85 44 28 04 55 75 75 32 ,23 ,09
Логарифм константы равновесия образования lg Kf Соединение (гаа) Формула Темпе 298,16 300 400 500 600 Метан Этан Пропан н-Бутан н-пентан .... н-Гексан . . . ¦ н-Гептан .... к-Октан н-Нонан .... н-Декан н-Индекан .... н-Доденан .... н-Тридекан . - . н-Тетраде кан . . к-Пентадекан . . н-Гексадекан * . н-Гептадекан . . н~Октадекан . - н-Нонадекан . . м-Эйкоэан .... А на сНг группу СИ* с2н6 С5 4Ню 5Н12 CeJJie С9Н20 С10Н22 СцН24 Ci2H2e Ci:,H2e CMH30 CH i532 Ci6H34 Ci7Hafl Ci8H3e C19H40 C20H42 8,8985 5,7*513 4,1150 3,0052 1,4060 0,051 -1,422 -2,894 -4,367 —5,839 — 7 3 12 -8,785 -10,257 -11,730 -13,202 -14.675 -16,148 -17,620 -19,093 -20,565 -1,4726 8,8184 5,6713 4,0366 2,8702 1,3113 -0,131 -1,627 -3,122 —4,618 -6,113 —7.609 —9,lfi5 — 10,600 -12,096 — 13,591 -15,087 — 16,583 — 18,078 — 19,574 —21,U69 -1,4956 5,4899 1,8833 — 0,6507 —2,7810 -5,2451 -7,622 — 10,020 -12,441 «14,862 -17,283 — 19,704 -22.125 -24,546 —26,067 -29.38H — 31,8f'9 — 34,230 —36,651 —39,072 -41,493 —2,4210 3,4273 -0,5105 -3,5973 —6,3553 -9,4019 -12,370 -15,359 -18,367 -21 375 -24,383 —27,391 -30,400 -33,408 -36,416 -39,424 -42,432 — 4 5,4 4 0 -48.448 -51,456 —54,464 —3,0081 2,0004 -2,1749 -5,6469 -8,8439 -12f2969 -15,670 -19,068 -22,485 -25,903 -29,320 -32,737 -311,154 -39,572 -42,989 -46,406 -49,324 -53,241 -56,658 — 60,076 -63,493 -3,4173 Логарифм константы равновесия образования lg Kf алканов Соединение Формула 298,16 Темпе 300 н-Бутан 2-Метилпропан (иаобутан) м-пентан 2-Метилбутан (иаоиентан) 2,2-Диметшшро«ан . . . к-Гексан U-Метилпснтан З-Метилпентан 2,2-Диметилбутан .... 2,3-Диметилбутац . . . . 3,0052 3,6649 1 ,46f,0 2,5948 2,6681 0.051 0,881) 0,374 1,737 0,718 2,8702 3,5186 1.3113 2,4259 2,4915 —0.131 0,699 0,197 1.537 0,524 Соединение Формула Темпе н-БутанЧ 2-МетиЛПропан (иаобутан) к-Пентан 2-Метилбутан (иаопентан) 2,2-Диметилпропан . . . н-гексан 2-Метилпентан З-Метилпентан 2,2-Диметилбутан .... 2,3-Диметилбутан .... C4II10 с6н1й CeIIl4 -12,0774 -12.3260 »16,05 5 0 -15,8119 -16,9184 -19,964 -19.871 -20,125 -20,284 -20,472 -13,1954 -13.4989 -17,3526 -17,1032 -18,3313 -21,444 -21,381 -21,626 -21.872 -22,017
Таблица 16 алкаиов (парафиновых углеводородов) от Сг до С20 [2] ратура, °К 7UO 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 0,9529 —3,4019 -7,1584 -10,6745 -14,4241 -18,102 -21,802 -25,520 -29,239 —32,957 -36,6713 -40,394 -44,112 -47,831 -51,549 -55,268 -58,986 -62,704 -66,423 -7U.U1 — 3,7184 0,1500 —4,3480 —8,3182 -12,0774 -16,0550 -19,964 -23,890 -27,838 -31,786 -35,733 -39,681 -43,629 -47,577 -51,525 -55,472 -59,420 -63,368 -67,316 -71,264 -75,211 — 3,9478 —0,48°1 —5,1004 —9,2395 -13,1954 -17,3526 -21,444 -25,553 -29,683 -33,814 -37,934 -42,074 -4t>,204 -50,335 -54,4u5 -58,595 -62,726 -66,85ti -70,986 -75,117 -79,247 -4,1303 — 1,0075 — 5,7104 — 9,9839 — 14,0963 -18,3973 —22,635 -26,892 -31,169 —35,446 —39,723 —44,000 -48,277 -52.554 —56,831 —61,108 —65,385 —69,662 —73,939 —7 8,216 -82,493 — 4,2770 — 1,4345 —6,2147 -10,5966 -14,8354 -19,2540 -23,615 -27,990 -H2,3S5 -36,781) -41,174 -45,569 -49,964 -54,359 -58,754 -63,148 -67,54-i -71,938 —76,33:* -80,728 -85,122 -4,3948 — 1,7936 —6,6377 -11,1106 — 15,4513 — 19,9601 —24,424 —28,896 —33,389 -37,882 -42,375 — 46,868 — 51,361 —55,35/. -60,347 —64,840 —69,333 -73,826 —78,319 -82,812 —87,305 —4,4930 —2,1006 —6,9972 -11,5457 -15,9775 -20,5754 -25,110 -20,674 -34,250 -38,82U -43,402 -47,978 -52,Г»5 4 -57,130 -61,7 06 -66.282 -70,858 -75,434 -80,010 -84,586 -80,162 — 4,5760 —2,3638 —7,3048 — 11,9182 -16,4285 —21.0945 —25,7 07 -30,.434 —34,982 —39,629 -44,276 —48,923 —53,569 -58,210 —62,863 —67,511 —72,158 —76,805 -81,452 —86,100 —90,7 47 -4,6471 —2,*fl23 —7,5744 -12,2499 -16,8165 -21,5429 -26,218 -30,905 -35,614 -40,323 -45,032 -49,741 -54,450 -59.159 -63.868 -08,577 -73,286 -77,995 -82,704 -87,413 -92,122 —4,7090 Таблица 17 (парафиновых углеводородов изостроения) С4, С5 и Сб [2] ратура. °К 350 —0,;М22 -0,1249 -2,3790 — 1,4674 -1,6878 — — .— — 400 -2,7810 -2,4969 —5,2451 -4,4911 -4,9119 -7,622 -7,103 —7,491 -6,769 -7.436 450 —4,7400 — 4,5846 —7,5277 —6,9012 —7,4838 — 500 - 6,3553 -6,2898 —9,4019 —8,8555 —9,5680 — 12,370 — 12,033 —12,357 — 12,003 -12,462 600 -8,8439 —8,9167 — 12,2969 — 11,8853 -12,7778 -15.670 —15,455 —15,735 -15,612 — 15,947 700 -10,6745 — 10,8462 — 14,4241 — 14,11-88 -15,1298 — 18,102 -17,9A1 — 18,220 -18,274 -18,508 ратура, °К 1000 —14,09u3 — 14,4438 — 18,3973 — 18,2509 — 19,4683 — 22,635 —22,600 — 22,842 —23,175 -23.273 1100 — 14.8354 —15.2228 — 19,2540 — 19,1467 — 20,4005 —23,615 —23,623 —23,863 -24,227 -24,294 1200 — 15,4513 — 15,8738 —19,9661 — 19,8896 —21,1755 — 24,424 -24,459 —24,678 —25.107 —25,155 1300 — 15,9775 — 16,4230 —20,5754 —20,5132 — 21,8346 — 25,116 -25,158 —25,395 —25.841 —25,881 1400 —16,4285 —16,8906 — 21,0945 -21,0508 -22.3918 —25,707 -25,764 —25,999 —26,499 -26,499 15 00 -16,8165 — 17,3002 -21,5429 — 21,5181 -22,8747 —2O.218 — 26,297 -26,510 —27.037 -27,033
Логарифм константы равновесия образования Ig л/ алканов Соединение Формула Температура, 298,16 300 400 500 600 «-Гептан 2-Метилгексан З-Метилгексан З-Этилпентан 2,2-Диметилпентан . . 2,3-Димегилпентан . . 2,4-Диметилпентан . . 3,3-Диметилпентан . . 2,2, З-Триметилбутан н-Октан 2-Метилгептан З-Метилгептан 4гМетилгептан З-Этилгексан 2,2-Диметилгексан . . 2,3-Диметилгексан . . 2,4-Диметилгексан . . 2,5-Димегилгексан . , 3,3-Диметилгексан . . 3,4-Диметилгексан . . 2-Метил-З-этилпентан З-Метил-3-этилпентан 2,2,3-Триметилпентан 2,2,4-Триметилпентан 2,3,3-Триметилпентан 2,3,4-Триметилпенган 2,2,3, З-Тетраметилбутан • с7н1в —1,422 —0,564 —0,806 —1,884 —0,015 —0,117 —0,528 —0,462 —0,748 —2,894 —2,243 —2,412 —2,932 —2,895 -1,876 —3,101 —2,052 —1,832 —2,324 -3,035 —3,724 —3,489 —2,998 —2,397 —3,313 —3,313 —3,863 —1.627 —0,772 —1,013 —2,069 —0,233 —0,328 —0,743 —0,677 —0,969 —3,122 —2,470 -2,637 —3,162 —3,118 —2,120 —3,329 —2.287 —2,069 —2,55^ -3,259 —3,956 —3,723 —3,235 —2,637 —3,540 —3,548 —4,101 —10,020 — 9,468 — 9,600 -10,534 — 9,430 — 9,195 — 9,731 — 9,638 —10,119 —12,441 —12,097 —12,135 —12,632 -12,534 —12,118 —12,845 —12,047 —11,976 —12,364 —12,803 —13,370 —13,288 —13,015 —12,605 —13,162 —13,200 -14,206 —15,359 —14,966 —15,036 —15,914 -15,215 —14,818 —15,421 —15,307 —15,901 —18,367 —18,174 — 18,139 —18,629 — 18,529 —18,445 —18,865 —18,236 —18,249 —18,577 —18.832 —19,337 —19,363 —19,223 —18,917 -19,267 —19,337 —20,530 —19,068 —18.784 —18,824 —19,676 —19,239 —18,733 -19,374 -19,247 —19,895 —22,485 —22,390 —22,317 —22,805 —22,718 —22,842 —23,046 —22,543 -22,612 —22,893 —23,005 —23,483 —23,592 —23,541 —23,312 —23,512 —23,592 -24,918 Функция теплосодержания (Н° — Н°)/Т алкенов Соединение (газ) Формула Температура, 298,16 300 400 500 600 Этилен Пропилен . . . 1-Бутен . . . 1-Пентен . . . . 1-Гексен . . . . 1-Гептен . . . . 1-Октен . . . . 1-Нонен . . . . 1-Децен . . . . 1-Ундецен . . . 1-Додецон . . . 1-Тридецен . . 1-Тетрадецен 1-Пентадецен 1-Гексадецен . . 1-Гептадецен . . 1-Октадецен . . 1-Нонадецен . . 1-Эйкозен . . . Л на СН2 группу ,4 СэНв с4н8 с5н10 сан12 с7н14 C СцНо2 CH C17H34 Ci8H8e CigHsa G20H40 8,47 10,86 13,79 17,59 20,89 24,22 27,55 30,88 34,21 37,54 40,87 44,20 47,53 50,86 54,19 57,52 60,85 64,18 67.51 3,330 8,48 10,88 13,83 17.64 20,95 24,29 27,64 30,98 34,33 37,67 41,01 44,36 47,70 51,05 54,39 57,73 61,08 64,42 67,77 3,344 9,28 12,48 16,21 20,67 24.70 28,76 32,83 36,89 40,95 45,02 49,08 53,14 57,20 61,27 65,33 69,39 73t46 77,52 81,58 4,063 10,23 14,15 18,68 23,79 28,54 33,31 38.09 42,86 47,64 52,41 57,18 61,96 66,73 71,51 76,28 81,05 85,83 90,60 95,38 4,774 11,22 15,82 21,08 26,82 32,24 37,68 43,12 48.56 54.00 59,44 64,87 70,31 75,75 81,19 86,63 92,07 97,51 102,95 108,39 5,439
1^*- l_i 1^* ^0 N^b ^) O*> ^) hP4 00 О СЛ СП JN O5 COCOO i^ I-*, i^* ^- *- WO ОЭ О CO —Л Ot> СЛ i^4 00 ^^ tO hP4 t*^ CO 00 Ot) to 00 COO tO to со о оо 00 00 Ot> "»J QC 00 ^ сл о &*<x to ю to ft» 00 о 120 CO DO CO о 00 со СП CO ,94 >сл i to >oo -^ )-^ -4 СЛ ??? OS ooo СЛ О5 Orfs S1^ O^ CO 00 t4l Mi^OO CO 00 -4 "*Л CD CO 00O cc toooo C^ CO CO 00 Ot> 00 О ^о О »t^ -J О ^^ (^^ CO Э0 to (t^ o^ ^*j -Д CD OtO CO hP4 CO CO tO |-Ai C^ CO CO |4^ Сл О^ to ее ьР^ 4^ [О i-^ О О оо оо со о 8^Scc 1С tO 1-^ С to to :o ol сп со с; -^ СО :л^ и со со оо ¦ «( СП hP4 ^J СП S Й со оо со СП ;з >со 1 tO X to ю to 56 63 ¦^ СЛ CO wO <3 -J О Oi CO hts 4N CO CO tO '-^ X CD CO ^ CO ?ч ^гч CO tO tO 'fi i—i, |j^4 «»j ^ ^* CO 00 hJN CO ¦^J C^ JO hP4 "J ff* t»^ сло> OJ 00 ^Q оо »^л i—^ to ¦*J СП ¦О to ON СЛ Й^льослсо СЛ^СОО,^ a: сл сл сл to 00 CD ?ь to hJN to -л to сп о ¦*Л rf^ tO '' ^ ^*J O** C^i h^^ CO tO СЛСЯ O5Oi< \? DO CO s 13.96 15,52 to ,88 17,50 00 3 -Л о о оо ° 006 If—' о о о 1100 ° 8 1400 СП о о о с» to I I I I ^^oucoc co сл о со со ^-^ со оо оо j^ о оооспоо I I "со оо Ъо "со оо о^ То со ^ со Ъй "jn "со "о "сп оэ "as bo о "to ел Ъо to "со 4^ ел lJ^J С^ОО^О^ХОДСо^сООО^О^|О1>^СЛСОСоСЛ со to toco Cd ife* 00 О ел ^ OJ Со СО О СО OJ 00 --J СО 00 00 00 К5 О 00 со to | 00 СО ел to I I I г с г со со о to оо оо to со ъ> 00 о со 00 о со 8 о о о 8 to со о о
Функция теплосодержания (Н° — Н°())/Т для идеального газового состояния от 0 до 1500° К, килfград- моль |2] Таблица 20 Соединение (газ) Формула г L..jlJ8 298,16 13,79 13,23 14,05 13,69 17,59 16,25 16,89 16,77 17,23 16,21 20,89 20,05 20,69 19,29 20,13 20,57 20,50 CfiH12 18,39 19,05 19,05 19,05 19,51 20,33 19,81 20,03 17,53 19,11 300 13,83 13,27 14,10 13,74 17,64 16,29 16,94 16,82 17,29 16,26 20,95 20,11 20,75 19,36 20,19 20,63 20,57 18,45 19,11 19,11 19,11 19,58 20,40 19,87 20,10 17,59 19,16 400 16,21 15,36 16,46 16,30 20.67 19,24 20,03 20,20 20,95 19,34 24,70 23,7 24,5 23,1 24,2 24,7 25,3 22,4 23,0 23,0 23,0 23,8 24,8 24,0 24,7 21,9 23,0 500 18,68 17,68 18,84 18,83 23,79 22,38 23,18 23,53 24,42 22,50 28,54 27,5 28,3 27,0 28,1 28,6 30,0 26,4 27,0 27,0 27,0 27,9 28,9 28,1 29,0 26,2 26,9 600 21,08 20,01 21,16 21,25 26,82 25,47 26,24 26,69 27,61 25,53 32,24 31,2 32,0 30,8 31,9 32,4 34,4 30,3 30,8 30,8 30,8 31,8 32,8 32,0 33,0 30,1 30,7 Температура, ? 700 23,35 22,26 23,37 23,50 29,68 28,41 29,10 29,63 30,53 28,43 35,72 34,7 35,4 34,4 35,5 36,0 38,5 34,0 34,4 34,4 34,4 35,3 36,3 35,6 36,6 33,8 34,2 800 25,46 24,39 25,43 25,62 32,34 31,14 31,78 32,34 33,20 31,14 38,97 38,0 38,7 37,7 38.7 39,2 42,2 37,3 37,8 37,8 37,8 38,6 39,5 38,0 39,8 37,3 37,5 900 27,43 26 38 27 38 27,56 34,82 33,68 34,27 34,83 35,66 33,66 41,98 41,1 41,6 40,8 41,7 42,2 45,6 40,4 40,8 40.8 40,8 41,6 42,5 42,0 42,8 40,3 40,5 1000 29,25 28.23 29,19 29,37 37,12 36,05 36,58 37,15 37,94 36,00 44,77 43,9 44,4 45,1 44,5 45,0 48,8 43,2 43,7 43,7 43,7 44,5 45,3 44 8 45,6 43,2 43,4 1100 30,95 29,96 30,87 31,06 39,25 38,22 38,72 39,30 40,04 38,17 47,35 1200 32,51 31,57 32,43 32,63 41,22 40,24 40,69 41,27 41,99 40,18 49,74 1300 33,96 33,06 33,88 34,08 43,05 42,12 42,53 43,11 43,79 42,05 51,95 1400, 35,31 34,45 35,22 35,42 44,75 43,86 44,24 44,82 45,44 43,79 54,00 1500 36,56 35,74 36,47 36,67 46,31 45,48 45,83 46,39 46,97 45,40 55,88 1-Бутен цис-2-Бутен mpawc-2-Бутен 2-Метилпропен (изобутен) 1-Пентен tfwc-2-Пентен пг^йнс-2-Пентен 2-Метпл-1-бутен З-Метил-1-бутен .... 2-Метил-2-бутен .... 1-Гексен ^uc-2-Гексен транс-2-Тексен цис-3-Гексен пгранс-3-Т ексен 2-Метил-1-пентен .... З-Метил-1-пентеи .... 4-Метил-1-пентен .... 4-ДГетил-2-пентен .... З-Метил-цмс-2-пентен . . 3-Д1етил-/нранс-2-пентеп . 4-Метил-^ис-2-пентен . . 4-Метил-транс-2-пеитен . 2-Этил-1-бутен 2,3-Диметил-1-Бутен . . 3,3--Диметил-1-бутен . . 2,3-Диметил-2-бутен . .
Таблица 2j Функция свободной энергии (Z0 — Н°о)/Т для идеального газового состояния от 0 до 1500° К, нал/ град ¦ моль*) [2] Соединение (таз) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 100O 1100 1200 1300 1400 1500 Этилен Пропилен СаНв 1-Бутен С4На 1-Пентеи | С5Н10 1-Гексеп ( С6Н12 1-Гентсн ^7^14 1-Октон I СаН16 1-Понен CflHlS 1-Децен I С1ОИао 1-Цпдецен j СПН22 З-Додецен | С12Н24 1-Тридецен ' С13Н-26 1-Тетрадецен С1411?( 1-Пентадецен Ci5H30 1-Гексадецен 1-Гектадецен 1-Октадецен 1-Покадецен 1-Эйкозен Д на СН.2 группу . . . 43,98 52,95 59,25 65,06 71,04 77,02 83,00 88,98 94,96 100,94 106,91 112 89 118,87 124,85 130,83 136,81 142,79 148,77 154,75 5,979 44,03 53,02 59,34 65,19 71,19 77,19 83,19 89,19 95,19 101,18 107,18 11348 119,18 125,18 131,18 137,18 143,18 149,18 155,18 5,999 46,61 56,39 63,64 70,67 77;73 8'i,79 91,85 98,91 105,97 113,04 120,10 127,16 134,22 141,28 148,34 155,40 162,46 169,52 176,58 7,061 48,74 59,32 67,52 75,62 83,65 91,69 99,74 107,78 115,82 123,86 ! 131,91 ! 139,95 147,99 156,04 164,08 172,12 180,17 188,21 196,25 8,043 50,70 62,05 71,14 80,22 89,17 98,08 106,98 115,89 124,80 52,50 64.Р1 74,56 80,57 94,40 104,26 114.11 54,19 67,04 77,82 88,71 99,39 110,10 120,80 55,78 69,36 80,94 92,65 104.14 115,66 127,17 57,29 71,57 83,93 96,43 108,70 121,00 133,30 58,74 73,69 86,79 100,06 113,08 60,12 75,73 89,55 103,56 117,31 126,13 131,09 139,19 123,97, 131,50 144,87 133,82 133,70 143,68 142,6l| 153,54 151,52 163,39 160,43] 173,2.г 169,33' 18.^,io! 178,24 192.9в! 142,21 152,92 163,62 138,69; 145,бо! 152,24' 158,65 150..201 157.901 165,29! 172,43 161,72; 170,20 178,34] 186,22 173,24 187,15 196,05 204,96 213,87 8,907 I 202,82] 212,67 222,53 232,38 9,856 171,32 184,75 185,03 196,27 J 93,74'207,78 206,14 217,14 227,85 238,56 249,26 10,705 219,30 230,82 242,33 253,85 265,36 11,516 182,49 191,40 200,00 194,79 201,45 213,78 207,09 217,50, 227,56 219,39 230,56 241,34 231,69 243,61 255,12 243,99 256,66 268,90 256,29 269,72 282,68 268,59 282,77 296,46 280,89 295,82 310,24 12,229 13,053 13,781 61,44 77,70 92,22 106,93 121,37 135,85 150,32 164,80 179,28 193,76 208.23 222,71 237,19 251,66 266,14 280,62 295,09 309,57 324,05 14,477 62,71 79,60 94,79 110,18 125,30 140,45 155,60 170,75 185,90 201,06 216,21 64,94 81,43 97,27 113,36 129,13 144.93 160,73 176,52 192,32 208,12 223,92 231,Зб| 239,72 246,5lj 255,51 261,66 276,81 291,96 307,11 322,26 337,41 15,151 271,31 287,11 302,91 318,71 334,50 350.30 15,798 ¦) Все цифры таблицы со знаком минус.
Таблица 22 Функция свободной энергии (Z—#°)/Т для идеального газового состояния от 0 до 1500° К, кал/град моль*) [2] Соединение (газ) формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1-Бутеп цис-2-Бутен транс-2-Бутеи 2-Метилпропен (изобутен) 1-Пентен tyuc-2-Пентен транс-2-1\еитен 2-Метил-1-бутен З-Метил-1-бутен 2-Метил-2-бутен .... 1-Гексен ifwc-2-Гексен т/ишс-2-Гексен bfwc-3-Гексен транс-3-Гексен 2-Метил-1-пентен .... З-Метил-1-иентен .... 4-Метил-1-иентен .... 2-Метил-2-иентен .... З-Метил-цис-2-пентен . . З-Метил-транс-2-пентен , 4-Метил-цис-2-пентен . . 4-Метил-т^йнс-2-пентен . 2-Этил-1-бутен 2,3-Диметил-1-бутен 3,3-Диметил-1-бутен , , . 2,3-Диметил-2-бутен . . . 59,25 58,67 56,80 56,47 63,06 66,51 64,47 64,96 62,47 64,71 71.04 72,32 70,28 71,44 69,46 70,77 69,56 69,50 71,40 71,40 72,21 69,72 67,69 70,20 67,36 64,63 67,56 59,24 58,75 56,89 56,56 65,19 66,60 64,58 65,05 62,57 64,79 71,19 72,45 70,43 71,54 69,59 70,91 69,68 69,63 71,51 71,51 72,32 69,83 67,81 70,31 67,48 64,75 67,68 63,64 62,89 61,31 60,90 70,67 71,73 69,90 70,41 67,99 69,87 77,73 78,8 77,0 77,7 76,0 77,4 76,4 75,9 77,6 77,6 78,4 76,0 74,3 76,7 73V9 70,8 73,8 67,52 66,51 65,19 64,77 75,62 76,30 74,69 75.23 73,12 74,53 83,65 84,4 82,8 83,6 81.8 83,3 82.8 81,6 83,1 83,1 83,9 81,8 80,3 82,4 79,9 76,4 79,3 71,14 69,94 68,84 68,42 80,22 80,64 79,18 79,80 77,87 78,89 89,17 89,7 88,3 88,4 87,2 88,9 88,9 87,1 88,3 88,3 89,2 87,2 85,9 87,9 85,6 81,8 84,5 74,56 73,19 72,27 71,88 84.57 84,80 83,45 84,14 82,34 83,06 94,40 94,8 93,5 93,4 92,4 94,2 94,6 92,2 93,4 93,4 94,2 92,4 91,2 93,1 90.9 86,9 89,5 77,82 76,30 75,53 75,15 88,71 88,76 87,52 88,27 86,59 87,03 99,39 99,6 98,4 98,2 97,4 99,2 100,1 97,1 98,2 98,2 99,0 97,3 96,3 98,1 96,0 91,9 94,3 80,94 79,29 78,64 78,29 92,63 92,59 91,50 92,24 90,65 90,85 104,14 104,3 103,1 102,9 102,1 104,0 105,3 102,6 102,8 102,8 103,6 102,1 101.1 102,8 100,9 96,7 98,9 83,93 82,17 81,62 81,29 86,79 84,95 84,47 84,17 96,43 100,06 96,27 95-14 96,04 94,51 94,52 99,82 98,72 99.69 98,23 98,06 108,70 113,08 108,8 107,7 107,3 106,7 108,5 110,4 Ю6,4 107,3 107,3 108,1 106,6 105,7 107,4 105,5 101,2 103,3 89,55 87.62 87,22 86,94 103,56 103,22 102,18 103,18 101,77 101,46 117,31 92,22 90,20 89,87 89,60 106,93 106,52 105,52 106,55 105,20 104,75 121,37 94,79 92,70 92,44 92,17 110,18 97,27 95,12 94,91 94,66 113,36 109,70 112,81 108,73 109,80 108,51 107,91 125,30 111,84 112,96 111,73 110,99 129,13 * Все цифры таблицы со знаком минус.
Энтропия S° алкеыов (моыоолсфиыов) от С2 до С20, кил/град молъ [2J Таблица 23 Соединение (газ) Формула Температура, СК 298,16 300 400 500 u00 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Этилен Пропилен . . . . 1-Бутен 1-Пентен . . . . 1-Гексен 1-Гептен . . . . 1-Октен 1-Нонен . . . . 1-Децен 1-Ундецен . . . . 1-Додецен . . . . 1-Тридецеп . . . 1-Тетрадецен . . 1-Пентадецен . . 1-Гексадецен . . 1-Гептадецен . . 1-Октадецен . . . 1-Нонадецен . . . 1-Эйкозен . . . . Д на СН2 группу С.,Н4 СаНв с4н8 с5н10 С12Н24 С13Н26 С14Н28 С17Н3 С20Н4 52,45 63,80 73,04 82,65 91,93 101,24 110,55 119,86 129,17 138,48 147,78 157,09 166,40 175,71 185,02 194,33 203,64 212,95 222,26 9,309 52,51 63,90 73:17 82,83 92,14 101,48 110,83 120,17 129.51 138,85 148,20 157,54 166,88 176,23 185,57 194,91 204.26 213,60 222,94 9,343 55,89 68,86 79,85 91,34 102,43 113,55 124,68 135,80 146,93 158,05 169,17 180,30 191,42 202,55 213,67 224,79 235,92 247,04 258,17 11,124 58,98 73,47 86,20 99,41 61,92 77,87 92,22 107,04 64,^8 82,04 97,91 111,25 67,28 85,98 103,28 121,05 138,36 155,71 69,74 89,72 108,37 127,47 72,06 93,26 113,18 133,55 I 164,81 112,19 121,41 130,12 125,01 135,82 146,0*1 137,82'' 150,23 161,96' 173-06] 183,50 150,6'i1 164,64 177,87, 163,4б| 179,051 193,79| 146,12; 153,47 I 176,28 193,46'209,71 189,00 207,861 225,63 201,91 222-271 241,55| ' 214,73; 236,68 257,46 227;54i 251,09j 273,38 240,361265.50 289,30 253,18 279,91.' 305,22 265,99, 294,32 321,14 278,81! 308,73 291,63 12,817 323,14 337,05 352,97 14,409 15,918 190,40, 207,75 225.101 242,45 259,80 277,14 294,49 311,84 329,19 346,54 363,88 381,23 17,348 202,20 220,89 173,43 193,39 213,36 233,32! 239,58,253.28 258,27' 273,24 276,96 295,66 314,35 333,04 351,73 370,42 389,12 407,81 18,692 74,26 96,61 117.74 139,31 100,43 181,60 202,76 223,92 245,09J 99,80 122,06 144,78 167,05 189,36 78,32 102,84 126,18 149,98 J 73,32 196,70 293,20 313,17 333,13 353,09 373,05 393,01 412,98 432,94 19,962 211,67 220,09 233.98 243,48 256,29! 266,86 266,26; 278,601 290.24 300,91I 313,63 Г 287,42; 308,58 329,75 350,92 372,08 393:24 414,41 435,58 456,74 21,165 323,21 337,02 345,52! 360,40 367,83 383,78 390,14 412,45 434,76 457,07 479,38 407,17 430,56 453,94 477,32 500,71 22,309 23,385 80,21 105,72 130,10 154,93 179,30 203,71 228,12 252,53 276,94 301,34 325,75 350-16 374,57 398,98 423.39 447,80 472,21 496,62 521,03 24,409 82,01 108,48 133,83 159,67 185,01 210,39 235,77 261,15 286,53 311,91 337,29 362,67 388,05 413,43 438,81 464,19 489,57 514,95 540,33 25,380
Энтропия S алкеиов (моноолефниов) изостроения Сч, Сд и Се, пал/град моль [2] Таблица 24 Соединение Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1-Бутен цис-2-Бутеп транс-2-Бутен 2-Метилпропен (изобутен) 1-Пентен т/>ане-2-Пентеп 2-Метил-1-бутен З-Метил-1-бутен 2-Метил-2-бутен 1-Гексен ..... цас-Гексен /тгране-2-Гексен ^uc-3-Гексен mpawc-3-Гексен 2-Метил-1-пентен З-Метил-1-пентен 4-Метил-1-пентен 2-Метил-2-пентен С4Н8 З-Метил-трлнс-2-пентен 4-Метил-г^с-2-пентен . 4-Мети л-транс-2-и ентеп 2-Этил-1-бутеп 2,3-Диметил-1-бутен . 3,3-Диметил-1-бутен . 2,3-Диметпл-2-бутен . 73,04 71,90 70,86 70,17 82,65 82,76 81,36' 81,73 79,70 80,92 91,93 92,37 90,97 90,73 89,59 91,34 90,06 87,89 90,45 90,45 91.26 89,23 88,02 90,01 87,39 82,16 86,67 73,16 79,85 72,02 78,25 70,98 77,76 70,30 1 77,21 82,831 91,34 82,89 1 00,97 81,52 89.93 81,88 90,61 79,86 88,94 81,05! 89,21 92,14 92,56 91,18 91,78 89,78 91,54 90,25 88,08 90,62 90,62 91,43 89,41 88.21 90,18 102,43 102,5 101,5 100,7 100,2 102,1 101,7 98,3 100,6 100,6 1014 99,8 99,1 100,7 87,58 | 98,6 82,34 I 92,7 86,84 96,8 86.20 84,19 84,04 83,60 99,41 98,68 97,87| 98,761 97,54] 07,03 112,191 111,9 j 111,1 110,6 109,9 111,9 112,8 108,0 110,1 110,1 110,9 109,7 109,2 И0,5 108,9 102,6 106,2 92,22 89,95 90,00 89.67 107,04 106,11 105,421 106,49; 105,48 104,42 121,41 120,9 120,3 119,2 119,0 121,3 123,3 117,0 119,2 119,2 120,0 119,0 118,7 119,9 118,6 111,9 115,2 97,91 95,46 95,64 95,38 114,25' 113,211 112,55! 113,771 И 2,87 It 1,49 130;12 129,5 128,9 126,8 127,9 130,2 1334 126,2 127,8 127,8 128,6 127,7 127,5 128,7 127,5 120,7 123,7 103,28 100,69 100,97 100,7: 108,37 105,67 106,02 105,85 121,05, 127,47 H9,90i 126.27 119-30! 125,67 120,611 127,07 119,79A26,31 118,17 124,51 138,3б| 146,12 145,4 144,7 143,7 143,8 137,6 137,1 136,0 136,1 138,4 142,3 133,4 135,9 135,9 136,8 135,9 135,8 137.0 135,8 129.2 131,8 146,2 150,9 143,0 143,6 143,6 144,5 143,7 143,6 144 8 143,7 137.0 139,4 113,18 110,40 110,81 110,66 133,55 117,74 114,91 115,34 115,23 139,31 132,32| 138,04 131,72 133,19 132,45 130,52 153,47 152,7 152,1 151,0 151,2 153,5 159,2 149,6 151,0 151,0 151,8 151,0 151,0 152,2 151,1 144,4 146,7 137,4 138,99 138,27 136;23 160,43 122,06 119 19 119,65 119,56 144-78 143,46 142,87 144,45 143,76 141,64 167,05 126.18 123,26 123.75 123,68 149,98 148,64 148,05 149,66 148,99 146,80 173,32 130,10 127,15 127,66 127,59 154,93 153,56 152,97 154,62 153,95 151,70 179,30
Таблица 26 Теплоемкость С° алкенов (мошюлефинов) от С2 до С20, кал /град моль [2] Соединение (газ) Температура, °К 298,16 10,41 15,27 20,47 26,19 31,63 37,10 42,56 48,03 53 49 58,96 64,43 69,89 75,36 80;82 86,29 91,76 97,22 102,69 108,15 5,466 300 10,45 15,31 20,57 26,31 31,78 37,27 42,77 48,26 53,76 59,25 6174 70,21 75,73 81,23 8П,72 92-21 07,71 103,20 108,70 5,494 400 12,90 19,10 26,04 33,10 40,03 46,97 53,91 00,85 67,79 74,71 81,68 88,62 (»5,56 102,50 109,41 116,38 123,32 130,26 137,20 6,941 500 15,16 22,62 30,93 39,23 47,47 55,72 63,96 72,21 80,45 88,70 96,95 105.19 113,44 121.68 129,93 138Л8 146/.2 154,67 162,91 S,24o 600 17,10 25,70 35,14 44,56 53,90 63,24 72,58 81,93 91,27 100,61 109,95 119,29 128-64 137,98 147,32 156,66 166,00 175,35 184,69 9Т342 700 18,76 28,37 38,71 49,06 59,34 69,62 79,89 90,17 100,44 110,72 121,00 131,27 141,55 151,82 162,10 172,38 182,65 192,93 203,20 10,276 800 20,20 30,68 41,80 52,95 64,02 75,08 86,15 97-22 ¦ 108,28 119,34 130,41 lil ,48 132,31 lf>3,60 174,07 185,74 196,ftO 207:80 | 218,93 11.065 900 21,46 32,70 44,49 56,32 68,06 79,81 91,55 103-30 115,04 126,79 138,54 150,28 162,03 173,77 185,52 197,27 209,01 220,76 232,50 11,746 1000 22,57 34,46 46,82 59,21 71,54 83,9 96,2 108,5 120,9 133,2 145,5 157,8 170,2 182,5 194,8 207,2 219,5 231,8 244,2 12,33 1100 23,54 35,99 48,85 61,74 74,58 87,4 100,3 113,1 125,9 138,8 151,6 164,5 177,3 190,1 203,0 215,8 228.7 241,5 254,3 12,84 1200 24,39 37,32 50,62 63,99 77,22 90,5 103,8 117,1 130,3 143,6 156,9 170,2 183,5 196,7 210,0 223,3 236,6 249,9 263.1 13.28 1300 25,14 38,49 52,16 65,85 79,51 93,2 106,8 120;5 134,2 147,8 161,5 175,1 188,8 202,4 210.1 229,8 243,4 257,1 270,8 13,66 1400 25.79 39,51 53,50 67,51 81,50 95,5 109,5 123,4 137,4 151,4 165,4 179,4 193,3 2Л7.3 221,3 235,3 249,3 263,2 277,2 13,98 1 1500 26,36 40,39 54,67 68,98 83,24 97,5 111,8 126.0 140,3 154,6 168,9 183,1 197,4 211,7 225,9 240,2 254,5 268,8 283,0 14,27 Этилен .... Пропилен . . . 1-бутен .... 1-Пентен . . . 1-Гексен .... 1-Гептен .... 1-Октен .... 1-Нонен .... 1-Децен .... 1-Ундецен . . . 1-Додецеп . . . 1-Тридецен . . . 1-Тетрадецен . . 1-Пентадецен 1 Гекеадсцен . . 1-Гептадецен 1-Октадецеп 1-Нонадсцен 1-Эйкозен . . . Дна СН2 группу С2Н4 с3не с4н8 с5н10 свн12 С7Н14 GeHie с,н18 СюН2о С11Н 22 с«нг1 С17НЯ4 I GieII3e
Теплоемкость Ср алкенов (моно Соединение Формула Темпе 298,16 300 20,57 18.9К 21,08 21,39 26,31 24,45 26,04 26,82 28,47 25,22 31,78 30,19 31,78 29,71 31,90 32,56 34,82 30,44 30,42 30,42 30,4?. 32,07 33,94 32,08 34,44 30,39 30,63 400 26,04 24,33 26,02 26 57 33,10 31,57 32,67 33,71 35,26 31,93 40,03 38,6 39,7 38,5 40,2 40,8 44,4 38,9 39,0 39,0 39,0 40,5 41,9 40,7 42,6 38,9 38,6 500 30,93 29,39 30,68 31,24 39,23 38,05 38,75 39,81 40,97 38,07 47,47 46,4 47,1 46,4 47,6 48,1 52,6 46,4 46,6 46,6 46,6 47,8 48,8 48,2 49,5 46,7 46,1 1-Вутеп цис-2-Ъу т/)днс-2у 2-Метил-1-пропен (изобутен) 1-Пентен цис-2-Пентен /п/?анс-2-Пентен 2-Метил-1-бутен З-Метил-1-бутеп 2-Метил-2-бутен 1-Гекссн цис-2-Гекссп транс-2-^ексоп цис-3 гексел транс-З'Телссп 2-Метил-1~псптетт З-Метпл-1-пентси 4-Метил-1-пептен 2-Мстил-2-пслтсц З-Метил-ц^с-2-пентен . . З-Метил-т/ншс-2-пептеп 4-Метил-циб-2- 4-Метил-т/>яно 2-Этил-1-бутсл 2,3-Диметил-1-буте1Т 3,3-Диметил-1-бутеи 3,3-Диметил-2-бутен СБН 10 СвН вН12 20,47 18.86 20,99 21,30 26,19 24,32 25,92 26,69 28,35 25,10 31,63 30,04 31,64 29,55 31,75 32,41 зш 30,23 30,26 30,26 30,26 31,92 33,80 31,92 34,29 30,23 30,48 Теплота образования Л H°j алкенов Соединение Формула Темпе 0 298,16 300 400 500 Этилен (этен) . . Пропилен (пропен) 1-Бутен 1-Пентен 1-Гексен 1-Гептен .... 1-Октен .... 1-Нонен .... 1-Децен 1-Ундецеи . , , 1-Додецен . . . 1-Тридецен . . . 1-Тетрадецен . . . 1-Пентадецен . . . 1-Гексадецен . . . 1-Гептадецен. . . 1-Октадецен . . 1-Нонадецен . . ( 1-Эйкозан . . . А на СН2 группу С2Н4 СяНв с4н. С5Ню СвН1Я С7Н14 свн1в цззв С14Н2в G15H30 CieHa2 С17Н34 СхвНзв GieHje G20"« 14.522 8,468 4,96 1,13 —2,54 —6,18 —9,83 -13,47 -17,12 -20,76 -24,40 -28,05 -31,69 -35 34 -38.98 -42,62 -46,27 -49,91 -53,56 - 3,644 12,496 4,879 —0,03 —5,00 -9,96 -14,89 -19,82 -24,74 -29,67 -34,60 -39,52 -44,45 -49,36 -54,31 -59,23 -64,15 -69,08 -74,00 -78,93 - 4,926 12,482 4,858 —0,06 —5,03 —10,00 —14,93 —19,86 —24,80 —29,73 —34,66 —39,59 —44,52 —49,46 —54,39 —59,32 —64,25 —69,18 —74,12 —79,05 — 4,932 11,766 3,758 — 1,49 — 6,77 —12,06 —17.31 —22,56 —27,82 —33,07 —38,32 —43,57 —48,82 —54,08 —59,33 —64,58 —69,83 —75,08 —80,34 —85,59 — 5,252 11,138 2,793 — 2,70 — 8,22 —13,76 —19,27 —24,77 —30,28 —35,79 —41,30 —46,80 —52.31 —57,82 —63,32 —68,83 -74,34 —79,84 —85,35 —90,86 — 5,507
олефинов) С4, С5 и Св [2] Таблица 26 ратура, ° 600 35,14 33,80 34,80 35,30 44,56 43,62 44,02 44,97 45,90 43,42 53,90 53,0 53,4 53,2 53,9 54,4 59,7 52,9 53,2 53,2 53,2 54,1 54,8 54,5 55,4 53,4 52,5 К 700 38,71 37,60 38.38 38,81 49,06 48,25 48,54 49,40 50,15 48,04 59,34. 58,6 58,9 58,7 59,2 59,8 65,7 58,4 58,6 58 6 58,6 59,4 60,0 ' 59,8 60,5 58,9 58,0 800 41,80 40,87 41,50 41,86 52,95 52,29 52,'.5 53,23 53,85 52,05 64,02 63,4 63,6 63,5 63.9 64.4 70,9 63,1 63,4 63,4 63,4 64,0 64,5 64,4 Р5.0 02,!) 900 44,49 43,70 44,20 44,53 56,32 55,76 55,85 56,54 57,03 55,52 68,06 67,6 67,6 67,6 67 8 68,4 75,4 67,1 67,5 67,5 67,5 68,0 68/t 68,4 68,8 (i7,:5 67,A 1000 46,82 46,15 46,58 46,85 59,21 58,78 58,81 59,44 59,83 58,55 71,54 71,2 71,2 71,2 71,4 71,8 79,3 70,7 71,1 71,1 71,1 71,5 71,8 71,9 72,2 71,A 70,7 1100 48,85 48,28 48,65 48,88 61,74 61,38 61,37 61,93 62,28 61,16 74,58 1200 50,62 50,13 50,44 50,63 63,94 63,66 03,62 64,13 64,42 63,45 77,22 1300 52,16 51,74 52,00 52,17 65,85 65,61 65,56 66,02 66,28 65,42 79,51 1400 53,50 53,13 53,36 53,51 67,51 67,32 67,25 67,68 67,89 67,14 81,50 1500 54,67 54,35 54,55 54,68 68,98 68,81 68,72 69,12 69,32 68,63 83,24 (моноолефинов) от С2 до С20т [2] Таблица 27 ратура, 600 10,600 1,98 —3,70 —9,41 —15,16 —20,87 —26,58 —32,28 —37,99 —43,70 —49,41 —55,12 —00,82 -66,53 -72,24 —77 95 —83,66 —89,36 —95,07 — 5,708 К 700 10,142 1,30 —4,51 -10,37 —16,2« —22,11 —27,97 —33,82 —39,68 —45,53 —51,38 —57,24 —63,09 —68,95 —74,80 —80,65 —86,51 —92,36 —98,22 —5,854 800 9,760 0,76 —5,15 —11,10 —17,08 —23,03 —28,98 —34,92 —40,87 —46,82 —52,77 —58,72 —64,66 —70.61 —76,56 —82,51 —88,46 —94,40 —100,35 —5,948 <Ю0 9,448 0,34 —5,(J2 —11,62 —17.66 —23,A6 —29,60 —35,67 —41,67 —47,67 —53.07 -59,67 —65,68 —71,68 —77,68 —83,68 —89,68 —95,69 —101,69 —6,002 1000 9.2ОГ) 0,03 —5,95 —11,95 —18,01 —24,03 —30,05 —36,07 —42,09 —48,11 —54,13 —60,15 —66,17 —72,19 —78,21 —84,23 —90,25 —9fi,27 —102,29 —6,020 1100 9,02 — 0,18 — 6,16 —12,14 —18,19 —24,20 —30,21 —36,22 —42,23 —48,24 —54,24 —60,25 —66,26 —72,27 —78,28 —84,29 —90.30 —96,31 —102,32 —6,009 1200 8,88 —0,32 —6,26 —12,20 — 18,19 -24,16 —30,13 —36,09 —42,06 —48,03 —54,00 -59,97 —65,93 —71,90 —77,87 —83,84 —89,81 —95,77 —101,74 —5,968 1300 8,76 —0,42 —6,31 —12,18 —18,13 —24 05 —29,96 —35,88 —41.80 —47,72 —53,63 —59,55 —65,47 —71,38 —77,30 —83,22 -89,13 —95,05 —100,97 —5,917 1400 8,67 —0,47 —6,29 —12,08 —17,97 —23,82 —29,68 —35,53 —41,39 —47,24 —53,09 —58,95 —64,80 —70,66 —76,51 -82,36 —88,22 -94,07 —99,93 — 5,854 1500 8,61 —0,48 —6,24 —11,94 —17,77 —23,55 -29,33 —35,11 —40,89 -46,66 —52,44 —58,22 —64.00 —69,78 —75,56 —81,34 —87,12 —92.90 —98,68 — 5,779 -И Заказ 119.
Теплота образования Д Н^ алкенов Соединение Формула Темпе 298,16 300 400 500 1-Бутен цис-2-Бутеи //грамс-2-Бутеп 2-Метшшропе[1 (изобутен) 1-Пентси !4«с-2-Пснтен транс-2-Пеятен 2-Мстил-1-бутсн З-Метил-1-бутен 2-Мстил-2-бутен 1-Гексен цш>2-Уексси транс-2-Yексси tyac-3-Гексетг )прапс-3-Тексои '2-Метил-1-пентея ..... З-Метил-1-пентен 4-Метил-1-пентеп .... 2-Метил-2-пентоп З-Мстил-цис^-пентен . . З-Метил-т/кше-2-пентеп 4-Метил-^ис-2- 4-Метнл-/ярйнс 2-Этнл-1-бутси 2,3-Диметил-1-бутеР1 3,3-Диметил-1-бутеи 2,3-Диметил-2-бутен С4Ы8 сди 4,96 3,48 2,24 0,98 -1,13 -0,18 -1,25 -2,30 -0,68 -3,63 -2,54 -3-89 -5,08 -3,66 -/(,91 -6,04 -3,48 -3,49 -6,99 -6,35 -6,35 -5,42 -6,67 -5,17 -7,10 -5.82 —0,03 —1,67 —2,67 —4,04 —5,00 —6,71 —7,59 —8,68 -6,92 —10,17 — 9,96 —11,56 —12,50 —11,56 —12,56 —13,56 —11,02 — 11,6A —14,90 —14,32 -14,32 —13,26 —1-1,26 —12,92 —14,78 —14,25 —15,91 —0,06 —1,70 —2,70 —4,07 —5,03 -6,75 —7,02 —8,72 —6,95 -10,21 —10,00 —11,00 —12,00 — 11,01 -12,00 —13,60 —11,0E —11,71 —15,01 —14,37 -14,37 -13,30 -14,30 -12,96 —14,82 —14,30 —15,00 —1,49 —3,31 —4,12 —5,44 —0,77 —8,65 —9 40 —10,39 —8.47 —12,06 —12,06 —13.8 -14,7 -13,8 —14,7 -15,E —12,8 --13,9 -17,2 -16,5 -15,3 -16,2 -15,0 -16,6 -16,5 -18,1 —2,70 —4,68 —5,34 —6,61 —8,22 -10,24 —10,90 —11.79 —9,72 —13,63 —13,76 —15,6 —16,4 —15,7 —16,4 —17,2 —14,0 —15,8 —19,0 —18,3 —18,3 —17,0 —17,7 —10,6 —18,1 —18,2 —20,0 Свободная энергия образования Д Z^ алкенов Соединение (газ) Формула Темпе 298,16 300 400 500 600 Этилен Пропилен . . . . 1-Бутен 1-Пентеп 1-Гексен 1-Гептен 1-Октен 1-Нонеп 1-Децеи 1-Ундецен . . . 1-Додсцсн . . . . 1-Тридецсн . . . . 1-Тетрадецен . . 1-Пентадецеп . . . 1-Гексадецен . . . 1-Гептадсден . . . 1-Октадецен . . . 1-Нонадоцсн . . . 1-Эйкозен . . . . Д на СНа группу С2Н4 СаИв С4Н8 СвП,о с,н14 с8н19 с,н1Я Cia 1^-2в С141Ьа С] 8^36 С-, 9 I ^3 8 14,522 8,4 08 4,96 1,13 —2,54 —6,18 —9,83 —13,47 —17,12 —20,76 —24,40 —28,05 -31,69 —ЗГЬ34 —38,98 —42,02 —40,27 —49,91 —53,56 - 3,64-1 16,282 14.990 17,09 18,96 +20,94 +22,95 + 24,96 + 26,97 +28,98 +30,98 --32,99 --35,00 --37,01 --39,02 —41,03 +43,04 + 47,00 +49,07 + 2,009 16,305 15,051 17,19 19,10 21,13 23,18 25,24 27,29 29,34 31,40 33,45 35,50 37.55 39,61 41,66 43,71 45,77 47,82 49,87 2,053 17,675 18,610 23,23 27,49 31,90 36,33 40,76 45,19 49,62 54.05 58,49 62,92 67,35 71,78 76,21 80,04 85,07 89,50 93,93 4,431 19,245 22/i 50 29,55 36,22 43,08 49,90 56,84 63,73 70,61 77,49 84,37 91,25 98,14 105,02 111,90 118,78 125.86 132,55 139,43 6,882 20,918 26,46 36,07 45,21 54,57 63,95 73,33 82,72 92,10 101,48 110,86 120,24 129,63 139,01 148,39 157,77 167,15 176,54 185,92 9,382
(моноолефинов изостроения ратура, ° 600 —3,70 —5,82 —6,38 —7,58 —9,41 —11,53 —12,19 —12,92 —10,75 —14,94 —15,16 —17,1 —17,8 —17,1 —17,7 —18,6 —14,8 —17,2 —20,5 —19,8 —19,8 —18,3 —19,0 —17,9 —19,3 —19,7 —21,5 К 700 —4,51 —6,75 —7,22 —8,39 —10,37 —12,56 —13,15 —13,83 —11,58 —15,99 —16,26 —18,3 —19,0 —18,3 —18.8 —19,6 —15,2 -18,4 -21,6 —21,0 —21,0 —19,4 —20,0 —19,0 —20,2 —20,9 —22,8 800 —5,15 —7,48 -7,89 —9,01 —11,10 —13,36 —13,93 -14,53 —12,22 —16,81 —17 08 —19,2 —19,5 —19,2 —19,7 —20,4 —15,4 —19,4 —22,5 —21,9 —21,9 —20,2 —20,8 —19,7 —21,0 —21,7 —23,7 от С4 до 000 —5,62 —8 05 —8,39 —9,49 -11,62 —13,95 —14.50 —15,04 —12,67 —17,42 —17.66 —19,8 —20,5 —19.8 —20,2 —21,0 —15,3 —20,0 —23,2 —22,5 —22,5 —20,8 —21,3 —20,3 —21,5 —22,5 —24,4 С6, кка. 1000 —5,95 —8,45 —8,73 —9,82 —11,95 —14,33 —14,87 —15,36 —12,04 —17,83 —18,01 —20,2 —20,9 —20,2 —20,7 —21.3 —14,0 —20,5 —23,0 —22,9 —22,9 —21,2 —21,6 —20,6 —21,8 —22,9 —24,8 'if МОЛЬ 1100 —6,16 —8,71 —8,9E —10.01 -12,14 —14,58 —15,10 —15,51 --13,08 —18,08 -18,19 [2] 1200 —C,26 —8,86 —9,08 —10,10 —12,20 —14,67 -15,21 —15,56 -13,08 -18,19 -18,10 1300 —6,31 —8,95 —9,14 —10,Н —12,18 —14,69 —15,23 -15,53 —13,02 —18,22 —18,13 Таблица 28 1400 —6,29 —8,97 —9,14 -10,12 —12,08 —14,43 —15,17 —15,41 —12,92 —18,17 —17,97 1500 —6,24 —8,9а —9,09 —10,05 —11,94 —14,50 —15,05 —15,26 —12.77 —18,07 -17,77 (моноолефинои) от С2 до CJ0, Ktia.t/мо.п* [2] Таблица 29 ратура, °К 700 22,676 30,59 42,73 54,35 66,25 78,16 90,07 101,98 113,89 125,80 137,71 149,62 161,53 173,14 185,.°.5 197,26 209,17 221,08 232,99 11,910 800 2-1,490 3'i,8i 49,45 63,58 78,02 92,47 106,92 121,37 135,82 150,28 164,73 179,18 193,63 208,08 222,53 236,98 25 МЗ 265,88 280,33 1-1451 900 26,354 39,10 5E,25 72,90 89,90 106,91 123,92 140,93 157,94 \ 74,95 191,95 208,96 225,97 242,98 259,99 277,00 294,01 311,02 328,03 17,009 1000 28,249 43,43 63,07 82,24 101,81 121,38 140,94 160,51 180,07 199,64 219,21 238,77 258,34 277,90 297,47 317,04 336,60 356,17 375,73 19,566 1100 30,16 47,78 60,90 91,60 113,73 135,85 157,97 180,09 202,21 224,33 246,45 268,57 200,61) 312,81 334,93 357,05 379,17 401,29 423.U 22,120 1200 32,09 52,15 76,74 100,93 125,61 150,28 174,95 109,61 224,28 248,95 273,62 298,20 322,95 347,62 372,29 396,9E 421,63 446,29 470,96 24,668 1300 34,03 56,52 83,57 110,29 137,53 164,75 191,97 219,20 246,42 273,64 300,86 328,08 355,31 382,53 409,75 436,97 464,19 491,42 518,64 27,222 1400 35,97 60,90 90,38 119,63 149,42 179,19 208,96 238,73 268,50 298,26 328,03 357,80 387,57 417,34 447,11 476,88 506,65 536,42 566,19 29,769 1500 37,92 65,28 97,20 128,90 161,23 193,55 225,86 258,18 290,49 322,81 355,13 387,44 419,76 452,07 484,39 516,71 549,02 581,34 613,65 32,316 31*
Свободная энергия образования A Z°, алкенов (ыоноолефинов изостроения) С4, С& и Св, кнал/моль [2] Таблица 30 Соединение Формула Температура, СК 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1-Бутен ifuc-2-Бутен ?пранс-2-Бутеп .... 2-Метнлпропен (пзобу- тен) 1-Пентен цыс-2-Пентен 2-Метил-1-бутен З-Метпл-1-бутен 2-МетпЛ'2'бутен 1-Гексен ifuc-2-Гексен m^owc-2-Гексен tyuc-3-Гексен ели ! 2-Метил-1-пентен . . . З-Метил-1-пентеп . . . 4-Метил-1-пентен . . . 2-Метил-2-пентен . . . З-Метил-ц.ис-2-пентен З-Метнл-т/хше-2-пентен 4-Метил-ц-ис-2-пентен 4-Метил-т/?(Шс-2-пентен 2-Этил-1-бутен . . . . 2,3-Диметил-1-бутен . . 3,3-Диметил-1-бутен . . 2,3-Диметил-2-бутен . . 4,96 3,48 2,24 17,09 15,74 15,05 0,98 + 1.13 —0,18 — 1,25 —2,30 —0.68 —3,67 —2,54 —3,89 —5,08 —3,66 —4,91 — 6,04 —3,48 —3,49 —6,99 —6,35 —6,35 —5,42 —6,67 —5,17 —7,10 —5,82 —7,96 13,88 18,96 + 17,17 + 16,76 +15,51 ^17,87 +14,26 +20,94 +19,16 + 18,63 +19,66 +19,04 +17,47 +20,40 +20,45 + 16,34 +16,98 + 16,74 + 18,40 + 17,77 + 18,51 ; +17,43 1 +19,53 I +16,52 17,19 15,84 15,15 13,99 ' 19,10 17,32 16,90 15,66 18,03 14,42 21,13 19,35 18,82 19,86 19,24 17,66 20,59 20,65 16,54 17,18 16,93 18,60 17,96 18,71 17,63 19,73 16,72 23,23 21,92 21,31 20,21 27,49 25,62 25,42 24,03 26,62 22,92 ! 31,90 30,0 29,6 30,7 30,2 28,4 31,4 31,7 27,4 28,0 27,7 29,6 29,0 29,6 28,7 31,2 27,9 29,55 36,07 28,42 1 35,15 27,83 I 34,56 42,73 42,06 41,45 26,78 36,^2 31,41 34,30 32,82 35,50 31,85 43,08 41,2 40,9 42,0 41,6 39,6 42,4 43,1 38,8 39,4 39,0 41,0 40,5 40,9 40,2 43,3 39,7 33,55 45,21 43,48 43,44 41,85 44,63 41,08 54,57 52,7 52,5 53,7 53,3 51,1 53,6 54,8 50,5 51,1 50,6 52,7 52,2 52,5 52,0 55,5 51,8 40,47 54,35 52,72 52,75 51,06 53,94 50,49 66,25 64,5 64,3 65,7 65,2 62,7 65,0 66,8 62,4 63,0 62,4 64,6 64,2 64,4 64,0 68,1 64,1 49,45 49,08 48,44 47,49 63,58 62,11 62,14 60,37 63,34 60,05 78,02 76,4 76,3 77,7 77,3 74,6 76,4 78,9 74,4 75,1 74,4 7?,7 76,2 76,3 76,0 80,6 78,6 56,25 56,19 55,53 54,58 72,90 71,58 71,64 69,76 72,82 69,69 89,90 88,3 88,3 89,9 89,4 86,5 87,8 90,3 86,6 87,2 86,5 88,8 88,4 88,4 88,2 93,2 89,2 63,07 63,35 62,66 61,72 82,24 81,10 8145 79,20 82,35 79,40 101,81 100,4 100,3 102,1 101,4 98,5 99,2 103,2 98,8 99,4 98,5 101,1 100J 100,5 100,4 106,0 101,8 69,90 70,53 69,81 68,88 91,60 90,63 90,69 88,65 91,88 89,12 113,73 76,74 77,75 76,98 76,06 100,93 100,22 100,23 98,14 101,46 98,87 125,61 83,57 84,98 84,16 83,26 110,29 109,80 109,76 107,63 111,01 108,63 137,53 90,38 92,20 91,32 90,43 119,63 119,36 119,28 117,10 120,52 118,42 149,42 : ; i I _ I — I —
Таблица 31 Соединение (газ) Этилен .... Пропилен . . . 1-Бутен .... 1-Пентен .... 1-Гексен .... 1-Гептен .... 1-Октсн .... 1-1 Jonen .... 1-Децен .... 1-Ундецен . . . 1-Дод^цен . . . 1-Тридецсн . . . 1-Тетрадецсп . . 1-Пентадецен . . 1-Гексадецен . . 1-Гептадецен . . 1 -Октадецен . . 1-Нонад/лцен . . 1-Эйкозен . . . А на СН2 группу Логарифм константы Формула С2Н4 с,н. с4н8 CsH10 G6Hi2 C,HU CeHie СэНТ8 СзоНго C„1I2> ckhsj С1ЭП26 с„п.. Cl5H30 С16Н3о С17Н34 С!8Н36 Gi9H38 равновесия образования lgiO^7 алкенов (моноолефиногс) от С2 [2] Температура, °К 298,16 11,9345 10,9875 12,5267 13,8974 15,3487 16,821 18,294 19,766 21,239 22,712 2'ь184 25,657 27,130 28,602 30,075 31,547 33,020 34,492 35,965 1,4726 300 11,8781 10,9648 12,5227 13,9142 15,3930 16.889 18,384 19,880 21,375 22,871 24,367 25,802 27,358 28,853 30,349 31,845 33,340 34,836 36,331 1,4956 400 9,6571 10,1677 12,6921 12,0196 17/1291 19,850 22,271 24,692 27Д13 29,534 31,955 34.376 36,797 39,218 41,639 44,060 46,481 48,902 51,323 2,4210 500 8,4119 9,8128 15,9161 15,8315 18,8300 21,838 24,846 27,854 30,862 33,870 36,879 39,887 42,895 45,903 48,911 51,919 54,927 57,935 60,943 3,0081 600 7,6193 9,6375 13,1383 16,4675 19,8768 23,294 26,711 30,129 33.546 36,963 40,381 43,798 47,215 50,fi32 54,050 57,467 60,884 64,302 67,719 3.4173 700 7 0797 Р,5519 13,3407 16,9686 20,6839 24,402 28,121 31,839 35,558 39,276 42,994 46,713 50Л31 54,150 57,868 61,586 65,305 69,023 72,742 3,7184 800 6,6903 9,5093 13,5089 17,3690 21,3138 25,262 29,209 33,157 37,105 41,053 45,001 48.948 52,806 50,844 60,792 64,740 68,687 72,635 76,583 3,9478 900 6,3996 9,4942 13,6592 17,7023 21,8304 25,961 30,091 34,221 39,352 42,482 46,612 50,742 51,873 59,003 63,133 67,264 71,394 75,524 79,655 4,1303 1000 , 6,1738 9,4909 13,7838 17,9733 22,2503 26,527 30,804 35,081 39,358 43,635 47,912 52,189 56:466 60,743 65,020 69,297 73,574 77,851 82,128 4,2770 1100 5,9918 9,4922 13,8877 18,1990 22,5958 26,991 31,385 35,780 40,175 44,570 48,965 53,359 57,754 62,149 66,544 70,939 75,333 79,728 84,123 4,3948 1200 5,8440 9,4970 13,9761 18,3816 22,8764 27,369 31,862 36,355 40,848 45,341 49,834 54,327 58,820 63,313 67,806 72,299 76,792 81,285 85,778 4,4930 1300 5,7206 9,5027 14,0492 18,5412 23,1206 27,687 32,273 36,849 41,425 46,001 50;577 55,153 59,729 64,305 68,881 73,457 78,033 82,609 87,185 4,5760 1400 5,6151 9,5066 14,1088 18,6748 23,3252 27,972 32,620 37,267 41,914 46,560 51,207 55,854 60,502 65,149 69.796 74,443 79,091 83,738 88,385 4,6471 •1500 5,5249 9,5117 14,1618 18,7805 23,4909 28,200 32,909 37.618 42,327 47,036 51,745 56,454 6U63 65,872 70,581 75,290 79,999 84,708 89,417 4,7090 *) Все цифры со знаком минус.
Логарифм константы равновесия образования Ig A'/ алкенов (моноолефинов изостроения) С4, С5 и С6*) [2] Таблица 32 Соединение Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1-Бутен ifHc-2-Бутен ....... тране-2-Буген , 2-Метилпропон (изобутон) 1-Понтен ^мс-2-Пентен /н/?онс-2-Пентен 2-Метил-1-бутен . . . . З-Метил-1-бутеп 2-Метил-2-бутен 1-Гексен цис-2-Т ексси , ?п ранс-2-Y ексеп ^»с-3-Гексен ...... ?пранс~3-Тексеп . . . . . 2-Метил-1-пентеп . . . . З-Метил-1-пентен . . . . 4-Метил-1-пентен . . . , 2~Метил-2-пентен . . . , 3-Метил-1(»с-2-пентен . . 3-Метил-т/>анс-2~пентен 4-Метил-цис-2-пентен . . 2-Этил~1-бутен 2,3-Диметил-1-бутен 3,3-Диметил-1-бутен 2.3-Диметнл-2-бутеи С511 511ю C,HIS I I 12,5267 11,5372 12,0314 10,1738 13,8974 12,5227 12,6921 11,539311,9764 11,0366 10,1916 13,9142 12,5874112,6191 12,2848112,3115 11.3680 13,1017 11,6431 11,0421 15,0196 13,9997 12,9161 12,4222 12,1643 11,7054 15,8315 15,0403 13,1383 13,3407 12,8032 12,5883 12,2204 16,4675 13,1316 12,9411 12,6351 16,9686 13,5089 13,4079 13,2330 13,6592 13,7838 13,6446 13,8450 13,4843113,6942 13,8877 14,0128 14,1600 13,9761114,0492 13,8698 14,0198 11,407313,1269 13,8887114,9923 13,1337 10,4531 10,5041 15,3487 15,3930 14,0440 14,0963 13,6555 14,409-1 13,7102 14,4646 13,9560 14,0161 12,8053 14,9529 12,8651 14,9996 14,9896 15,0433 11,9780 12,4471 12,2697 13,4903 13,0216 13,5690 12,7782 12,0461 12,5123 12,3353 13,5519 13,0864 13,6292 14,5425 12,5227 17,4291 16,3910 16,1725 16,7566 16,5003 15,5168 17,1559 17,3198 14,9509 15,3006 15,1236 16,1567 14,3451 15,5156 13,9214 18,8300 18,0083 17,8771 18,3784 18,1831 17,3089 18,5328 18,8388 16,9386 17,2183 17,0413 17,9059 14,3152 14,3731 12,107312,1779 16,1492 12,844915,7069 17,0467 15,2525 15,8357! 16,4601 15,8228'16,4691 15,2451 |l5,9408 16,2580116,8408 14,9632 15,7635 12,9735 13,2537 13,4887|13,6850 13,8522 17,3690 17,7023 17,9733 18-1990 18,3816 л а псоа л h 4Q(\ct\ \н root; Ao nn?Oij о oclo/. 16,9665 16,9756 17,3806 17,7236 17,3963117,7351 18,006948,2524 14,2862 14,1484 13,9971 18,5412 18,4581 14,1088 14,1618 16,4929 16,9409 17,3094'' 17,6130 18,0182,18,2541 18,4521 14,3929 14,2555 14,1166 18,6748 18,6329 18,6202 17,3034 17,6825 16,4047 16,9228 17,3526 17.7063 19,8768 20,6839 21,3138121,8304! 22,2503 22,5958 22,8764^23,1206 23,3252123,4909 19,1957'20 1376 19,1229 20,0751 19,5768 20,4970 21,2287 19,4143 20,3561 15,8569 17,6895 17,8819 17,5844 18,6129 19,5235 19,9606 18,3774 18,6105 18,4335 19,1914 19,0243 19,1405 18,9418 19,5756 20,3795 21,0048 20,2936 20,8556 21,5542 21,9275 18,9262 20,2156 21.2615 17,3503 18,8661 20,8712 20,8439 21,1171 20,8712 21,3205 21,6799 19,4687 19,6685 19,4915 20,1730 20,0378 20,1003 19,9712 20,3302 210209 20,5050 21,1763 21,7273 20,3280 20,9993 20,0122 21,4419 21,9421 21,4419 21,9203 21,8205 22,3040 21,7090 22,1607 17,8741! 18,0943 18,2793 17,9984A8,2545 18,4778 18,6621 18,8146 18,0064 18,2621 18 4860 20,8301 20,8539 20,7737 21,5269 22,5540 21-5874 20,9472 21,5665 22.0864 21,4611 22,0186 22,6318 23.1660 20,9180 21,6491 21.5503 21.4740 22,0000 21,9553 21,4175 21,9475 22,2478 14,4868 14,3512 14,2216 18,7805 18,7779 18,7644 18,4355 18,9408 18,6741 — — I _ I - ! — I - *) Все цифры со знаком минус.
Таблица 33 Функция теплосодержания (Я°— алкинов (ацетиленовых углеводородов) от B до С20, нал/град моль [2] Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Ацетилен . . . . | С.2Н2 Метила дети лен . ! С3И4 1-Бутпн-(этпл- j ацетилен) . . . j | 2-Бутпп-(д1шетпл- \ С4П6 ацетилен) . . J 1-Пептпн . . , . I 2-Пентпн . . . , С5Н8 З-Метил-1-бутш! ! I 1-Гекспп . . . . | С6Н10 1-Гецтпи .... | С7НГ> 1-Октип СаЫи 1-Нонпн , COH16 1-Дешш .... | С10Н18 1-Ундеции . . . j CuH2o 1-Додецпн .... С12Н2а 1-Тридецин . . . С13Н24 1-Тетрадещш . . С14Н26 1-Пептадецпн . . С15Н28 1-Гексадецин . . С161130 1-Гептадецпн . . i7H3 1-Октадецин . . . С18Н34 1-Нонадецин . . CioH3G 1-Энкозпн . . . С20Н38 А на СН2 группу 8,021 10,41 8,036 10,44 13,28 16 61 15,68 15,37 19,94 23,27 26,60 29,93 33,26 36,59 39,92 43,25 46,58 49,91 53,24 56,57 59,90 63,23 66,56 3,330 13,32 16,64 15,72 15,40 19,98 23,33 26,67 30,02 33,36 36,70 40,05 43,39 4fi,74 50,08 53,42 56,77 60,11 63,46 66,80 3,344 8,853 11,82 12,81 12,83 15,08 15,15 19.54 18,4 18.6 23,60 27,67 31,73 35,79 39,86 43,92 47,98 52,04 56,11 60,17 64,23 68,30 72,36 76,42 80,48 4,063 9,582 13,17 17,22 17,03 22,33 21,1 21,6 27,10 31,88 36,65 41,43 46,20 50,97 55,75 60,52 65,30 70,07 74,84 79,62 84,39 89,17 93,94 4,774 10,212 14,44 19,22 18,86 24,96 23,6 24,5 30,40 35,84 41,28 46,72 52,16 57,59 63,03 68,47 73,91 79,35 84,79 90,23 95,67 101,11 106,55 5,439 10,762 15,62 21,09 20,62 27,42 26,1 27,0 33,48 39,54 51,67 57,73 63,79 69,85 75,92 81,98 88,04 04,10 100,16 106,23 112,29 118,35 6,062 11,249 j 11,689 16,72 i 17,73 22,80 22,28 29,68 28,4 29:4 36,32 42,97 49,61 56,25 62,90 69,54 7fi,18 82,82 89,47 96,11 102,75 109,40 116,04 122,68 129,32 6,643 24,38 23,84 31,77 30,5 31,5 38,95 46,12 53,30 60,47 67,65 74,83 82,00 89,18 96.35 103,53 110,71 117,88 125,06 132,23 139,41 7,176 12.090 18,67 25,83 25,29 33,70 32,4 33,5 41,36 49,03 56,69 64,35 72,02 79,68 87,34 95,00 102,67 110,33 117,99 125,66 133,32 140,98 148,64 7,663 12,460 19,54 27,18 26,64 35,48 . 34,3 35,3 43,59 51,70 59,82 67,93 76,04 84,15 92,26 100,38 108,49 116,60 124,71 132,82 140,94 1 149,05 | 157,16 I 8,112 12,802 20,35 28,42 27,90 37,13 36,0 37,0 45,66 54,19 62.71 71,24 79,77 88,30 96,83 105,35 113,88 122,41 130,94 139,47 147,99 156,52 165,05 8,528 13,119 21,10 29,58 ! 29,06 38,67 37,5 38.5 47,58 56,49 65,39 74,30 83..21 92,12 101,03 109,93 118,84 127,75 136,66 145,57 154,47 163,38 172.29 8,908 13,416 21,80 30,65 30,15 40,09 39,0 39,9 49,35 58,61 67,86 77,12 86,38 95,64 104,90 114,15 123,41 132,67 144,93 151,19 180,44 169,70 178,96 9,258
Таблица 34 Функция свободной энергии (Z° —Я°о)/Т для идеального газового состояния от 0 до 1500° К, кал/градмо^ь*) [2] Соединение (газ) Ацетилен .... Пронин .... 1-Бутин 2-Бутпн 1-]]ентин .... 2-Пентин .... З-Метнл-1-буттш . 1-Гексин .... 1-Гептин .... 1-Октин . . 1-Нонин .... 1-Децин 1-Ундеции . . . 1-Додецин .... 1-Тридецип . . . 1-Тетрадеции . . 1-Пеытадецин . . 1-Гексадецин . . 1 -Гентадецнн . . 1-Октадещтн . . . 1-Нокадецпн . . 1-Эйкозпн .... Д на СН2 группу Формула С.Н., С3Н4 с4н6 свнв » с6н10 С7Н12 С8Н14 с9н1в t-JliH 22 С13Н24 С15Н08 С17Нз;> С18Н34 C19H3B 298.16 39,976 48,89 56,70 54,43 62,51 63,62 60,86 68,49 74,47 80,45 92^40 08,38 104,36 110,34 116,32 122-30 128,28 134,26 140,24 146,22 152,20 5,979 300 40,025 48,05 56,78 54 51 62,63 63,72 60,95 68,63 74,63 80,63 86,63 92,62 98,62 104,62 110,62 116,62 122,62 128.62 134,62 140.62 146,62 152,62 5,999 400 42.451 52,14 60,78 58,59 67,81 68,6 65,8 74,87 81,93 88,99 103Д2 110,18 117,24 124,30 131,36 138,42 145,48 152,54 159,60 166,66 173,72 7,061 500 44,508 5192 64,38 62,18 72,48 73,0 70,3 80,52 88,57 96,61 104,65 112,70 120,74 128,78 136,82 144,87 152,91 160,95 169,00 177,04 185,08 193,12 8,043 600 ' 46,313 1 57,44 67,70 65,44 76,78 77,1 74,5 85,75 94,72 103,69 112,66 121,63 130,60 139,57 148,54 157,51 166,48 175,45 184,42 193,39 202,36 211,33 8,970 Температура, °К 700 47,930 50,76 70.81 68,48 80,82 80,9 78,5 90,68 100,53 110,39 120,24 130,10 139,96 149,81 159,67 169,52 179,38 189,24 199,09 208.95 218,80 2^8,66 9,856 800 49,400 6J.91 73,74 71,35 81,63 84,5 82,2 95,34 106,04 116,74 127,45 138,16 148,86 159,56 170,27 180,98 191,68 202,38 213,09 223,80 234,50 245,20 10,705 900 50,752 63.94 76,51 74,06 88,22 88,0 85.8 99,74 111,25 122.77 134,28 145-80 157,32 168,83 180.35 191,86 203,38 214,90 226,41 237,93 249,44 260,96 11,516 1000 52,005 65,86 79,15 76,65 01.66 01,3 89,2 103,90 116,26 128,56 140,86 153,16 165,45 177,75 190,05 202,35 214,65 226,95 230,25 251,55 203,85 276,14 12.299 1100 53,175 67,68 81,69 79,12 94,96 94,5 92,5 108,01 121,07 134,12 1*7,17 160,22 173,28 186,33 199,38 212,44 225,49 238,54 251,60 264,65 277,70 290,76 13,053 1200 54,275 69,42 84,11 81,'50 98,12 97,6 95,6 111,90 125,68 139,46 153,24 167,02 180,81 194,59 208,37 222,15 235,93 249,71 263,49 277,27 291,05 304,84 13,781 1300 55,313 71,07 8643 83,78 101,14 100,5 98,7 115,62 130,09 144,57 159,05 173,52 188,00 202,48 216,96 231,43 245,91 260,39 274,86 289,34 303,82 318,30 14,477 1400 56,296 72,66 88,66 85,97 104,05 103,3 101,6 119,20 134,35 149,50 164,65 179,80 194,96 210,11 225,26 240,41 255,56 270,71 285,86 301,01 316,16 331,32 15,151 1500 57,231 74,19 90,81 88,09 106,90 106,1 104,4 122,70 138,50 154,29 170,09 185,89 201,69 217,49 233,28 249,08 264,88 280,68 296,48 312,27 328,07 343,87 15,798 *) Все цифры таблицы со знаком минус.
Таблица 35 Соединение (газ) Ацетилен .... Пропин (метил- ацетилен) . . . 1-Бутин (этил- ацетилен) . . . 2-Бутин (диметил- ацетилен) . , . 1-Пентин .... 2-Пентин .... 3-Метил-1-6 у тин . 1-Гсксин .... 1-Гептип , . . . 1-0ктин 1-Нонин .... 1-Леиин 1-Ундецпи .... 1-Додеции .... 1-Тридецнн . . . 1-Тетрадецин . . 1-Пентадецпн . . 1-Гексадецин . . 1-Гептадецин . . 1-Октадецин . . 1-Нонадецпн . . 1-Эйкозин .... Д на СН2 группу Формула С2Н2 с3н4 с4ие » с5и8 ) СбН10 С7111а (_j ftlTl Л CftHje СцН2о Cj2H22 ^•131194 ^14^26 CieHso dj^Il32 с18н34 с19нзе Энтропия S° алкинов (ацетиленовых углеводородов) от 298,16 47,997 59,30 69,51 67,71 76;23 78,82 79,30 88,13 97,44 106 75 116,00 125,36 134,67 143,98 153,29 162,60 171,91 181,22 190,53 199,84 209,15 218,46 9,309 300 48,061 59.39 69,61 67,83 76,35 78,95 79,44 88,29 97,64 106.98 116,32 1^5,67 135,01 144,35 153,69 163,04 172,38 181,72 191,07 200,41 209,75 219,10 9,3^3 400 51,304 63,96 75,86 73,74 84,4 86,98 87,0 98,10 109,23 120,35 131,48 142,60 153,72 164.85 175,97 187,10 198,22 209,34 220,47 231,59 242,72 253>84 11,124 500 54,090 68,09 81,60 79,21 91,9 94,42 94,1 107,24 120,05 132,87 145,69 158-50 171,32 184,14 196,96 209,77 222,59 235,41 218,22 261,04 273,86 286,68 12,817 600 56,525 71.88 86,92 84,30 99,0 101,33 100,7 115,74 130,15 144,56 158,97 173.38 187,78 202,19 216.П0 231,01 245,42 259,83 274,24 288,65 303,06 317,46 14,409 700 58-G92 75,38 91,90 89,10 105,5 107,82 107,0 123,74 139,66 155,57 171,49 187 41 203,33 219,25 235,16 251,08 267,00 282,92 298,84 314,75 330,67 346,59 15,918 С2 до С Телшература, °К 800 60,049 78,63 96,54 93,63 111,6 113,89 112,9 131,24 148,59 165,93 183,28 200,63 217,98 235.33 252,67 270,02 287,37 304,72 ,322,07 339,41 356,76 374,11 17,358 900 62,441 81,67 100,89 97,90 117,3 119,58 118,5 138,27 15?,7fi 175,66 194,35 213,04 231,73 250,42 209,12 287,81 306,50 325,19 343;88 362,58 38127 399.96 18,692 1000 64,095 84,53 104,99 101,94 122,7 124,95 123,7 144,91 165,87 18i,84 20i,80 22^,76 244,72 264,68 284,65 304,61 324,57 344.53 364,49 384,46 404,42 424.38 19,962 'etjat) - моль [2] 1100 65,635 87,22 108,87 105,76 127,8 130,04 128,8 151,20 172,37 193,54 214,70 235,86 257,03 278,20 299,36 320,52 341,69 362,86 384,02 405,18 426,35 447,52 21,165 1200 67,077 89,77 112,53 109,40 132,6 134,84 133,6 157,15 179,4^ 201,77 224,08 246,38 268,60 291,00 313,31 335,62 357,93 380,24 402,55 424,86 447,17 469,48 22,309 1300 68,432 92,17 116,01 112,84 137,2 139,40 138,0 162,78 186,17 209,56 232,94 256,32 279,71 303,10 326,48 349,86 373,25 396,64 420.02 443,40 466,79 490,18 23,385 liOO 69,712 94,46 119,31 116,12 141,5 143,62 142,3 168,03 192,44 216,85 241,26 265,67 280,07 314,48 338,89 363,30 387,71 412,12 436,53 460,94 485,35 509,76 24,409 1500 70>925 96,64 122,45 119,25 145,6 147,83 146,5 173,21 198,59 223,97 249,35 274,73 300,11 325,49 350,87 376,25 401,63 427,01 452,39 477,77 503,15- 528,53 25,380
Теплоемкость Cv° алкинов (ацетиленовых Соединение (газ) Формула Темпера 298,16 300 400 500 600 Ацетилен Метилацетилон ...... 1-Бутин-(этилацетилен) . . 2-Бутин (диметилацетилеп) 1'Пентин 2-Пептии З-Мстил-1-бутпн 1-Гскс1ш 1-Гептип 1-Октин 1-Ношш ЬДещш 1-Упдсцин Д-Додецнн 1-Тридеции 1-Тетрадеции 1-Пснтадецпи 1-Гоксадецин 1-Гентадецин 1-Октадецин 1-Нонадецин 1-Эйкозин А на СН2 группу — и -а CeLlia (-'10' Us С13-1 L Ci4H Gj5 t l I »8 10,499 14,50 19,46 18,63 25,18 23,59 25,02 30,65 36,11 41,58 47,04 52,51 57,98 63,44 68,91 74,37 79,84 85,31 90,77 96,24 101,70 107,17 5,466 10,532 14,55 19,54 18,70 25,28 23,69 25,13 30,77 36,27 41,76 47,26 52,75 58.24 63,74 69,23 74,73 80,22 85,71 91,21 96,70 102,20 107,69 5,494 11,973 17,33 23,87 22,62 30,93 29,2 31,1 37,87 44,81 51,75 58,69 65,64 72,58 79,52 86,46 93,40 100,34 107,28 114,22 121,16 128,10 135,04 6,941 12,967 19,74 27,63 26,36 35,93 34,3 36,2 44,18 52,42 60,е7 в8,91 77,16 85,41 93,65 101,90 110,14 118,39 126,64 134,88 143,13 151,37 159,62 8,246 13,728 21,80 30,83 29,68 40,25 38,7 40,6 49,59 58,93 68,28 77,62 86,96 96,30 105.64 114,99 124,33 133,67 143,01 152,35 161,70 171,04 180,38 9,342 Теплота образования А Ну алкинов Соединение Формула С2И2 1 с и 1 с.н. 1 свн10 С7Н1а с8н14 свн1в с10н18 С1тЫ2о Ci2H22 С13Н24 Ci4[I2e С15 rj'28 C17II32 C18hJ34 C19H36 С20ГТа8 Темпера 0 54,329 46,017 42,74 38,09 38,90 35,48 37,37 35,26 31,61 27,97 24,32 20,68 17;04 13,39 9,75 6,10 2,4(i —1,18 —4,83 —8,47 —12,12 —15,76 —3,641 298,16 54,194 44,319 39,48 34,97 34,50 30,80 32,60 29.55 24,62 19,70 14,77 9.85 4,92 —0,01 —4,93 —9,86 — 14,78 —19,71 —24 ,«4 —29,56 —¦'14,49 —39,41 —4,926 300 54,193 44,309 39,46 34,96 34,47 30,77 32,57 29,54 24,61 19,67 14,74 9,81 4,88 —0,05 —4,99 —9,92 —14,85 —19,78 —24,71 —29Д5 —34,59 —39,51 —4,932 400 54,134 43,775 38,57 33,95 33,28 29,41 31,37 28,03 22,78 17,52 12,27 7,02 1,77 —3,48 —8,74 —13,99 —19,24 —24,49 —29,74 —35,00 —40,25 —45,50 —5,252 500 54,049 43,280 37,78 33,03 32,24 28,20 30,37 26,73 21,23 15,72 10,21 4,70 —0,80 —6,31 —11,82 —17,32 —22,83 —28,34 —33,84 —39,35 —44,86 —50,36 —5,507 600 53,931 42,829 37,10 32,23 31,37 27,17 29,55 25,66 19,95 14,25 8,54 2,83 —2,88 —8,59 —14,29 —20,00 —25,71 —31,42 —37,13 —42,83 —48,54 —54,25 —5,708 Ацетилен Пронин (мети л ацетиле и) . 1-Бутин 2-Бутцн (димстилацетилен) 1-Пентпн 2-Пецтин З-Метил-1-бутпн 1-Гексин 1-Гентин 1-Октин 1-Нонин 1-Децин 1-Ундецнн 1-Додсцин ..... 1-Тридецнп 1-Тетрадецин 1-Пентадсцин 1-Гексадецнн ...... 1-Гептадеции 1-Октадецнн 1-Нонадецип 1-Эйко.шп А на CIL» группу ....
углеводородов) от С2 до С20, кал /град моль [2] Таблица тура, °К 700 800 900 1000 1100 1500 14,366 23,58 33.57 32,59 43,92 42,6 44,2 54,20 64,47 74,75 85,02 95,30 105,58 115,85 126,13 136,40 146,68 156,96 167,23 177,51 187,78 108,06 10,276 14,933 25,14 35,95 35,14 47,10 45,9 47,4 58,16 69,23 80,30 91,38 102,42 113,49 124,56 135,62 146,68 157,75 168,82 179,88 190,94 202,01 213,08 11,065 15,449 26,51 38,02 37,36 49,85 48,9 50,1 61,60 73,34 85,09 96,83 108,58 120,33 132.07 143,82 155,56 167,31 179,06 190,80 202,55 214,29 226,04 11,746 15,922 27,71 39,84 39,29 52,23 51,4 52-4 (И ,56 76,9 89,2 101,0 113,9 126,2 138,6 150,9 163,2 175,6 187,9 200,2 212,6 224,9 237,2 12,33 16,353 28,77 41,42 40,98 54,31 53,6 54,5 67,15 80,0 92,8 105,7 118,5 131,3 144,2 157,0 169,8 182,7 195,5 208,4 221,2 234,0 246,9 12.84 16,744 29,69 42,80 42,44 56,12 55,6 56,3 69,40 82,7 96,0 109,2 122,5 135,8 149,0 162,3 175,6 188,9 202,2 215,4 228,7 242,0 255,3 13,28 17,099 30,50 44,01 43,71 57,70 57,2 57,8 71,36 85,0 98,7 112,3 126,0 139,6 153,3 167-0 180.6 194,3 207,9 221,6 235,2 248,9 262,6 13,66 17,418 31,21 45,06 44,82 59,07 58,7 59,2 73,05 87,04 101,0 115,0 129,0 143,0 157,0 170,9 184,9 198,9 212,9 226,9 240,8 254,8 268,8 13,98 17,704 31,84 45,98 45,78 603 59,9 60,4 74,56 88,83 103,1 117,4 131,6 145,9 160,2 174,4 188,7 203,0 217,2 231,5 245,8 260,1 274,3 14,27 (ацетиленовых углеводородов) от С2 до С20, ккал/моль [2] Таблица 37 тура, СК 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 53,787 42,423 36,52 31,55 30,66 26,10 28,84 24,81 18,95 13,10 7,24 1,39 —4,46 —10,32 — 16,17 —22,03 —27,88 —33,73 —39,59 —//5,Vi —Гэ1,:Ю —57,15 -5,854 53,827 42.069 36,04 30,98 30,09 25,82 28,30 24,14 18,19 12,25 6,30 0,35 —5,60 —11,55 —17*49 —23/.4 —29|39 —35;М4 —41129 —47J23 —53,18 —59* 1.4 —5,948 53,462 41,769 35,66 30,52 29,66 25,07 27,89 23,66 17,66 11,65 5,65 —0,35 —6,35 —12,35 —18,36 —24,36 —30,30 —42Uto —48,37 —Г) 1,37 —0,002 53,304 41,53 35,38 30,19 29,36 24,69 27,60 23,34 17,32 11,30 5,28 —0,74 —6,76 —12.78 —18,80 —24,82 —30,84 —.40,80 —-52,88 —48,90 —54,92 —00,04 —0,020 53,151 41.34 35,17 29,93 29,18 24,44 27.44 23,17 17,16 11,15 5,14 —0,86 —6.87 —12,88 —18,80 —24,90 —30,91 —36.02 —42.03 —48.94 Fj/( t)fj —00,00 —0,009 53,003 41,19 35.05 20,77 29,10 24,28 27,37 23,13 17,16 11,20 5,23 —0,74 —6,71 —12,67 —18,64 —24,01 —30,58 —36.55 —42,51 —48,48 —54,45 —00,42 —5,008 52,851 41,06 34,95 29,63 29,08 24,19 27,36 23,16 17,25 11,33 5,41 —0,50 —6,42 -12,34 —18,26 —24,17 —30,09 —36,01 -41,92 —47,84 —53,76 —59,08 —5,017 52,698 40,95 34,90 29,55 29,11 24,10 27,37 23,26 17,40 11,55 5,69 —0,16 —6,01 —11,87 —17,72 —23,58 —29,43 —35,28 —41,14 —46,99 —52,85 —58,70 —5,854 52,548 40,86 34,86 29,49 29,13 24,17 27,38 23,35 17,57 11,79 6,01 +0,24 -5,54 -11,32 — 17,10 -22,88 —28,66 —34,44 —40,22 —46,00 — 51,78 -57,50 — 5,779
Свободная энергия образования А Ъ^ алкинов (ацети Соединение (газ) Формула Темпера U 298,16 300 400 500 600 Ацетилен Мети л ацетилен 1-Бутии 2-Бутин (димстплацетилен) 1-Пентин 2-Пентин З-Метил-1-бутин i-Гекспн i-Гептин 1-Октин 1-lloHjfii 1-Доцин J-Ундещш 1-Додецип 1-Тридецин 1-Тетрадещш 1-Пентадецип i-Гексадегцш 1-Гептадецин i-Октадецпн 1-Понадецнн 1-Эйкозип Д на СИ 2 группу сана сян4 С4Нв С411в Celli 4 CJIie C]0IIia С1Я1Ьо С ] 211 2 2 С13П24 с1Вняа 54,329 46,017 42,74 38.09 35,48 37,37 38,90 35,26 31,61 27,97 24,32 20,08 17,01 13,39 У,7Г> 6,10 2,46 —1,18 —/1,83 —8,47 -12,12 -15,70 50 000 46,313 48,30 44,32 46,41 49,12 50.16 52,17 54,18 56,19 58,20 60,20 02,21 64,22 66,23 68,24 70,25 72,28 74,27 76,28 78,29 81,00 +2,009 49,975 46,481 48,35 41,38 46,51 49,23 50,25 52,30 54,36 56,41 58,46 60.52 62,57 64,62 66,67 68,73 70,78 72,83 74,89 76,94 78,99 81,04 2,053 48,577 47,287 51,45 47,68 51,96 54,96 55,70 60,13 64,56 68,99 73,42 77,86 82,29 86,72 91,15 95,58 100,01 104,44 108,87 113,30 117,73 122,16 4,431 47,196 48,224 54,77 51,22 57,74 60,97 61,42 68,30 75,18 82,07 88,95 95,83 102,71 109,59 116,48 123,36 130,24 137,12 144,00 150,89 157,77 164,65 6,882 45,835 49,255 58,23 54 94 63,75 67,17 67,35 76,73 86,11 95,50 104,88 114,26 123,64 133,02 142 41 151,79 161,17 170,55 179,93 189,32 198,70 208.08 9,382 Логарифм константы равновесия, образовании Соединение (гаи) Формула Темпера 298,16 300 400 500 600 Ацетилен Метилацетилен 1-Бутип 2-Бутнн (диметплацетилен) 1-Пентин 2-Пентин З-Метил-1-бутвн 1-Гексин 1-Гептин 1-Октин 1-Нонпн 1-Децин 1-Ундецин 1-Додецин 1-Тридещш 1-Тетрадецнн 1-Пентадецин 1-Гексадецин 1-Гептадецин 1-Октадецин 1-Нонадецын 1-Эйкозин Д на СНа группу Coll oll, — j - <л \ СИ. j CeUe с6п10 ein« C10Hl8 Я2 G14H2e с1Внаа с1ан,4 3E,6490 ЗЗИМ69 35,4032 32,4859 36,7666 34.0177 36,0061 38,239 39,712 41,184 42,657 44,130 45,602 47,075 48,547 50,020 51,493 52,965 54,438 55,910 57,383 58,856 1,4726 36,4058 33,8610 35,2225 32,3304 36,6067 33,8792 35,8614 38,102 39,598 41,094 42,589 ¦54,085 45,580 47,076 48,572 50,067 51,563 53,058 54,554 56,050 57,545 59,041 1,4956 26,5406 25,8360 28,1106 26,0508 30,4327 28,3891 30,0293 32,854 35,275 37,696 40,117 42,538 44,959 47,380 49,801 52,222 54,643 57,064 59,485 61,906 64,327 06,748 2,4210 20,6290 21,0781 23,9396 22,3880 26,8463 25,2377 26,6495 29,854 32,862 35,871 38,879 41,887 44,895 47,903 50,911 53,919 56,927 59,935 62,944 65,952 68,960 61,968 3,0081 16,6952 17,9409 21,2100 20,0116 24,5319 23,2205 24.4662 27,949 31,366 34,784 38,201 41,618 45,036 48,453 51,870 55,288 58,705 62,122 65,540 68,957 72,374 75,791 3,4173 *) Все цифры d таблице со »паком минус.
леновых углеводородов) от С2 до С20, нкал/моль [2] Таблица 38 тура, 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 44,498 50,360 61,80 58,78 69,92 73,50 73,40 85,31 97,22 109,13 121,04 132,95 144,86 156,77 168,68 180,59 192,50 204,41 216,32 228,23 240,14 252,05 11,910 43.178 51,514 65,44 62,70 76,19 79,92 79,54 93,99 108,44 122:89 137,34 151,80 166,25 180,70 195,15 209,60 224,05 238,50 252,95 267,40 281,85 296,30 14,451 41,882 52,715 69,14 66,70 82,55 86,40 85,78 102,79 119,80 136,81 15382 170,82 187,83 204 84 221,85 238,86 255,87 272,88 289,89 306,90 323,91 340.92 17,009 40,604 53,95 72,88 70,74 88,96 92,93 92,05 111,62 131,18 150,75 170,31 189,88 209,45 229,01 248,58 268,14 287,71 307,28 326,84 346,41 365,97 385,54 19.566 39,339 55,20 76,63 74,80 95,39 99,47 98,32 120,44 142,56 164,68 186,80 208,92 231,04 253,16 275,28 297,40 319,52 341,64 363,76 385,88 408,00 430,12 22,120 38,089 56,46 80,40 78,89 101,84 106,04 104,59 129,26 153,93 178,59 203,26 227,93 252,60 277,27 301,93 326,60 351,27 375,94 400,61 425:27 449,94 474,61 24,668 36,854 57,74 84,19 82,99 108,32 112.61 110,90 138,12 165,34 192,57 219,79 247,01 274,23 301,45 328,68 355,90 383,12 410,34 437,56 464,79 492,01 27,222 35,624 59,02 87,98 87,09 114,79 119,15 117,21 146,98 176,75 206,52 236,29 266,06 295,82 325,59 355,36 385,13 414,90 444,67 474,44 504,21 533,98 563,74 29,769 34,410 60,32 91,77 91,20 121,26 125,68 123,45 155,77 188,08 220,40 252,71 285:03 317,35 349.6Я 381,98 414,29 446,61 478,93 511,24 543,56 575,87 608,19 32,;316 Таблица 39 алкинов (ацетиленовых углеводородов) от С, до С20 *) [2] тура, °К 700 13,8925 15,7228 19,2946 18,3517 22.9162 21,8297 22.9486 26,635 30,353 34,071 37,790 41,508 '.5,227 48,945 52,663 56,382 60,100 63,819 67,537 71,255 74,974 78,692 3,7184 800 11,7978 14,0728 17,8771 17,1286 21,7290 20,8130 21,8318 25,677 29,625 33,572 37,520 41,468 45,416 49,364 53,311 57,259 61,207 65,155 69,103 73,050 76.99Й 80,941В 3,9478 900 10,1702 12,8007 16,7893 16,1968 20,8300 20,0457 20;9810 24,960 29,091 33,221 37,351 41,482 45-612 49,742 53.872 58,003 62,133 66,263 70,394 74,524 78.П54 82,784 4,1зо:) 1000 8,8738 11,7897 15,9277 15,4000 20,1172 19,4412 20,3088 24,394 28,671 32,948 37,225 41,502 45,779 50 056 54,333 58,610 Р2,887 67,164 71,441 75,718 79,995 84,272 4,2770 1100 7,8158 10,9660 15,2248 14,8612 19,5341 18,9519 19,7622 23,929 28,324 32,718 37,113 41,508 45,903 50,298 54,692 59,087 63,482 67,877 72,272 76,666 81,061 85,45E 4,3948 1200 E,9369 10,2830 14,6426 14,3676 19,0482 18,5480 19-3118 23,541 28,034 32,527 37,020 41,513 46,006 50,499 54,992 59,485 63,978 68,471 72,964 77,457 81,950 8(>,А43 4,4930 1300 6,1956 9,7072 14,1534 13,9517 18,E437 18,2095 18,9315 23,220 27,796 32,372 36,948 41,524 46,100 50,676 55,252 59,828 64,404 68,980 73,556 78,132 82,708 87,284 /.,5760 1400 5,5611 9.2137 13,7341 13,5952 18,2971 17.9186 18.6004 22,944 27,592 32,239 36,886 41,533 46,179 50,82E 55,473 60,121 64,768 69,415 74,062 78,710 83,357 88,003 4,6471 1500 5,0134 8,7879 13,3707 13,287E 17,98E4 17,A668 18,3115 22,695 27,404 32,113 36,822 41,531 46,240 50,949 55,658 60,367 65,076 69.785 74,494 79,203 83,912 88,621 4,7090
Функция теплосодержания (Н° — Яо)/Т ДЛя идеального Соединение (газ) Формула 298,16 300 400 500 Темпера 600 Пропадиен (аллен) 1,2-Бутадиен 1,3-Бутаднен 1,2-Пентадиен 1,^ыс-3-Пентадиен 1 /п/лякс-З-Пентадиен .... 1,4-Пеятадиен 2-3-Пеятадиея :',-Метил-1,2-бутадиен .... 2-Метил-1,3-бутадиен (изопрен) С3Н4 С4Нв с5на 10,12 12,92 12,16 16,2 14,5 15,3 16,5 15,7 15,8 15,0 10,15 12,96 12,20 16,3 14,6 15,4 16,6 15,8 15,8 15,1 11,54 15,07 14,59 19,3 17,5 18,6 19,6 18,6 18,9 18,4 12-94 17,16 16,97 22,3 20,5 21,7 22,4 21,4 21,8 21.7 14,28 19,15 19,18 25.0 23,4 24,5 25,2 24,0 24.fi Функция свободной энергии (Z°—Н )/Г, для идеального Соединение (газ) Формула 298,16 300 400 500 Темпера 600 Пропадиен (аллен) . 1,2-Еутаднен . . . . 1,3-Бутадиен . . . . 1,2-Пентадиен . . . 1 ,^иб'-3-Понтадпен 1 ,т/мтс-3-11ентадиен 1,4-Пентадиен . . . 2,3-Пентадлон . . . З-Метил-1,2-бутадиен 2-Метил-1,3-Пут;'дкеп СЭН4 С4Ив свнв 48,18 57 11 54,46 63,5 62,9 61,1 63,2 61,9 60,6 «0,4 48,24 57,19 54,54 63,6 63,0 61,2 63,3 62,0 60,7 60,5 51,35 61,21 58,38 68,7 67,6 66,1 68,5 66,9 65,7 65,3 54,08 64,79 61,89 73,3 71,8 70,5 73,1 71,4 70,2 69.8 56,55 E8,10 65,18 77,6 75,8 74.7 77,4 75,5 74,5 74,0 *) Все цифры таблицы со лнаком млпус. Энтропия Л, Соедините (га.ч) Формула 0 208,10 300 Темпера 400 62.89 76,28 72,97 88,0 85,1 84,6 88,1 85,5 84,6 83,7 500 67,02 81,95 78,86 95,6 92,3 92,2 95,5 92,8 92,0 91,4 Пропадисц (аллеи) . 1,2-Иутадиои . . . . 1,3-Бутадиен . . . . 1,2-Пентаднеп . . . 1^ыс-З-Пентаднеп 1 ,иг/>янс-Пеитадиен 1,4-Пентадиен . . . 2,3-Пептадис[[ . . . З-Метил-J ,2-бутадмен 2б 0 0 0 0 о о о о о о 70,03 66,02 79,7 77,5 76,4 79,7 77,6 76,4 75,44 58,39 70,15 60,74 79,9 77,6 76,6 79,9 77,8 76.5 75.59 7О.8Л 87,25 84,36 102,6 99,2 99,2 102,6 99,5 98,6
газового состояния от 0 до 1500° К, пил/град моль [2]! тура, °К Таблица 40 700 15,51 21,01 21,19 27,6 26,0 27,1 27,7 26,5 27,1 27,3 800 16,66 22,74 23,01 29,0 28,5 29,5 29,9 28,8 29,4 29,7 900 17,71 24,34 24,66 32,0 30,7 31:7 32.0 31,0 31,5 31,9 1000 18,68 25,82 26,16 34,0 32,7 33,7 34,0 33,0 33,5 33,8 1100 19,57 27,18 27,54 35,8 34,6 35,5 35,8 34,8 35,3 35,7 1200 20,40 28,44 28,80 37,4 36,3 37,2 37 4 3(i,5 37,0 37,4 1300 21,17 29,62 29,96 39,0 37,9 38,7 39,0 38,1 38,6 38,9 1400 21,88 30,70 31,03 40,4 39,4 40,1 40,4 39,5 40,0 4О,'3 1500 22,54 31,70 32,02 41,7 40,7 41,4 41,7 40,9 41,3 41,6 газового состояния от 0 до 1500° К, пал/град моль *) [2] тура, °К Таблица 41 700 58,85 71,19 68,29 81,7 79,6 78,7 81,5 79,4 78,5 78,0 800 61,00 74,11 71,24 85,5 83,3 82,5 85,4 83,1 82,2 81,8 900 63,02 76,88 84,05 89,1 86,7 86,1 89,0 86,6 85,8 85,4 1000 64,94 79,52 76,72 92,6 90,1 89,5 92,5 90,0 89,2 88,9 1100 66,76 82,04 79,28 95,9 93,3 92,8 95,8 93,2 92,5 92,2 1200 08,50 84,47 81,73 99,1 96,4 96,0 99,0 96,3 95,7 95И 1300 70,16 86,80 84,09 102,2 99,3 99,0 102,0 99,3 98,7 98,4 1400 71,76 89,02 86,35 105,1 102,2 101,9 105,0 102,2 101,6 101,4 1500 73,29 91,18 88,52 108,0 105,0 104,8 107,8 104,9 104,4 104,2 пал/град моль [2] Таблица 42 тура, °К 700 74.3G 92,20 89,48 109,3 105,7 105,8 109,2 105,9 105,6 105,3 800 77,65 96,85 94,25 115,4 111,7 112,0 115,3 111,9 111,6 111,5 900 80,73 101,22 98,71 121,1 117,4 117,8 121,0 117,6 117,3 117,3 1000 83,61 105,34 102,88 126,6 122,18 123,2 126,5 123,0 122,7 122,7 А 1100 86,33 109,22 100,82 131,7 127,9 128,3 131,6 128,0 127,8 127,9 1200 88,90 112,91 110,53 136,5 132,7 133,1 136,4 132,8 132,7 132,7 1300 91,33 116,42 114,05 141,2 137,2 137,7 141,0 137,4 137,3 1.Ч7.Я 1400 93,64 119,72 117,38 145,5 141,6 142,1 145,3 141,7 1'«1,6 141,7 1500 95,83 122,88 120,54 149,7 145,7 146,2 149,5 145,8 145,7 145,8
Таблица 43 Теплоемкость С°- днолефннов С3—С5, нал/град мол ъ [2J Соединение (газ) Формула Температура, °К. 298,16 14,10 19,15 19,01 2:ь2 22,6 24,7 25,1 24,2 25,2 25,0 300 14,16 19,23 19,11 25,3 22,7 24,9 25,2 24.3 25.3 25,2 400 17,21 23,54 24,29 31,4 29,5 31,2 31,3 29,9 31,0 31,8 500 19,82 27,39 28,52 36,5 35,3 36,6 36,5 35,0 36,0 37,1 600 22,00 30,72 31,84 40,8 39,9 40,9 40,8 39,4 40,3 41,4 700 23.84 33,54 34,55 44,5 43,S 44,6 44,4 43,2 44,0 45,0 800 25,42 36,01 36,84 47,7 47,0 47.7 47,6 46,6 47,2 48,0 900 26,80 38,16 38,81 50,4 49,8 50,3 50,3 49,5 50 0 50,6 1000 28,00 40,02 40,52 52,8 52,2 52,6 52,7 52,0 52,4 52,9 1100 29,04 41,62 42,02 54,9 54,3 54,7 54,7 54,2 54,5 54,9 1200 29,96 43,02 43,32 56,7 56,1 56,4 56,5 56.1 56,3 56,6 1300 30,75 44,23 44,47 58,2 57,7 58,0 58,1 57,7 57,9 58,2 1400 31,45 45,29 45,47 59,6 59,1 59,3 59,4 59,1 59,3 59,5 1500 32,06 46,20 46,34 60,7 60,3 60,5 60,6 60,3 60,5 60.6 Таблица 44 Пропадпен (аллен) . 1,2-Бутаднен . . . 1,3-Бутадиен .... 1,2-Пентадиен . . . 1,-1{ыс-3-Пентадиен . 1 ,-т/>анс-3-Пентадиен \ ,4-Пентадиен . . . 2,3-Пентадиен . . . 3-Метпл-1,2-бутадисн 2-МСТИЛ-1,3-бутадиен С3Н4 с4ие СЛ1В Теплоты образования Л Н^ днолефинов, икал/моль [2] Соединение (газ) Формула Температура, °К 0 298,16 300 400 500 600 ! 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Пр она диен (аллен) 1,2-Бутадиеп . . . 1,3-Бутадиен . . . 1,2-Пентадиен . . 1дас-3-Пентаднен 1 ,т_рлнс-3-Пентадиен 1,4-Пентадиен . . 2.3-Пентадиен . . З-Метил-1,2-бут а диен 2-Метил-1,3-бутадиен С3Н4 С4Иб С5Н8 47,70 42,00 29,78 39,32 23,73 23,39 29,63 37;77 35,64 22,98 45,92 38,77 26,33 34,80 18,70 18,60 25,20 33,10 31,00 18,10 I 45,91 38,75 25,41 34,79 18,69 18,59 25,19 33,09 30,96 18,09 45,35 37,78 25,38 33,61 17,29 17,39 24,04 31,78 29,76 16,90 44,85 37,00 24,70 32,72 16,16 16,42 23,01 30,65 28,72 16,01 44,42 36,31 24,11 31,82 15,27 15,59 22,25 29,67 27,90 15,24 44.03 35,72 23,63 31.21 14,49 14.92 21,59 28,76 27,18 14,66 43,71 35.25 23,25 30,68 13,97 14,43 21,00 28,25 26,60 14,18 43,44 34,88 22,95 30,28 13,52 14,08 20,59 27,83 26,15 13,85 43,23 34,62 22,75 30,09 13,19 13,85 20,40 27,54 25,91 13,54 43,06 34,43 22,62 29,96 13,04 13,69 20,27 27,30 25,72 13,50 42,94 34,32 22,54 29,84 12,93 13,67 20,15 27,21 25,68 13,50 42,84 34,26 22,49 29,93 12,91 13,61 20,24 27,21 25,73 13.46 I 42,75 34,22 22,47 29,96 12,97 13,61 20,27 27,15 25,72 13,48 42,68 34,21 22,47 30,03 12,93 13,64 20,34 27,28 25,74 13,53
Таблица 46 Свободная энергия образования Д Z^ дполефинов С3_5 от 0 до 1500э К, икал/моль [2] Соединение (газ) Температура, °К 298,16 300 400 500 I 600 ! 700 800 i 900 1000 1100 I 11200 1 1300 1400 | 1500 Пропадпсн 1,2-Бутадцен . 1,3-Бутадпен J,:i-Пентадпен 1,^^-3-Пентад ^гн/хзт'-З-Пен 1,4-Пептаднен . . . . 2,3-Пентадпен .... З-Метнл-1,2-Бутадпеп З-Метпл-1,3- Бутадиен 47,70 42,00 29,78 39,32 23,73 23,39 29,63 37,77 35,64 22,98 48,37 47,43 36,01 50,29 34,88 35,07 40,69 49,22 47-47 34,87 48,38 47,48 36,07 50,38 34,97 35,17 40,78 49,31 47.57 34,97 1 49,29 50,54 39,46 55,77 40,61 40,87 46,16 54,94 53.29 40,78 3033 53,82 43,05 61,44 46,60 46,91 51,85 60,84 59,31 46,85 51,48 57.25 46,78 67,28 52,77 53,09 57,71 66,99 65,46 53,10 52,68 60,79 50,60 73,21 59,09 59,38 63,66 73,27 71,77 59,46 53,93 64,40 54,48 79,27 6."),44 65,74 69,66 79,64 78,23 65,89 55,23 68,07 58,40 85,41 71,98 72,18 75,81 86,11 84,70 72,40 56,50 71,77 62,36 91,53 78,44 78,70 81,94 92,58 91,25 78,89 57,86 75,48 66,32 97,70 84,97 85,18 88,12 99,12 97,76 85,43 59.25 79.33 70,30 103,85 91,Г>0 91,64 94,28 105,66 104,25 91,95 60,62 82,97 74:28 109,06 98,14 98,19 100,53 112,18 110,83 98,56 61,98 86.72 78,25 116,16 104,77 104,71 106,61 118,67 117,38 105,00 63,35 90,47 82,24 122,22 111,13 111,09 112,83 125,32 123,94 111,58 Логарифмы констант равновесия образования lgKf диолефинов С3 — С5 от 0 до 1500' К [2J *) Таблица 46 Соединение (газ) Пропадиен 1,2- Бутадиен 1,3-Бутадпец 1-2-Пентадиен l^^c-3-Пентадпен . . 1 ,т/?анс-3-Пентадиен 1,4-Пентадиен 2,3-Пентадиен 3-Метил~1,2-Бутадпен . 2-Метил-1,3- Бутадиен . 298,16 35,4519 34,7655 26,3948 36,861 25,563 25,707 29,824 36,074 34,797 25,560 300 35,2462 34,5887 26,2766 36,705 25,477 25,624 29,712 35,925 34,657 25,477 400 26,9316 27,6134 21,5597 30,469 22,190 22,332 25,219 30,017 29,114 22,284 500 22,0008 23,5244 18 8169 26,854 20,367 20,502 22,663 26,592 25,923 20,476 ! 600 | 700 18,7503 20,8530 17,0394 24,507 19,221 19,337 21,021 24,401 23,843 19,341 1IU470 18,9792 15,7978 22,857 18,448 18,538 19,875 22,875 22,407 18,563 Температура, ° 800 14,7338 17,5930 14,8830 21,655 17,877 17,959 19,030 21,756 21,371 18,000 К 900 ' 1000 1 Ш123 16,5294 14,1813 20,741 17,479 17,528 18,410 20,910 20,568 17,581 12,3488 15,6851 13,6236 20,004 17,142 17,199 17,908 20,233 19,942 17,241 1100 11,5024 14,9963 13,1764 19,412 16,882 16,924 17,508 19,693 19,423 16,973 1200 10.7904 11,1478 12,8032 18,913 16,664 16,689 17,171 19,243 18,986 16,746 1300 10,1907 13,9483 12,4874 18,486 16,499 16,507 16,901 18:859 18,632 16,569 1400 9,6747 13,5374 11,5908 18,134 16,355 16,346 16,643 18,526 18,324 16,392 1500 9,2306 13,1813 11,9822 17,807 16,191 16,185 16,439 18,259 18,058 16,257 *) Все цифры в таблице со знаком минус.
-198 Глава XIX Таблица 47 Термодинамические функции метилен-радикала СН2 (ran) [1] 7\ UK 298,1 400 600 800 1000 1200 1500 -{Z°-Hl)/T 36,912 39,254 42,526 44,917 46,834 48,461 50,543 7,980 8,007 8,194 8,462 8,768 9,085 9,564 44,870 47,249 50,652 5:5,205 55,281 57,047 59,297 Таблица 4S Термодинамические функции метил-радикала СНа (газ) [1] т, °к 298,1 400 600 800 1000 1200 1500 -(Z°-#°)/r 39,359 41,719 45,096 47,677 49,841 51,744 54,258 (H°-Hcu)/T 7,986 8,121 8,650 9,352 10,090 10,803 11,767 S° 47,345 49,840 53,746 57,029 59,931 62,547 66,025
Таблица 49 Функция теплосодержания (//' Соединение (газ) Беилол Метплбензол (толуол) . Этплбензол ¦1,2-Диметилбепзол (о) 1,4-Диметилбеизол (т) 1,4-Дпметилбепзол (р) »-Про пил бензол .... 11:шпропилбензол . . . 1 -Метпл-2-этял бензол 1 -Метпл-3-этнл бензол 1 -Метил-4-этплбепзол 1,2,3-Триметилбензол . 1,2,4-Триметплбензол . ],.Ч,.>-Тр1шетилбепзол . «-Бутилбензол .... н-Пептилбензол .... н-Гексплбензол .... н-Гептплбензол .... н-Октплбензол . н-Нонилбензол . н-Децллбензол ..... «-Ундецилбензол . . . н-Додецплбепзол . . . н-Трлдецилбензол . . . н-Тетрадецплбензол . . н-Пентадецплбензол . . к-Гексадецилбензол . . Л на СН2 группу . . . Формула с6н6 с7н8 с.н1A J г и ^9 «12 ) С10П14 СцН1в с12н18 С13Но0 CUHo2 с|ен!б с17н;8 с19н32 ^*>0Н31 298,16 11,41 14,44 17,89 18,70 17,86 17,97 21,69 20,45 22,15 21,31 21,42 22,10 22,17 21,22 24,99 28,32 31,65 34,98 38,31 41,64 44,97 48,30 51,63 54,96 58,29 61,62 64,95 з.ззо 300 11,46 14,51 17.97 18,78 17,94 18,04 21,78 20-54 22,25 21,40 21,51 22,19 22,26 21,31 25,09 28,44 31.78 35,13 38,47 41-82 45,16 48,50 51,85 55,19 58,54 (>4,88 65,22 3,344 400 14,41 18,77 22,44 23,23 22,31 22,32 26,90 26,0 27,5 26,6 26,6 27,0 21,1 26:21 30,93 35,00 39,06 43 Л 3 47,19 51,25 55,32 59,38 63,44 67,50 71,57 75,63 79,69 4,063 3—Н°)/Т алкнлбензолов от С6 до С2о 500 17,50 21,94 26,99 27,61 26,72 26,66 31.45 31,4 32,7 31,8 31,7 32,0 32,1 31,23 36,85 41,63 46,40 51,18 55.95 60,73 65,50 70,27 75,05 79,82 84,60 89,37 94,14 4,774 600 20,48 25,56 31,33 31,78 30,94 30,83 37,07 36,6 37,6 36,7 36,6 36,6 36,8 36,04 42.49 47,93 53,37 58,81 64,25 69,69 75,12 80,56 86,00 91,44 96,88 102,32 107,76 5,439 700 23-24 28.92 35,35 35,66 34,88 34,74 41,68 41,3 42,1 41,о 41,2 41,1 41,2 40,55 47,72 53,79 59,85 65,91 71,98 78,04 84,10 90,16 96,22 ! 02,29 108,35 114,41 120 47 6.062 Температура 800 25,76 32,03 39,03 39,23 38,52 38,36 45,91 45,6 46,2 45,5 45,4 45,2 45,3 44,74 52,54 59,18 65,82 72,47 79,11 85,75 92,40 99,04 105,68 112,32 118,97 125,61 132,25 6,643 900 28,07 34,86 42.38 42,52 41.86 41.69 49,77 49,5 50,0 49,4 49,2 48,9 49,1 48,59 56,93 64,11 71,29 78,46 35,64 92,81 99-99 107,17 114,34 121,52 128,69 135,87 143.05 7,176 , на.г/град • мо 1000 30,16 37,45 45,45 45,53 44,93 44,76 53,32 53.1 53,5 52,9 52,8 52,4 52,6 52,13 60,97 68,63 76,29 83,96 91,62 99,28 106,94 114,61 122,27 129,93 137,60 145,26 152,92 7,663 1100 32,07 39,82 48,25 48,30 47,74 47,56 56 55 56,4 56,7 56,2 56,0 55,6 55,8 55,39 64,65 72,77 80,88 88,99 97Д1 105,22 113,33 121,44 129,55 137,67 145,78 153 89 102,00 8,112 .ib 12] 1200 33,82 41,99 50,82 50,84 50,32 50,14 59,23 59,4 59,7 59,2 59,0 58,6 58,7 58,39 68.05 76,58 85,11 93,64 102,16 110,69 119,22 127,75 136,28 144,80 153,33 161,86 170,39 8,528 1300 35,42 43,98 53,18 53,17 52,69 52,52 62,27 62,1 62,4 61,9 61,7 61,3 61,5 61,15 71,17 80,08 88,99 97,90 106,80 115,71 124,62 133,53 142,44 151,34 160,25 169,16 178,07 8,908 1400 36,89 45,81 55,34 55,32 54,87 54,70 64,78 64,6 64,9 64,4 64,2 63.9 64,0 63,70 74,03 83,29 92,55 101,81 111,06 120,32 129,58 138,84 148,10 157,35 166,61 175,87 185,13 9,258 1500 38,24 47,50 57,35 57,31 56,88 56,72 67,10 67,0 67,2 «6,7 66,6 66,2 66,3 66,05 76,67 86,26 95,84 105,42 115,01 124,59 134,17 143,75 153,33 162,92 172,50 182,08 191,66 9,532
Таблица 50 Функция свободной эиергпи (Zz—fioc)/T для идеального газового состояния от 0 до 1500° К, кал/град ¦ моль *) Соединение (грз) Формула Температура, °К 2П8Л6! 31Ю 400 500 600 700 800 900 1000 1J00 1200 1300 1400 1500 Бензол Метилбензол (толуол) .... Этылб^н:юл 1,2-Диметилоензол (о-ксплол) 1,-1 Диметплбспзол ('.г ксилол) 1,4-Димстнлбен.-юл (/^-ксилол) н-Пропплбепзол Шопроннлбепзол 1-Метпл-2-этплбепзол . . . . 1-Метил-3-эт1тлбен.*ол .... 1-Метил-4-этплбензол . . . . 1.2,3-Триметплбензол . . . . 1,2,4-Трпметилбс1нзол . . . . 113.5-Трпметилбе]Т-юл . . . . н-Бутнлбензол л-Пентплбепзол N-Гексюбензол н-Гептилбея.юл н-Октилбензол н-Нонипбепзол н-Децилбензол н-Ундецпд бензол н-Додецилбензол н-Трпдещгл бензол и-Тетрадецплбенлол н-Пентадецилбенлол н Гексадецилбензол А на СН> группу С.И. с7 нв цД14 с„н16 ^13 Щи С4Н2 2 с5н24 с6н,6 C17H.,S 52,93 61,98 68,26 67,63 74,07 72,42 73,27 75,20 73,92| 71,40 725] 70 u.j 80,05 86,15 92,13 98,11 104.09 110,07 116,04 122,02 128,1I) 133,98 139,96 145,94 151.92 5,979 53,00 02,07 68,37 66,73 67,7/; (m.37 74,22 72,5'j 73,41 75,42 74,05 71,53 72,70 /1,06 80.22 86.34 9^,34 98,3 \ 104,34 110,34 116,34 122,33 128,33 134,33 140,3,3 146,33 152,33 5,999 56,69 66,7 4 7U4 71.74 7J,5O 72,15 81,17 79,2 80,5 82,3 80,9 78,1 79-6 77,66 88,23 95, U 102,47 109,53 116,59 123,65 130,72 137,78 144,84 151,90 158,96 166,02 173.08 7,061 60,21 71,20 79,o5 77,40 78,95 77.5', 87,74 85,6 87,2 88,8 87,4 84,9 86,2 84,04 95,77 103.91 111,1 120,03 128,07 136,11 144,16 152,20 160,24 168,28 176,33 184,37 192,41 8.043 63,7U 75,52 84,94 82,81 8^20 82,83 94,02 91,8 93.6 95,0 93,6 91,2 92,4 90,18 102,97 112,07 121,04 130,01 138,98 147,95 156,92 165,89 174,86 183,83 192,80 201,77 210,74 8,970 67,Oo 79,72 90,08 88,01 89,28 87,89 100,09 97,8 99,8 101,0 99,6 97,2 98,4 96 08 109,92 119,91 129,77 139,62 149,48 159,33 169,19 179,05 188,90 198,76 208,61 2Ш7 228,33 9,856 70,34 83,79 95,05 93,01 94,18 92,76 105,9 103,6 105,6 106,8 105/* 102,9 104,2 101,77 110,62 127,'t 5 138,16 148,86 159,56 170,27 180,98 191,C8 202,38 213,09 223,80 234,50 245,20 10,705 73,50 87,72 99,84 97,82 98,91 97,48 111.5: 1U9.2 111,3 112,4 111,0 108,5 109,8 107,26 123,04 134,69 146,21 157,72 169,2 180,75 192.27 203,79 215,30 226,82 238,3: 249,85 261,37 11,516 76,57 91,53 104,47 102,46 103,48 102,02 116 97 114,u 116,8 117,8 116,3 113,8 115,1 112,56 129,24 141,68 153,98 166,28 178,58 190,88 203,18 215,47 227,77 240,07 252,37 264,67 276,9' 12,299 79,54 95,21 108,94 106/K 107m 106,42 122.21 119,8 122,0 123.0 121.5 119,0 120,3 117,68 135,23 148,41 161,46 174,52 187,57 200,62 213,68 226,73 239,78 252,83 265,89 278,94 291,99 13,053 82,40 98,77 113,25 111,24. 112,15 110,66 127.2u| 124,8 127,1 128.0 126,5 123,9 125,3 122,62 141,01 154,92 168,70 182,48 196,26 210,04 223,82 237,61 251,39 265,17 278,95 292,73 30h,5l 13,781 85,18 102,21 117,42 115,39 116 27 114,77 132,13 129,6 132,0 132,9 131.4 128.7 130,1 127.40 146,57 161,18 175,66 190,13 204,61 219,09 233,56 248,04 262,52 277,00 291,47 305,95 320,43 14,477 87,85 105,53 121,44 119,42 120,2! 118,74 136,83 134,4 136,7 137,5 136,0 133,4 134.7 132,03 151,95 167,23 182,38 197,5 212,68 227,83 242,98 258,1-4 273,29 288,44 303.59 318,74 332,8' 15,151 •) Все цифры в таблице со знаком ыинуг.
Энтропия S° алкплбензолоп от С6 до С?2, кал/град • моль [2] Таблица 51 Соединение (газ) Формула Температура, ° 298.1? 300 400 ! 500 ! 600 ! 700 800 I 900 1000 1100 1200 i 1300 i 1-400 1500 Бензол Мети л бензол (толуол) Этплбензол 1,2-Дпметнлбеи:юл (о) 1 ,3-Д п мети л бензол (/») 1,4-Днметплбеилол (р) /f-Пропилбеплол . . . Изопропилбетол . . . 1-Митпл-2-этнл6ензол . i -Д1ОТЛЛ-3-ЭТ1ГЛОРП.ЮЛ . 1-Метил~4-этилбе11гюл . J ,2,3-Триметплбепзол 1.2,4-Трпметилбензол . 1,3,5-Триметпл бензол . »-Иутилбеи.чол . . , . //-Пептнлбеязол . . . //-Гекснлбен.юл . . . . /¦/-Гептплбен.юл . . . . //-Октпл бензол . . . . н-\\ они л бензол . . . . //-Дещшбензол . . . . >/-У пдецнл бензол . . "-Додецплбензол . . . н-Трпдецилбспзол . . ^-Тетрадгцнлбензол н-ГТентадецнлбепюл н-Гексадецц л бензол Л на СН2 группу . . с6н6 С9НГ, п1 С12Н1 1А1 C16Ii, CS0H84 са1нвв Со,11зв 6^,34 76,42 86,15 8U1 85,49 84,23 95,76 92,87 95,341 93,50 94,73 92,15 105.04! 114,47 123.78 133,09 142,40 151,71 161,02 170.32 179ДЯ 188,94 198,25 207,56 216.87 9,309 64,46 76,57 86,34 84,51 85,68 84.41 1N.00 9°. ,08 95,66 9Г>,831 95,56 93,73 9-1,96 92,37| 105,31] 114.78 124.12 133,47 142.81 152,15 161.50 170,84 180,18 189,52' 198,87 208,21 217,55 9,343 71,10 84,91 96,59; 94,96, 95,81. 94,47! 108,07! 105,2 ! 108.0 j 108Л) ! 107.5 ' 105,4 ! 106.7 103,87 119,16 130.41 К1,53 152,66 163,78 174,91 186,03 197,15 208,28 219,'iO 2?0,53 241.65 252,77 11,124 77,74 93,13 106.63 105,01 105,67 104,25 119,19 117,0 119.9 120,5 119.1 116.9 118,2 | 115,28 132.621 Ii5,57i 158,39' 171,20 184,02 196,84 209,66! 222.47| 235,29| 248,11 260,92 273,74 286.56 12,817 8j7 101,08! 116,28 U4.O01 115,11| 113,66| i;u,09l 128,3 131.2 1-41,7 130.2 127.8 129,2 ' 126,22' 145.16 160,00 174,41! 188,82! 203,23 217.64' 232.04, 246,45' 260,86. 275,271 289,681 304,09! 318.50 14,409 90.30 108,61 125,43 123.67 124.16 122,63 141,77 139,0 14J.8 142,3 140.8 138,3 139,6 ( 136,641 157.6'г 173,70 189.62 2^5.54' 221,45 237,37! 253.29 209.21 285,13 301,04; 310,96| 332,881 348.80! 15,918 96.10 115.81' 134.08 132,25 132,70 131.131 151,83 Н9,2 15К9 i.v_V) 150.8 148,1 149.5 ! 146,51 169,1 Г> 186.63' 203.981 221,33' 238,67 256.02 273.37 290,72 308.07 325,41 342.76 360,11 377,46 17,348 101,57 122,58 142.23 140,:) 4 140.78, Ш,17 161,32' 153,7 161.4 161.8 100.2 157,4 158.8 155.85 179.07 198-80, 217,491 23(>,Ш 254,88 273.57 292,26 310,95 329,64 348,34 367,03 385,72 401,41 18,692 106,73 128,98 149,92 147,99 148,41 146,78 170,29 167,6 170,3 170,7 169,1 [ Г>6.2 | l'f',7 ' 164,69' l!'0,21i 210.31 -л- i *~, 111,61 135,03 157,19 155,22 155,63 153,98 178,76 176,1 178,8 179,2 177.5 | 174.6 ! 176.0 I l7:lO7j l<)988a 270,20' ^90,161 ЗЮЛ21 330,08 350,04| 370,01 389,97 409,93 42U.R9 19,962 221.18, 242.44; 2G;\5J 284,68 305,84 327,00 348.17 369,34 390,50 411,66 432,83 -451,00 21,165 116,22 140,76 164.07 162,07 162.57 160,81 186,79 184.2 186.8 187.2 185,5 I 182.5 I 1Я4.0 i 181.01 Ч1Я.06 231,SO,' 253,811 298/t3 320,7-4 343,04 365,35 387,66 409,97 432.28 45 4,59 476.90 22,309 120,59 146,1'J 170,59 168,56 168,96 167,29 194/iO 191.8 J94,3 194,7 193,1 1 190.1 I 19 L5 ! 188,561 217,74, 2?; 2, 988,03! :U1.42, 334.80! 358,l8j 381,571 404,96' 451,72 475,11 198,50 124,74 15134 176,79 174,73 175,12 173,44 201.61 199,0 201,6 201,9 1:00.3 197,2 )D8-7 195,73 225,98 250,52 27 4,93 299,34 323,75 348,16 372,56 396,97 421,38 445,79 470,20 494,61 519,02 24409 128 68 156,25 182,67 1Я0.61 181,00 179,31 208,51 205.9 2084 208,8 205.5 202,5," 284.74 310.J2 335.50 ЗП0.88 386.26 411.64 437.02 4^2,40 487,78 51X16 538.54 25,380
Теплоемкость CL алкилбензолов Соединение (газ) Формула Темпе 298,16 300 00 5OU 0 00 Бензол МетилСенэол (тогхуол) Этилбензол !, ?-Дяметп лбенэол (о» t, З-Диметилбензол UO 1.4-Диметилбенэол (/*) к-Прогщ л бензол .... Пзопролилбенэол . . . 1-Метил-2-этплбензол 1 - Мети л- 3 -этилбензол 1 -Метил- 4-этилбенэол 1,2.3-Триметилбенэол 1,2,4-ТриметилПенэол 1.315-Триметилбенэол н-Бутилбенвол .... «-Пентилбенэол .... п-Гексилбензол .... н-ГептилПенэол . . . • tl-ОктилОенэол - ... к-Нонилбенвол .... п-Децилбенвол . . . . н-Ундеиилбензол . . . «-Додецилбенвол . . . н-Тридецилбенвол . . п-1 етрадецилбензол . н-Пентадецилбензол . н-1'ексадецилбепзол Д на CU2 группу . . . С8И,о СюНм Ciiilie CiaH2o H 2i G 2 2 * * i} g 19. fi 2 24,80 3 0, «9 .41,85 3 0,3 2 37,74 37,Ю ЗГ>,91 41,8fi f 12,7 9 Tj 8,2 Г» 0 3,7 2 09,18 85,fi8 90,51 101,98 107.4Г1 56 9, 24,95 30,88 32,02 30,66 30,49 36,62 36,47 37t94 36,59 36,42 37,04 37,28 36,10 42,09 47,59 53,08 58,58 64,07 G9,r>7 7 5, (Hi 80,55 86,uo 91,54 9 7,04 102,53 108,02 5,49'i 26,74 33,25 4 0,76 4 1t03 4 0,03 39,70 47,82 48,0 48,5 47,5 47,2 46,9 47,1 40,41 54,75 fil,f>9 6 8tu3 75,57 82,51 H9,45 96,'i0 103,34 110,28 117,22 124,10 131,10 138,04 6,94t 32,80 40,54 49,35 49.11 48,U 48,U0 O7,fi5 57,9 5 7,9 57,2 50,9 50,1 Г>6,2 r>5/j2 05,89 74,14 «2,39 90,63 98,88 107,12 115,37 123,62 131,86 140,11 14 8,35 15 6,60 104,95 8,240 37,74 46,58 56,4 4 55,98 5 5,51 55,16 65,H(> 66,2 65,8 65,4 65,0 64,0 64,2 64,о* 75,20 84,55 93,89 103,23 112,58 121,92 131,26 14U,60 14 9,1*4 159,29 168,63 177,97 187,31 9,:U2 Теплота образования A Jl°f алкилбен Соединение Формула Темпе 298,16 ЗОН 400 500 Бензол Метилбензол (толуол) Этилбенаол 1,2-Диметилбензол (о) 1,3-Диметнлбенэол (м) 114-Диметилоензол (р) и-Пронилбензол . . , . Изопропилбснзол . , . 1-Метил-1-этилбензол 1 - Метил - 3-этил бе лзол 1 - Метил- 4 -этилбензол 1,2,3-Триметилбеиэол 1,2,4-Тлнметцлбенэот! 1,3,5-'Гри мети л бензол н-Бутилбепзол .... м-Центилбенэол .... ?1-Гекеилбензол .... н-1'ептилПенэол .... м-ОктилбепЗол .... w-Нонилбепзол .... w-Децилбенэол .... м-Ундецилбскзол . . . н-Додецилбепэол . . . н-Тридецилбензол . . м-ТетрадецилСенэол . к-Пентадецилбенэол н-Геисадецилбензол . д на СНа группу . . . СвНв С7Н8 С8Ню CioHu CjiHie Ci2l'Iie CiaH20 C14H22 ]дз2 C20H34 24,000 17,500 10,92E 11,0A4 9.81 0 9,2f>0 8,092 7,593 7,241 0.527 O4l 5,93 2,28 f>,o — 8,fi5 1^0 2:^,23 20,87 r2 19,820 11,9^0 J20 ,5 4 0 ,120 ,290 1,870 0,940 0,290 00 — 0 —0 -2 -3 -3 400 7 8 0 290 330 840 , 3,30 — 8f2:i 13,15 18,08 23,00 27,9-4 32,86 37,78 4 2,71 >2, -5 7,4 9 -(UM 1 —4f92l) 1 9,79A 1 1,919 ,083 ,500 ,2 53 1,827 0(895 0,2,^0 -0,503 -0,823 -2,332 -3,883 -8,28 -13,21 -18,14 -23,08 -28,01 -32,94 -37,87 -42,80 -47,74 -52,07 -5 7(<J0 -62,53 -4,932 18,554 10,327 Г),218 2,711 2,175 2,317 — 0,3 4 — 1,28 -1,82 -2,68 9 iJ -4 -5 -6 03 57 59 183 8 4 -11,10 -10,3* -32',И -47,86 -53,12 -oS,37 -03,02 -68,87 -5,252 17,530 9,005 3,699 1,189 0,571 0.680 -2,43 —3,01 —3,5/i — 4,/.9 -4,87 — 0,4« — 7,4« -8,107 -7,86 -13,37 — 18,88 -24,38 -29,89 —3 5,4 0 — 40,90 — 46,41 -51,92 -57,43 -62,93 -08,44 — 73,95 — 5,TiO7
Таблица 52 от Св до С22, пал/град ¦ моль [2] ратура. °К 7 00 4 1,7 Г) 51,57 62,28 61,76 61,43 61,12 72,63 72,9 72.fi 72,1 71,8 70,9 71,0 70,99 82,91 93,18 10 3, к В 113,73 124,01 134,28 144,5К If» 4,8 А lfi Г),11 175,39 185.66 105,94 2('6,22 10,276 800 4 5,06 55,72 67,15 66,64 66,41 66,14 78,30 78,6 78,1 77,8 77,6 76,7 76,8 76,84 89,37 100,43 И 1 ,Г)П 122,56 133,62 i44,fi<J 155,7tf 166,92 177,88 188,95 200,02 211,08 222.14 11,005 900 47.83 59,22 71,27 7 0,80 70,63 70,39 83,10 83,3 82,8 82,7 82,4 81,6 81,7 81,81 94,84 106,59 118,34 130,08 141,83 153,57 165,32 177,07 188,81 200,56 212,30 224.05 23Г»,8П 11,746 1000 50,16 62.19 74,77 74,35 74,23 74,02 87,16 87,3 86,9 86,8 86,6 85,9 86.0 86,07 99,49 111,83 124,2 Ш,5 14S.S 101.2 173.Г) 185,8 198,2 210,5 222,8 235,2 247,5 12,33 1100 52,16 64,73 77,77 77,40 77,31 77,13 90,66 90,8 90,4 90,4 9 0,2 89,5 89,6 89,72 103,50 116,34 129,2 42,0 154,8 167,7 180,5 193,4 206,2 У 19,0 231,9 244,7 257,6 12,84 1200 53,86 66,90 80,35 80,02 79,95 79,80 9,4,67 93,8 93.fi 93,4 93,2 92,7 92,8 4J,86 106,9 5 120,23 133,5 Ufi.8 160,1 173,3 18П,6 199,9 213,2 226,4 2.ЯП.7 253,0 266,3 13,28 13(Ю 55,32 68,77 82,57 82,28 82,22 82,09 96,26 96,4 96,1 96,0 95,9 95,4 95,5 95,56 109,92 123,57 137,2 1Г»0,9 164,5 178,2 101.9 205,5 219,2 232,8 246,5 2G0,l 273,8 13.66 1400 56,58 70,38 84,49 84,24 84,19 84,07 98,50 98,6 98,3 98,3 98,2 97,8 97.8 97,89 112,49 126,47 140,4 154,4 168,4 182,4 190,4 210,4 224,4 238, Я 252,3 266,3 280,3 13,98 1500 57,67 71,78 86,16 85,93 85,89 85,79 100,47 100,6 100,3 100,3 100,2 99,8 99,8 99,91 114,73 129,00 143,3 157.5 171,8 186,1 2(jO,3 214,6 228,9 243,2 257,4 27i,7 286,0 14,27 Таблица 53 золов от Св до С,2, пиал/моль [2J ратура, °К 600 700 8 00 9 00 1000 1100 1200 1300 1400 1500 -16,711 7,932 2,408 —0,062 —0,738 6*5 , —3,51 —4,37 — 4,93 -5,93 —6,35 —3,0'* -9,02 -9,h9I —9,46 -15,17 -20,08 -26,59 —32,29 — 38,00 -43.71 — 49,42 — 55,13 — 60,83 — 66,54 — 72,25 -77,90 -5,780 16,040 7,067 1,529 — 1,075 -1,792 -1,751 — 4,60 — 5,44 — 6,03 -7,08 -7,53 -9,31 — 10,28 —10,900 — 10,70 — 16,56 — 22,41. -20,27 -34,12 -39,98 — 45,83 —51,68 -57,54 — 63,39 —69,25 -75,10 — .40,95 — 5,854 15,5 10 6,399 0,798 --1,858 —2,598 -2,586 -5,42 -6,24 -6,88 —7,95 — 8,43 — 10,30 -11,26 — 11,930 -11,62 -17,57 -23,52 —29,47 — 35.41 —41.3П -47,31 — 53,26 —59,21 -65,15 — 71,10 —77.05 —83,00 — 5,948 15,100 5,895 0,266 -2,434 — 3,191 —3,207 — fi/Ч —6,80 -7,48 — 8,57 -9,08 -11,04 -11,98 -12,643 — 12.2G — 18,26 -24,26 —30,20 —3G',27 -42,27 -48,27 -54,27 -60,27 -66,28 -72.2S -78,28 — 84,28 — u,002 14,818 5,564 — 0,061 —2,799 — 3,567 —3,607 —6,3 -7,13 -7,84 — 8,94 — 9,47 -11,51 — 12,45 -13,094 -12,6 -18,6 -24,6 —30,6 -36,7 -42,7 -48,7 -54,7 —60,7 — 66,8 —72,8 -78,8 -84,8 —6,02 14, 5, -о, —з, -з, -з, —6 -7 -8 —9 — 9 -11 -12 — 13 — 12 — 18 -24 -зо —36 — 42 —48 -54 — 60 — 66 —72 -78 -84 —6 0 3 36 23 01 78 84 5 3 0 7 8 7 34 8 8 8 8 ,8 ,8 ,8 9 ,9 ,9 ,9 ;э !oi 14,52 5,27 — 0,28 — 3,08 —Я,86 —3,94 -6,8 —7.2 —8 Л) -9,2 -9,7 -11,9 -12,8 — 13,42 -12,7 — 18,7 -24,7 —30,A — 36.fi — 42,0 -48, (i —54,o —60.5 —66,5 -72,4 -78,4 —84,4 -5,97 14, —о, -з, —з, -з -0 -7, -S -9 -а -li — 12 — 13 — 12 — 18 — 24 — 30 -36 —42 -48 — 54 -59 -65 -71 -77 -83 — 5 45 22 26 09 88 97 4 2 0 1 7 ,9 8 ,42 .6 ,5 ,4 ,3 ,3 ,2 ,1 ,0 ,9 ,У ,8 .7 ,6 ,92 14,41 5,23 -0,18 -3,04 — 3,84 -3,94 -6,2 —7,0 -7,9 -9.0 -9,6 -11,8 -12,7 — 13,33 — 12,4 — 18,2 —24,0 — 29,9 —35,8 — 41,6 -47,4 —53,3 -59,2 —05,0 -70,8 -76,7 — 82,6 — 5,85 14, 5, -о, -2, —з, -з, -6, -6. -7, -8, -9, -И, -12, -13, -i?! -23 -29 -3 5; -40. -46 -52 -Ь8 -64 -6 9 -75 -81 -5 39 27 05 92 73 84 0 8 ,7 ,8 4 ,7 .6 ,18 !8 ,6 ,4 ,1 ,9 ,7 ,5 ,3 ,0 ,8 .6 .А ,78
Свооодная энергия образования AZ J алкплбензолов от С6 до С22, кнал/моль [2J Таблица 54 Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Бензол Метилбензол Этилбензол 1,2-Диметилбензол (о) 1,3-Д и метилбензол (м) 1,4-Диметилбензол (р) н-Пропилбензол . . . Изопропилбензол . . 1 -Мети л -2-эти лбрнзол 1-Метнл-З-этплбензол 1-Метнл-4-эти л бензол 1,2,,3-Триметилбензол 1,2,4-Тряметилбензол 1,3,5-Трнметил бензол н-Бутилбензол . . . н-Пентилбензод . . . н-Гексилбснзол . . . н-Гептилбензод . . . х-Октилбензол . . . ^-Нопидбензол . . . н-Децнлбензол . . . н-Ундеиплбензол. . . н-Додецилбензол . . н-Тридецилбензол . . н-Тетрадецилбензол . н-Пентадецилбензол . н-Гексадецилбензод . Д на СН2 группу . . С.НВ стнв ' с8н10 С.Н, ц3 C12Hl? сп C17ii28 С18П30 с19н32 2la C22H3 24,000 17,500 13,917 11,096 10,926 11,064 9,810 9,250 8,092 7,593 7,241 5,527! 4,468 4,241 5,93 2,28 —1,36 —5,01 —8,65 —12,30 — 15,94 — 19,58 —23,23 —26,87 —30,52 —34,15 —37,80 —3,644 30,989 29,228 31,208 29,177 28,405 28,952 32,805 32,738 31,923 30,217 30,281 29,319 27,912 28,172 3158 36,54 38,55 40,56 42,57 44.58 46,58 48,59 50,60 52,61 54,62 56,63 58,64 -f 2,009 31,058 29,335 31,357 29,329 28,554 29,104 32,992 32,931 31,514 30,406] 30,472^ 29,513 28,104 28,369 34,81 3A82 38.87 40,93 42,98 45,03 47,08 49,14 51,19 53.24 55,30 57,35 59,40 2,053 35,008 35,390 39,741 37,883 37,008 37.688,1 43,72 43,96 42.2П 41,05 41,25 40,56 39,02 39,558 47,92 52,29 56,72 61,15 65S58 70,01 74,44 78,88 83,31 87.74 39,242 41.811 48.554 46,852 43,663 48,477 57,646 56,10^ 45,906i 55,099 4fi.72.4J 53,060 54.U5 55,46 53.48 52.20 52.54 52,06 50,39 51,223 61,60 68,41 75,29 82,17 89.06 95,94 102,82 109,70 116,58 123,47 92,17 ! 130,35 96,60 101,03 60,50 67,29 65,02 63.68 A4,16 63,91 62.11 63,237 75,66 84,96 94,34 103,72 113,11 122,49 131,87 141,25 150,63 48,211 55,306 66,921 65,548 64,492 65,604 78,26 79,33 76,78 75,38 76,02 76,01 74,07 52,838 62,236 76,302 75,110 74,006 75,275 57,537 69,255 85,779 84,777 83,6:30 85,058 , 91,48 88,65 87.20 88,00 88,26 86,17 i 102,16 103,74 100,64 99,14 100,10 100,63 98.41 75,4951 87,903 100,443 89,95 j 104,38 118,95 101,76 118.72 113ffi7 133,17 125,58 |147,62 137,49 162.07 135,83 152.84 169,85 186.86 149, Ю ! 176.52 20:i,87 161,31 |190,98 =220,88 2 !28 , | 173,22 ,2U5/i3 185,13 ;219,88 ''2518') 137,23 178,78 144,11 |188,16 160,02 .197,04 '234,33 271,90 169,40 |208,95 !248,78 ''288,91 4,4^1! 6,882 9,382 220,86 !2{tf.23 |305.92 232.77 ;277,G8 '322,93 11,910 14,^51' 17,009 62,270 76,320 95,303 94,494' 90,3071 94,897 114,2 116,06 112,67 111,14 112,26 113,07 110.71 113,045 133.6 153.0 172,6 192,1 211,7 231,3 250,8 270.4 290,0 ; 309,6 329.1 348,7 368,3 19,57 67,02 83,40 104,84 104,23 103,00 104,76 126.2 128,4 124,7 1?3,2 124,4 125,5 123,0 125,67 148,2 J 70,2 192,3 214,4 236,6 258,7 280,8 3U2.9 325,0 347,2 369,3 391,4 413,5 22,12 I 71,79 90,50 114,39 113,99 112,72 114,64 138,3 140,7 136,8 135,2 136,6 138,0 136,4 138,32! 162,8 ! 187,4 212,0 236,6 261,3 286,0 310,6 335.3 360.0 384,7 409,3 | 4Л4 0 45S.7 ¦ 24,671 76,57 97,61 123,95 123,76 122,45 124,54 150,4 153,1 148,9 147,2 148,8 150,6 147.8 150,98 177,4 204,4 2ol,6 258,8 286,1 313,3 3^0,5 367,7 394,9 422,2 449,4 '176,6 503,8 27 2° 81,34 104,71 133,48 133,50 132,15 1Я4.40 162,4 165,4 160,9 159,2 161,0 163,0 160,1 163,60 192,0 221,6 251,4 281,1 'A 10,9 340,7 370,4 400,2 430,0 459,8 489.5 519,3 549,1 29,77
Тавли\\а 55 Логарифм константы равновесия образования lgA'7 алкплбензолов от С6 до С12 *) 12] Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 | 1000 1 1100 1200 ioOO L400 1500 Бензол Метилбензол (толуол) Этилбепзол 1,2-Дпметилбепзол (а) 1,3-Диметтг л бензол (м) 1,4-Дпметплбензол (р) 7^-Пропилбензол . . . Изоиропплбензол . . 1-Метил-2-эти л бензол 1-Метпл-З-этил бензол 1 -Мети л-4- от и л и он зол 1,2,3-Триметплбензол 1,2.4-Триметилбензол 1,3,5-Трпметнлбепзол н-Бутилбензод . . . . н-Пептилиепзол . . . . »-Гексилбепзол . . . . к-Гептилбензол . . . . н-Октплбензол н-Нонилбензол . . . . к-Децилбензол . . . . н-Ундецплбензол . . . н-Додецилбензол . , . н-Тридецнлбензол . . . н-Тетрадецнлбензол . . н-Пентадецилбензол . . tt-Гексадецнлбензол . . Д на CHS группу С6Н6 122,7143 С:Н8 21,4236 ! 22,8750 22,6252 21.3698 22,8528 С8Н10 21.3860 21,3655 20,8202] 20,8011 21,2214 21,046 24,996 22,960 22,149 22,105 ! 21,490 I 20,459 21,2018 ci0ir14 CnI[l6 |с12н18 iJ2 Cl?H34 Cx?Hoe с17п28 С г 911 з 2 Ca3Hs. 24,034 23,992 22,958 22,150 22,198 21,500 20,473 20,6497! 20,6666 25,347 125,359 26.783 28,256' 29,728 31,201 32,673 34Д46 35,619 37,091 38,564 40,036 19,1271 19,3356 21,7132 ?0,6P80 20,2201 20.5912 23,887 24.016 23,090 22,428 22.537 17,1521 18.2752 21,2223) 20,5786! 20,0A51 20,4227 24,018 21.241 23,377 22,816 22,964 22,159 ! 22,754 21,319 I 22,025 21,6131 26,182 28,570 30,991 3Vil2 35-8ЯЗ 141.509 I ^12,982 43,215 1,472б[ 1,4956 26,823 28,319 29,811 31,310 ,„ 32.805 ! 38,254 141,934 84,301 40.^75 44,912 35,797 43,096 47,951 37,292 45,517 50,959 38,788 ! 47,938 | 53,967 40,283 | 50-359 56,975 41,779 52.780 '59,983 55,201, 62,991 22,3891 26,925 29,902 32.U1O 35,918 38,926 2,4210 3,0081 15,0040 17,6574 20,9972 20,4351 20,0693 20,4194 24,222 24,510 23,68^ 23,194 23,371 23,279 22-622 23.0336 27,559 30.916 34,363 37,781 41,198 44,613 48,032 51,450 54,867 58.284 01,702 65,119 68.530 3,417:% 15,0519 17,2671 20,8934 20,4(^6 20,1349 20,4821 24,434 24,768 23,970 23,533 23,733 23,731 23,124 23,5702 28,083 31,770 35,488 39,207 42,925 16,644 50,362 51,080 57,799 61.517 65,238 68,954 72,072 .4,718 14,4345 17,0018 20,8i42 20,5188 20,2172: 20,5638 24,025 24,991 24,218 23,822 24,010 24,110 23,541 24,0136 28,515 32.432 36,380 40,328 44,275 48,223 52,171 56,119 60,067 64,014 67,962 , 71,910 75,858 3,8'.78 13,9716 13,6088 16.8171 16,6794 20,82% 20,8281 20,58« H 20,051 ?y. 20,3077| 20,:Ш9 20,7,'Ш 24,958 ' 25,361 24,621 24,289 24,535 24,712 24,196 20,6545 24,808 25,192 21.437 24,075 24,308 24,436 23,897 24,3904 ^8.885 32,984 37,111 41.245 ^5,375 24,7055 29,198 33,438 37,715 41,992 46,269 i 49,505 150,546 5^,636 57,766 61,896 66,026 70,157 74,287 78,417 4.1303 51,823 59,100 63,377 67.651 7б',208 80.185 4,2770 13,3153 16,5699 20.829 i 20,7081 20,4'Si(>l 20,81281 25,073 25,509 24,780 24.468 24,723 24,942 24,445 21,9678 29.414 33,815 38,210 42,605 40,999 51,394 55,789 60,184 64,579 C8,973 73,368 77,763 82,158 4,3918 13,07?8 12,8717 16.4825 16.4102 20,8:^Я 20.8368 20,8051 20,5853 20,9358 I 20,5296 20,8788 25,188 25,631 24,914 24,620 25.284 25,732 25,027 24,749 24.885 j 25,021 25,110 23,310 21,657 121.839 25,1916|25,3815 29,650 J29,823 34.112 38,605 13,098 47,501 .2.084 56,577 61,070 «5,563 74,549 79,042 83,535 4,4930 34,362 38.938 13,514 18.D90 52,66Г) 57.242 61,818 66,394 70,970 75,516 80.122 84,698 4,5760 12.6971 16.3455 20,83(;2 20,8399 20,6290 20,9808 25,351 25,812 25,119 24,853 25.133 25,150 24,990 25.5390 29,972 31.593 39,215 13,881 48,533 53.185 57.821 62,'w;J> 67,125 71.777 76,113 81,065 85,717 4,6471 Все цифры в таблице со знаком мии\с
Функция теплосодержания (Н—Нс)/Т для идеального газового состояния от 0 до 1300° К, кал/град моль [2] Таблица ой Соединение (газ) Формула Температура, °К 16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Стирол (шшилбензол, фенилэтилен) а-Метилстирол B-феБИл-1-нропен) цггс-р-Метилстирол (цыс-1-фе- нил-1-пропен) ;»/ганс-р-Метилстирол (?пранс—\-фе- нил-1-пропен) (¦-Мет н л стирол л-Метилстирол ?1-Метнлстирол С8Н8 с»н10 16,72 20,3 20,3 19,9 20,3 20,3 20,3 16,79 20,3 20,3 20,0 20,3 20,3 20,3 21,07 25,2 25,2 25,1 25,2 25,2 25,2 25,32 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 29,28 34,6 34,6 34,6 34,6 34,6 34,6 32,92 38,8 38,8 38,9 38,8 38,8 38,8 36,22 42,6 42,6 42,7 42,6 42,6 42,6 39,22 46,1 46,1 46,2 46,1 46,1 46,1 41,95 49,3 49,3 49,3 49,3 49,3 44.44 52,2 52,2 52,4 52,2 52,2 52,2 46,70 54,9 54,9 55,1 54.9 54,9 54,9 48,77 57,3 57,3 57,5 57,3 57.3 57,3 50,67 59,6 59,6 59,8 59,6 59,6 59,6 52,42 61,6 61,6 61,8 61,6 61,6 61,6 Таблица 57 Функция свободной энергии (Zo — H°0)/T для идеального газового состояния от 0 до 1500° К, кал ft pad -.моль*) [2] Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Стирол (винилбензол, фенилэтилен) С8Н8 а-Метилстирол B-фенил-1-пропен) ifwc-?-Метилстирол (г^ис-1-фе- нил-1-пронен) mjcawc-?-Метилстирол {транс-\-фе- нил-1-пропен) о-Метилстирол .u-Метилстирол п-Метилстирол *) Все цифры таблицы со знаком минус. 65.76 71,4 71,4 71,0 71,4 72,8 71,4 65,86 71,5 71,5 71,1 71,5 72,9 715 71,28 78,1 78,1 77,е 78,1 79,5 78,1 76,44 84,2 84,2 83,7 84,2 85,6 84,2 81,42 90,1 90,1 89,6 90,1 91,5 90,1 86,21 95,8 95,8 95,3 95,8 97,2 95,8 90,82 101,2 101,2 100,7 101,2 102,6 101,2 95,26 106,4 106,4 105,9 106,4 107,8 106,4 99,54 111,4 111,4 111,0 111,4 112,8 111,4 103,66 116,3 116,3 115,8 116,3 117,7 116,3 107,61 120,9 120,9 120,5 120,9 122,3 120,9 111,44 125,4 125,4 125,0 125,4 126,8 125,4 115,13 129,7 129,7 129,4 129,7 131,1 129,7 118,68 133,9 133,9 133,5 133,9 135,3 133,9
Энтропия Sc стирола И его гомологов, кал/град моль [2] Таблица 58 Соединение (газ) Формула 298,16 82,48 91,7 91,7 90,9 91,7 93,1 91,7 300 82,65 91,8 91,8 91,1 91,8 93,2 91,8 400 92,35 103,3 103,3 102,7 103,3 104,7 103,3 500 10176 114,2 114,2 113,7 114,2 115,6 114,2 600 Н0,70 124,7 124,7 124,2 124,7 126,1 124,7 Температура, ° 700 119,13 134,6 134,6 134,2 134,6 136,0 134,6 800 127,04 143,8 143,8 143,4 143,8 145,2 143,8 900 134,48 152,5 152,5 132,1 152,5 153,9 152,5 К 1000 141,49 160,7 160,7 160.5 160,7 162.1 160,7 1100 148,10 168,5 168,5 168,2 168,5 169,9 168,5 1200 154,31 175,8 175,8 175,6 175,8 177,2 175,8 1300 160,21 182,7 182,7 182.5 1827 184,1 1827 1400 165,80 189,3 189,3 189,2 18П,3 190,7 189,3 1500 171,10 195,5 195,5 195,3 195,5 196,7 195,5 Таблица 59 Стирол (фенилэтплен) а-Метилстирол B-фепил-1 -пропей) цнг-Р-Мстплстпрол A{нс-1-феппл-1- пропен ш/;<7^-Р-Метнлстирол (транс- 1-фс1- ппл-1-пропен) о-Метплстирол ^-Метилстирол «-Метилстирол CJI« Теплоемкость, Ср° Соединение (газ) Стирол (фенилэтилен) а-Метилстирол B-фенил- 1-пропен) ^uc-?-Метилстирол (цггс-1-фенил-1- пропен) ^ijDrtHC-?-Метилстирол (транс-1-фе- нил-1-пропен) о-Метилстирол .w-Метнлстирол я-Метилстирол Формула С8Н8 [ С9Н10 от 0 298,16 29,18 34.7 34,7 34,9 34,7 34,7 34,7 до 1500 К стирола 300 29,35 34,9 34,9 35,1 34,9 34,9 34,9 400 38,32 44,8 44,8 45,2 44-8 44,8 44,8 500 45,94 53,5 53,5 54,0 53,5 53,5 53,^ и его 600 52,14 60,70 60,70 61,2 60,70 60,70 60,70 гомологов, на.*?град>мо Температура, 700 57,21 66:8 66,8 67,2 66,8 66,8 66,8 800 61,40 71,8 7J.8 72,2 71,8 71,8 71,8 900 64,93 76.1 761 76,4 76,1 76,1 76,1 К 1000 67,92 79,8 79,8 80,0 79.8 79,8 79,8 1100 70,48 82,9 82,9 83,1 82,9 82,9 82,9 1200 72,66 85,6 85,6 85,8 85,6 85,6 85,6 1300 74,54 87,9 87,9 88,1 87,9 87,9 87,9 1400 76,16 89,9 89.9 90,0 89,9 89,9 89,9 1500 77,57 91,6 91,6 91,7 91,6 91,6 91,6
Таблица 60 Соединение Стирол (фенил эти леи) . . . а-Метилстпрол B-феннл-1-про- пен) /{кг-р-Мстплстпрол (?(и с-1-фенил-1-про пен) гн/ктс -р-Мстил стирол (трат - 1-феи ил-1-iipuiic'ii о-Метллстпрол . .w-Метилстпрол ... .... г?-Метп л стирол ¦ Формула cBitk ¦ С.111Л Геплота образования А И f стирола и ею гомологов [2] Температура, СК 0 40,34 33,33 35,33 34,63 33,93 33,73 298,16 35,22 27,00 29,00 28,00 27ДЮ 27,40 300 35,19 26,9 i 28,9 < 27.54 27,34 400 33,83 25,23 27,23 500 32,72 23,80 25,80 С) \ 02 26.53 1 '}5,10 25,83 24,40 24,20 600 31,81 22,66 24,66 23.78 93,96 23,26 23 06 700 31,08 21,73 23,73 22.02 23,03 22,33 22,13 800 30,51 22,99 22.19 900 30,0!) 20/. 5 24 \Ъ 22,29 21.75 21,59 21,39 21.05 20,85 1000 29,83 20,13 22,13 21 45 91.43 ,73 20,53 1100 29,60 10,93 21,93 21,23 20,53 20,33 1200 29,0.'*. 19,00 21,90 20,50 20,30 1300 20,61 19,83 21,83 21,13 ¦Ю,43 20,23 1400 20,63 19,95 21,95 21/-5 20,55 20,35 1500 29,68 19,93 21,93 21,?5 20.5.) 20„V, Таб.щци 61 Свободная энергия образования A Zf стирола н его гомологов, кка.1/мо.гъ [2] Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16! 300 400 500 | 600 700 800 | 900 1000 1100 | 1200 l.'ioo 1400 ! 1500 Стирол (феиилметилеп) . . . а-Метнлстпрол B-феппл-1-про- пен) 7Ш'-р-Метплстпрол (?(?^с-1-фе- ппл-1-иропен) »?у?(^/с-р-Метплстпрол (транг- 1-фенил-1-пронен) о-Метилстирол w-Метилстирол «-Метплстирол с9 40,34 35,33 34,45 34,63 33.93 37,73 51,10 49.84 51,84 51,08 51,14 50,02 50,24 51,20 49,99 51,99 51,23 51.29 50,17 50,39 56,74 57,90 59.90 59,22 29.20 57.94 58-30 62,61 66,20 68,26 67,63 67,56 66,10 66,66 68,67 7185 76,85 76,27 76,15 74,61 75 25 74,87 83,60 85,60 85,07 84,90 83,22 84,00 81,16 87,53 93.92 100,33 92,51 | 101,51 94,51 91,03 93,81 91,99 92,91 103,51 103,08 110,56; 119,53 112,5fi| 121,53 100,77 128,Г,6 130,66 113,19 137,72! 13°,72 112 08 121,20' 130,26. 102,811 111,86 120,83' 129,06! 119.00 126,03 140,82; 155,85 I 148,82! 137,83 130.36 13ЗД2 100.85' 109,76' 118 59J 127,58 136,50- 101,9l! 110,96 119,93 120,06; 138,12 148,36 148,12 145,46 117,22 157.57 157,15 154,35 156,25
Логарифм константы равновесия lg10 A'/ *) [2] Таблица 62 Соединение (газ) ФормуТемпература, а 298,16 1 300 | 400 500 600 700 800 900 I 1000 1100 1200 j 1300 1400 1500 Стирол (фенилэти- : )| а-Метп л стирол B-фе- нпл-1-пропен) . . I H^c-?-Метп л стирол ' С8Ы8 37,4532 37,296;: пеп) трат -?-Метилстпрол {транс-{-ф?1ихлЛ- пропен) о-Метплстпрол . . . w-Метплстпрол . . л ... И С9П10 36.531 37,998 137,440 37,484 36,416 37,874 37,320 37,364 31,0030 31,636 32,729 32,357 32,346 36,548 ,31,658 28,919 |27,178 27,3649 25,0117 28,963 29,837 29,562 27,266 27,994 27,783 29,531 27,739 a(),bbO <tu,D4o -d 1 ,OOO irStMIM I'MtliQ [36,825 .36,708 31,853 29,138 '27.411 23,3762 26,101 26,726 26,560 26,507 25,982 26.22Г) 22,1729 25,272 25,818 21.2543 24,649 25,134 25,687 25,030 25,627 124,965 25,130 124,488 25,381 [ 24746 20,5264 24,162 24,600 24,495 24,446 23,988 2 4.250 19,9330 23,749 24,146 19,415C 23,433 23,797 24,081 23,724 24,007 23,670 23,562 23/236 *) ttce цифры гаоллцы со знаком минус. Термодинамические функции цнклооутена [4] i 23,828 23.506 Таблица во 19,02^5 23.15:1 23,490 23,429 23,352 22,948 18,6705 22,919 23,231 23,159 23,122 22,706 23-220 I 22,981 22,998 22,958 22,896 22,488 22,7Г>5 Т, " К 275,51 298,16 400 500 600 700 800 900 1000 1500 9,91 10,32 12--5О 14.80 17,07 19.20 21,17 22,98 21,64 31,14 51.36 52.66 55,08 59,02 6 J ,92 04,72 67,41 70,01 72,52 83,83 61,77 02,98 Н8-48 73,82 78,99 88.58 92,98 97 15 114,96 14,79 16.03 21,59 26.37 30,30 33,55 36,26 38,57 40,53 46,52
Функция теплосодержания (//°—Нй°)/Т алкплцнклопентанов от С5 до С-^, ка.\Iград - моль |2] Таблица 64 Соединение (га.*) Формула Температура, °К 298,16 300 500 600 70;) 80) ! 900 1000 1100 1200 1300 1400 Циклопеитан Мстилциклопентан Этплциклопентан 1Л -Димети л циклопеитан . . . 1 ,((«<"-2-Диметид1Н1Клопента11 I ,//гу;гтс-2-Диметилц11клопентан 1 ,^мс-3-Диметплциклопентаи Ь/н/мнс-З-Дииетилцпклопелтаи н-Пропилциклопснтан . . . . /<-Бутилциклопентаи ^-Пснтилциклопснтан /f-Гексилциклоиентан н-Гептилциклопентан л-Октилциклопентан N-Нонилциклопентан и-Децилциклопентан . . . . , ^-Ундецилциклопентан . . . и-Додецилциклопентан . . . л-Тридецилциклопентан . . . //-Тетрадецилциклопентап . . л-Пентадецилцпклоиентан . . //-Гексадецилциклопептап . . А на СН., группу 0,11! ciaiiai Ci3H26 С15Н30 С16Пз2 Ci7H34 С18Н36 Cl9H38 С20И40 C21H42 12,07 16,01 19,43 18,66 18,86 18,94 18,94 18,94 22,76 26,09 29,42 32,75 36,08 39,41 42,74 46,07 49,40 52,73 56,06 59,39 62,72 66№ 3,330 12,12 10,09 19,52 18,77 18,05 19,05 19,05 19,05 22,86 26,21 29,55 32,90 36,24 39.58 42,93 46,27 49,62 52,96 56,30 59,65 62,99 66,34 3,344 15,12 19,F8 23,96 23,51 2Ч.6Л 23-71 23,71 23,71 28,02 32,09 36,15 40,21 44,28 48,34 52,40 56,46 60,53 64,59 68,65 72,72 76,78 80,84 4,063 18,52 24.03 28.77 28,59 28.71 28,79 28,79 28,79 33,54 38,32 43,09 47,87 52,64 57,41 62,19 66,96 71.74 76,51 81,28 86,06 90,83 95,61 4,774 21-98 28.17 33 55 33,63 33,71 33,77 33,77 33,71 38,99 44,43 49,87 55,31 60,74 66.18 71,62 77,06 82,50 87,94 93,38 98,82 104,26 109,70 5,439 25,29 32,09 38,13 38,32 38.38 38,42 38,42 38,42 44,19 50,25 56,32 62,38 68,44 74,50 80,56 86,63 92,69 98,75 104,81 110,87 116,94 123,00 6,062 28,40 .45,75 42.37 421L '12.70 42.68 42,68 42,68 4901 55,66 62,30 68,94 75,58 82,23 88,87 95,51 102,16 108,80 115,44 122,09 128,73 135-37 6,643 31,29 39.15 46,34 46,69 46.69 46,69 46,69 46,69 53.52 60,69 67,87 75.04 82,22 89,40 96.57 103,75 110,92 118,10 125,28 132,45 139,63 146,80 7,176 33,97 42,28 49.98 50,38 50,36 50.34 50,34 50.34 57,64 65,31 72.97 80.63 88,30 95,96 103,62 111,28 118,95 126,61 134,27 141,93 149,60 157,20 7,663 36,46 45.18 53,37 53,77 53.73 53,69 53.69 53,69 61,48 69,59 77,71 85-82 93.93 102,04 110.15 118,27 126,38 134,49 38,75 47-87 56,50 56,92 56.82 56.82 56.82 05,03 73.56 82,08 90,61 99,14 107.67 116,20 124,72 133,25 141,78 142,60 i 150,31 150,71 i 158,84 158,83 166,94 8 112 167,36 175,89 8,528 40,87 50,34 59,37 59,78 50 72 59.68 .7ЛН 59.68 63,28 77,19 86,09 65,00 103,91 112.82 121,73 130,63 139,54 148,45 157,36 166,27 175,17 184,08 8,908 42.83 52,62 62,05 62,42 62/^6 62,30 62,30 62.30 71 31 | 80,57 89.82 99,08 108,34 117,60 126,86 136,11 145,37 154,63 163,89 173,15 182,40 191,66 9,258
Таблица 65 Функция свободной энергии (Zo—H0°)/T для идеального газового состояния от 0 до 1500° К, кал/град • моль [2] *) Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Циклопентан Метилциклопентан Этилциклопентан 1,1~Диметилциклопеыта1Т . . . 1 ,^ис-2-Диметилциклопентан 1,т/>анс-2-Димет11Лциклопеитан 1,1^с-3-Диметилцнклопентан 1,;л/>аис-3-Диметилцпклопентан н-Пропилциклопентап . . . . *-Бутилциклопентан л-Пентилциклопентан . . . . н-Гексилциклопентан /у-Гептилциклопептан . . . . н-Октилциклопентан н-Ноиплциклопептап // Децилциклопентан н-Ундецнлцпклопситаи . . . . и- Д о доцн л цик л он ол та п . . . . и-Тридецплциклопентан . . . . »/-Тстрадецилциклопентап . . . /v-Псптадецилциклопентан . . //-Гексадецилциклопеытан . . А на СНо группу &10 С,Н12 С.Н„ с»н18 с,.нй С 12^2 4 CiaIIM Ci4H,8 C15I130 с16н32 с17н34 Ci8H36 С19Н38 57,93 65,23 70,99 67,21 68,65 68,73 68,73 68,73 76,97 82,95 88,93 94,91 100,88 106,86 112,84 118,82 124,80 130,78 36,76 142,74 H8J2 154,70 5,979 58,00 65,33 71,12 67,36 68,81 68,87 68,87 68,87 77,12 83,12 89,12 95,12 101.12 107,11 113,11 119,11 125,11 131,11 137,11 143,11 149,11 155.11 5,999 61,88 70,45 77,44 73,36 74,91 75,01 75,01 75,01 84,50 91,56 98,62 105,68 112,74 119,81 126,87 65,62 75,33 83,41 79,14 80,71 80,81 80,81 80,81 91,45 99,50 107,54 115,58 123,62 131,67 ,139,71 133,93 147.75 140,99 |l 55,80 148,05 155,11 162,17 169,23 176,29 7,061 163,84 171,88 179,93 187,97 196,01 8,043 69,30 80,07 89,14 84,72 86,35 86,45 86,45 86,45 98,11 107.08 116,05 125,02 133.99 142,96 151,93 160,90 169,87 178,84 187,81 196,78 205,75 214,72 8,970 72,95 84,72 94,72 90,28 91,91 92,03 92,03 92,03 104,58 114,43 124,29 134,14 144,00 153,86 163,71 173.57 183,42 193,28 203,14 212,99 222,85 232,70 9,856 76,52 89,26 100,16 95,75 97,36 97,54 97,54 97,54 110,86 121,57 132,28 142,98 153,68 164,39 175,10 185,80 80,04 93,68 105,37 101,02 102,65 102,79 102,79 102,79 116,89 128,40 139,92 151,43 162,95 174,47 185,98 197.50 196,50 209,01 207,21 217,92 228,62 239,32 220,53 232,05 243,56 255,08 250,03 266,59 10,705 11,516 83,48 97,97 110,44 106,13 107,76 107,90 107,90 107,90 122,74 135,04 147,34 159,64 171,94 184,23 196.53 208,83 221J3 233,35 245.73 258,03 270,33 282,63 12,299 86,84 102,13 115.33 11105 112,70 112,84 112,84 112,84 128,38 141,44 154,49 167,54 180,60 193,65 206,70 219,75 232,81 245,86 258,91 271.97 285,02 298,07 13,053 90,13 106,18 120,09 115,87 117,50 117,64 117,64 117,64 133,87 147,65 161,43 175,21 189,00 202,78 216,56 230,34 244,12 257,90 271,68 285,46 299,24 313,02 13,781 93,31 110,08 124,72 120,51 122,12 122,26 122,26 122,26 139,20 153,67 166,15 182,63 197Л0 211,58 226,06 240,54 255,01 269,49 283,97 298,44 312,92 327,40 14,477 96,40 113,89 129,12 125,04 126,63 126,77 126,77 126,77 144,27 159,42 174,57 189,72 204,88 220,03 235,18 250,33 265,48 280.63 295,78 310,93 326,08 341,23 15,151 *) Все цифры таблицы со знаком минус.
Энтропия*.!?^ алкплцнклопентанов от С5 до С21, кал 11 рай • моль [2] Таблица 66 Соецпимпн1 (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 ! 90U 1000 I I i 1100 1200 1300 1400 1500 Цик допей таи Метилцпклопептап Этилциклопонтан 1Л-Дпметплипклопептан 1, ??//)« нс-2-Диметп л цпклопеи тан 1 ,цис-3-Диметцлцпклопептап 1 ,?пранс-3-Диметилциклопентап н-Пропплциклопентап к-Бутилцпклопентан н-Пентилциклопентан н-Гексилциклопентан н-Гептплциклопентаа н-Октилцнклопснтап к-Нонилциклопентап . . . . н-Децплцпклопентаи .... н-Ундецплциклопентап . . . , н-Додецплцпклопентап . . . н-Трпдецилцнклонентап . . . н-Тетрадецилцпклопснтан . . н-Пентадецилцпклопептап . . н-Гексадецплцнклопентан . . Л на СИ2 группу с5п] сйи1б с9н1й СюН'20 С15Н3 70,00 81,24 90,42 85,87 87-fil 87,67 87,67 87,67 99,73 109,04 118,35 127,66 136,96 146,27 70,12 81,42 90,64 86.13 87,76 87.92 87,92 87,92 99,98 109,33 118,67 128,01 137,36 146,70 77,00 90,33 101,40 96,87 1107,73 98,54 |109,42 81,14 99,36 112.18 91,28 108,24 4 I 155,58 1156,04 98,72 98,72 98,72 112,52 123,65 134,77 145,90 157,02 168,14 179,27 164,89 ,o 174,20 165,38 190,39 109,60 109,60 109,60 125,00 137,81 150,63 163,45 176,27 189,08 201,90 98.24 116,81 122,69 J132.85 118,35 1128,60 120.06 1130,29 120,22 1130,45 120,22 130,45 101,92 125,01 142,53 111,33 132.83 151,71 120,22 137,10 151,51 165,92 180,33 194,73 209,14 223,55 214,72 J237.96 252,37 174,73 201,52 227,53 212,64 1240,35 266.78 223,713 253,17 C17II31|183,51]184,O7 Г И 11Q9 ^9 ' 1Q'3 L\ С19ИЗЙ1202ДЗ 1203,76 234,89 265,98 C20II40 211,44 1212,10'246,01 278,80 220,75^221,44 257,14 291,62 9,309i 9,343 11,124 12,817 281,19 295,60 310,01 324,42 14,409 130,45 148,77 164,69 180,60 196,52 212,44 228,36 244,28 260,19 276,11 292,03 307,95 323,87 339,78 355,70 138,39 J 17,71 140,06 149.34 140,22 140,22 140,22 159,88 177,23 194,57 211,92 229,27 246,62 263,97 '282,55 300,15 149,48 149,48 149,48 170,40 189,09 207,79 226,48 245,17 117,45 140,25 160,42 156,51 158,12 158.24 158,24 158,24 180,38 200,34 220,31 240,27 260,23 123,30 147.31 128,88 154,05 263,86 1280,19 Ш,70:176,59 164,82 172,79 166,43 |l71,36 166,53 j 174,46 166,53 1174,46 166,53 189,87 211,03 232,19 253,36 274,53 295,69 174,46 198,90 221,21 243,52 265,83 288,14 310,44 281,31 1301.25 298,66 1319,94 316,01 1338,63 320,12 340,08 360,04 316,85 332,75 338,02 [з55.06 359,19 377,37 333,36 :357,32 i380,00 176,01 399,96 350,71 368,05 |385,40 394,71 413,40 15,918 117,348 !l8,692 419,93 t39,89 380,35 Ю1.51 '422,68 443,85 465,01 19,962 ]21,165 399,68 421,99 4,30 466,61 488,92 22,309 134,18 160,42 184,09 180,29 181,84 j 181,94 181,91 181,94 207,17 230,86 254,25 277,63 301,01 324,40 347,79 371,17 394,55 417,94 441,33 ,464,71 '488,09 511,48 '23.385 139,23 166.51 191,17 187,46 188,99 189.07 189,07 189,07 215,58 239,99 264,40 288,81 313,22 144,07 172,37 197,99 194,38 195.89 195,97 195,97 195,97 223,37 248,75 274,13 299,51 324,89 337,62 I 350,27 362,03 i 375,65 336,11 410,85 435,26 459,67 '484,08 1508,49 532,90 24,409 101,03 426,41 451,79 477,17 502,55 527,93 553,31 253,80
Теплоемкость Гр° алкилциклопентанов от С5 до С21, кал/град • моль [2] Таблица 67 Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Циклопентап ДТетилциклопентаы Этилциклопентан 1,1-Диметилцпклопеытан . . , 1 ,цыс-2-Дпметилцпклопеитан 1 ,??г^йно-2-Дпметплциклопентан 1 ,цггс-3-Диметилциклопеитан ^т^анс-З-Диметнлцикдопентан н-Пропилциклопентан н-Бутплциклопентан н-Пентилциклопентан . . . . ?(-Гексилциклопентан н-Гептилцпклопеитап н-Октилциклопентан н-Нонилцпклопентан н-Децилцпклопептан н-Ундецилциклопентан . . . . н-Додецилцпклопснтан . . . . н-Тридецилциклопентан . . . . н-Тетрадецилциклопентан . . . н-Пентадецилциклопентаи . . . н-Гексадецилцнклопентан . . , А на СНо группу С5И10 С6Н12 С7Н14 C15II3 19,82 | 26,24 31.49 31,86 32,06 32,14 32,14 32,14 36,96 42,42 47,89 53,35 58,82 64,29 69,75 75,22 80,68 86,15 91,62 97,08 102,55 108,01 5,466 19,98 26,46 31,75 32,16 32,34 32,44 32,44 32,44 37,24 42.74 48,23 53,73 59,22 64,71 70,21 75,70 81,20 86,69 92.18 97,68 103,17 108,67 5,494 28,24 36,11 43,89 43,55 43,67 43,71 43,71 43,71 50,83 57.77 64.71 71,6П 78,60 35,86 44.94 5:mn» 54,01 54,03 54,03 54,03 54,03 61,28 6П.Л2 77,77 86,01 94-26 | 85,54 102,51 ' 92.48 |l 10,75 99,42 106,36 113,30 120,24 119.00 127,24 135,49 143,74 127,18 Il51,98 134,12 141,06 6.Я41 160,23 168,47 8,246 42,36 52,43 61,70 62,78 62,72 62,66 ! 62,66 j 62,66 ! 71,04 i 80.38 I 89,73 ; vhj,07 108.41 117.75 127,09 136.44 145,78 155,12 164,46 173,80 183.15 192,49 9,342 47,81 58,68 52,44 64,00 69,02 i 75.22 70,08 j 76,18 69.92" 75,98 69,88, 75,84 69,88 | 75,84 69 88 ! 75,84 79,30 89 57 99,85 86,28 97,35 108,42 110,12 ! 119,48 120,40 130,54 jl30,68J141,61 ! 140,95 |152,68 151,23 161 50 171,78 182,06 192,33 202.61 212,88 163,74 174,80 185,87 196,94 208,00 219,06 230,13 10,276 111,065 56,37 68.53 80,54 81,38 81,14 80,98 80,98 80,98 92,29 104,03 115,78 127,52 139,27 151*02 162,76 174.51 186,25 198,00 209,75 221,49 233,24 244,98 11,746 59,75 72,44 85,16 85 83 85,57 85,43 85,43 85,43 97,5 109.8 122.2 134,5 146.8 159.2 171,5 183,8 196,2 208,5 220,8 233,2 245,5 257,8 12,33 62,68 75,82 89,11 89,62 89,38 89,24 89,24 89,24 102,0 114,8 127,6 140,5 153,3 166,1 179,0 191.8 204,6 217.5 230,3 243,2 256,0 268.8 12.84 65,18 78,72 92,51 92,89 92,65 92.51 92,51 92,51 105,8 119,1 132,3 145,6 158,9 172,2 185,4 198,7 212,0 225,3 238,6 251,8 265,1 '278,4 | 13,28 69,24 83,43- 98,02 98,19 97,97 97.85 97,85 J112.0 126,0 67,36 81,24 95.47 95,75 95,51 95,39 95,39 95,39 109,1 122,8 136,4 1150.1 J154.O 'l63,8 j167,9 181,9 195,9 209,9 223,9 237,8 251,8 265,8 279,8 293,8 70,89 85,35 100.23 100,31 100,11 100,0] 97,85 1100,01 100.01 114,5 128,8 .177,4 191.1 204,7 218,4 232,0 245,7 259,4 273,0 1286,7 140,0 1143,0 1157,3 171,6 185,8 200,1 214,4 228,6 242,9 257,2 271,5 285,7 300,0 14,27 13,66 13,98
Теплота образования Д 11 f алкплцпклопентанов от С6 до С21 и циклопентена, кнал/мо.гъ [2] Таблица 6S Соединение Формула Температура, °К 298,16 300 400 20,80 28,07 33,29 35,92 33.84 35,54 34,80 35.34 38,64 43.79 49,04 54,29 59,55 64,80 70,05 75,30 80,55 85,81 91,06 96,31 101,56 106,81 5,97 5,252 500 22,67 30,11 35,60 38,14 36,05 37.75 37,01 37,55 41,21 46.62 52,13 57.63 63,14 68,65 74,16 79,66 85,17 90,68 96.18 101,69 107.20 112,70 4,43 5,507 600 24.12 31.68 37,40 39,79 37.72 39.41 38,67 39,21 43,20 48,81 54,52 60,23 65,93 71,64 77.35 83,06 88,77 94,47 100,18 105,89 111,60 117,31 3,20 5,708 700 800 900 26,61 34,29 40,25 42,39 40,36 42.09 41.35 41,89 46,34 52,26 58,26 64,26 70,27 76,27 82,27 88,27 94,27 100,28 106,28 112,28 118,28 124,28 0,96 6,002 1000 26,91 34,58 40,54 42,59 40,58 42,33 41,59 42,13 46,7 52,6 58,6 64.6 70,7 76,7 82.7 88.7 94.7 100,8 106,8 112.8 118.8 124.8 0,62 6,02 1100 1200 1300 1400 Циклопентан Метилциклопентая . . . . , Этилциклопентан 1,1-Диметилциклопентан w 1-цис-2-Диметплцпклопентан 1-транс-2-Диметилпиклопен- тан l-ifac-3-Диметилциклопентан 1Д тан н-Пропилциклопентан . . н-Бутилциклопентан .. н-Пентилциклопентан .. н-Гекси л циклопентан . . н-Гептилциклопентан .. н-Октилциклопентан .. н-Нонилциклопентан .. н-Децилциклопентан . . н-Ундецилциклопентан . н-Додецилциклопентаи . н-Тридецилциклопентан . н-Тетрадецилциклопентан н-Пентадецилциклопентан и-Гексадецилциклопентан Циклопентен Д на СН2 группу с5н10 свн12 С7Н 14 С8Н1в Cr>HJ4 С13Н26 С14Н28 С15Н30 Ci&H38 С20Н40 с,нв 10,68 16.62 20.23 22,69 20,66 22,39 21,65 22,11)! 23,98 I 27,52 I 31,16 34,81 38,45 42.10 45,74 49,38 53,03 56,67 60,32 63,96 67.60 71,25 13.76 3,644 18,46 25,50 30,37 33,05 30,96 32,67 31,93 32,47 35,39 40,22 45,15 50,07 55,00 59,92 64,85 69,78 74,70 79,63 84.55 89,48 94,41 99,33 7,87 4,926 18,50 25,54 30,43 33.10 31,01 32,72 31,98 32,52 35,45 40,29 45,22 50,15 55,09 60,02 64,95 69,88 74,81 79,75 84,68 89,61 94,54 99,47 7,83 4,932 25,25 32,88 38,72 41.04 38,96 40,67 39,93 40,47 44,67 50,43 56,28 62,14 67,99 73,85 79,70 85,55 91,41 97,26 103,12 108,97 114,82 120,68 2,22 5,854 26,06 33,74 39,67 41,91 39.83 41.58 40,84 41,38 45.72 51,56 57.51 63,46 69,40 75,35 81,30 87,25 93,20 99,14 105,09 111,04 116,99 122,94 1,49 5,948 27,01 34,65 40,54 42,55 40,57 42,35 41,61 42,15 46,6 52,6 58,6 64,6 70,6 76,6 82,6 88,7 94,7 100,7 106,7 112,7 118,7 124,7 0,42 6,01 26,97 34,52 40,34 42,29 40,33 42,11 41,37 41,91 46,4 52,3 58,3 64,2 70,2 76,2 82,2 88.1 94,1 100,1 106,0 112,0 118,0 123,9 0,36 5,97 26,81 34,30 40.03 41,94 39,99 41,78 41,04 41.58 46,0 51,8 57.7 63,6 69,6 75,5 81,4 87,3 93,2 99,2 105.1 111,0 116,9 122,8 0,36 5,92 26,57 33,97 39.56 41,49 39,54 41,36 40,62 41,16 45,5 51,3 57,2 63,0 68,8 74,7 30,6 86,4 92,2 98,1 104.0 109,8 115,6 121,5 0,44 5,85
Свободная »нергия образования AZ* алкилцнклопентанов от С8 до С?1 и циклопентена, ннал/моль [2] Таблица 69 Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Циклопентан Метилцпклопентан . . . Этилциклопентан . . , 1,1-Дпметилциклопептан 2Д тан 1-7п/)анс-2-Диметил циклопентан 1-цис-З-Димстилциклопен- тап 1-т/)йнс-3-Д и мети л циклопентан м-Пропилциклопентан н-Бутилциклопентан , . н-Пентилциклопентан н-Гексплциклопентан н-Гептилциклопентан н-Октилциклопентан н-Нонилциклопентан н-Децилциклопентан . . н-Ундецилциклопентан . н-Додецилциклопеятан . н-Тридецилциклопентан «-Тетрадецилциклопептан н-Пентадецилциклолентан н-Гексадецилциклопентан Циклопентея Д на СН2 группу . . . 510 C?H12 С7Н14 ia2 С14Н2 je38 G20II40 C21H42 СБН8 —10,68 —16,62 —20,23 —22,69 —20,66 —22,39 —21,65 —22,19 —23,98 —27,52 —31,16 —34,81 -38,45 —42,10 —45,74 —49.38 —53,03 —56,67 —60,32 —63,96 —67,60 ! —71,25 13,76 -3,644 + 9,23 + 8,55 Ч-Ю,66 + 9,33 + 10,93 + 9.17 + 9,91 + 9,37 +12,56 +14,67 +16,68 +18,69 +20,70 +22,71 +2472 +26,72 +28,73 +30,74 +32,75 -»-34,76 +36,77 +38,78 26,48 +2,009 9,40 8,76 10,91 9,58 11,18 9,42 10,16 9,62 12,85 15,01 17,06 19,12 21,17 23,22 25,28 27,33 29,38 31,43 33,49 35,54 37,59 39,65 26,60 2,053 19,06 20,59 25,08 24,26 25,67 23,90 24,64 24,10 29,41 33,94 38,37 42,80 47,23 51,66 56,10 60,53 64,96 69,39 73,82 78,25 82,68 87,11 33,14 4,431 29,25 33,00 39,91 39,58 40,83 39,04 39,78 39,24 46,68 53,67 60,55 67,43 74,32 81,20 88,08 94,96 101,84 108,73 115,61 122,49 129,37 136,25 40,12 6,882 39,78 45,78 55,15 55,34 56,39 54,60 55,34 54,80 64,42 73,91 83,29 92,67 102,06 111,44 120,82 130,20 139,58 148,97 158,35 167,73 177,11 186,49 47,37 9,382 50,52 58,79 70,63 71,29 72,17 70,36 71,10 70,56 82,43 94,45 106,36 118,27 130.18 142,09 154,00 165,91 177,82 189,73 201,64 213,55 225,46 237,37 54,82 11,910 61,40 71,93 86.26 87,33 88,07 86,19 86,93 86,39 100,60 115.16 129,61 144,06 158,51 172,96 187,42 201,87 216,32 230,77 245,22 259,67 274,12 288,57 62,3? 14,451 72,37 85,17 102,06 103,51 104,08 102,22 102,96 102,42 118,95 136,07 153,08 170,09 187,10 204,11 221,12 238,12 255,13 272,14 289,15 306,16 323,17 340,18 70,02 17ЮО9 83,38 98,46 117,89 119,75 120,15 118,27 119,01 118,47 137,3 157,0 176,6 196,1 215,7 235,3 254.8 274,4 294,0 313,6 333,1 352,7 372,3 391,8 77,72 19,57 94,41 111,77 133,76 136,02 136,23 134,34 135,08 134,54 155,7 177,9 200,0 222,1 244,3 266,4 288,5 310,6 332,7 354,9 377,0 399,1 421,2 443,3 85,44 22,12 105,43 125,08 149,61 152,24 152,31 150,41 151,15 150,61 174,2 199,0 223,7 248,4 273,0 297,7 322,4 347,1 371,8 396,4 421,1 445,8 470,5 495,2 93,17 24,68 116,47 138,41 165,44 168,48 168,42 166,50 167,24 166,70 192,6 219,9 247,1 274,3 301,6 328,8 356,0 383,2 410,4 437,7 464,9 492,1 519,3 546,5 100,9 27,22 127,48 151,68 181,36 184,62 184,43 182,50 183,24 182,70 211,2 241,2 271,0 300,7 330,5 360,3 390,0 419,8 449,6 479,4 509,1 538,9 568,7 598,4 108,6 29,77 198,55 229,4 261,8 294,1 326,4 358,8 391,1 423,4 455,7 488,0 520,4 552,7 585,0 617,3 649,6 116,3 32,32
Логарифм константы равновесия образования Ig Kf Соединение (га;*; Формула Темпера 298,16 300 400 500 600 Циклоиоитан Метилцикл^шеш'сШ .... Этилциклопоитап .... 1,1-Диметилциклопептаи 1,^ыс-2-Диметилциклопоитаи 1,/й/мтс-2-Диметилциклонеи- тан i ,^ыс-3-Ди мети лци клонен тан 1,т/>а/и;-3-Диметнлциклог1еи- таи w-Проиилциклоиентаи . . w-Сутилциклопептаи . . . 'А-Пентилциклоыентап . . м-ГексилциклоЫкНтан . . . /i-Геытилциклоыептан . . . w-Октилциклопептан . . . м-Нонилциклопсптан . . . w-Децилциклолептаи . . . «-Ундецилциклоыептан . . н-Додецилциклопентан . . /t-Тридецилциклопентан . . /А-Тетрадецилдиклоыентап . д-Пептадецилциклопептац «-Гексадецилциклоыептан . Циклонентен Л па С И о группу С5Н10 ! —6,7643 CeIIla I —0,2049 -7,8136 ! -6,8372 1 -8,0107 —6,8490 -6,3801 —10/. 144 -11,250 C.'Ui" Ci7ll3, С-20И4» —7,9178 -13702Г -6,9791 ^ —13,255 —8,1413 -14,0255 —6,7224! -6f865l! —13,056 —7,2648 —7,4042 -13/t(>0 —6,8690 —У,20В -10,753 —12,226. —13,698: -15,171 —16,643 -18,116 -19,588 -21,064 -22,534 -24-OOfi -25,470 -20,952 -28,421 -19,410 -4,4726 -7,0108 —9,361 -10,935 -12/.Ж) —13,926 -15,121 -16,917 -18,413 —19,908 -21,404 -22,899 —21,395 -25,891 —27,346 -28,882 —19,378 —1/i956 -13,1657 —16,069 -18,511 —20,965 —23,388 -25,807 -28,228 —30,619 —33,070 —35,491 -37,912 —40,-Ш — 12-751 —15,175 —47,596 —18,107 —2/.21О ^12,7851 — 14,4250 -17,4444 -17,3002 —17,8145 —17,0618 -17,3882 -17,1521 -20,404 -2Vi59 —26,467 -29,475 —32,483 -35,491 —38,499 -41,507 -44,516 -47,524 --50,532 53,540 -50.5Л8 -59,556 -17,536 —3,0081 —14,4897 —16,6770 —20,0881 —20,1566 —20,5399 —19,886. —20,1561 —19,9594 —23,465 -26,921 —30,339 —33,756 —37,173 —40,591 -44,008 -47,425 -50,824 -54,260 -57,677 -61,094 —E4,512 -67,929 -17,254 —3,4173 Функция свободной инергии (Z°— Н°)/Т для идеального газового Соединение (газ) Формула 298,16 300 400 Темпера 500 Ци клонен той 1-Метилциклопептоя З-Метилциклопептан 4-Метилциклопеитан . . . . 1,2-Диметилциклопентан . . . 1,3-Диметилциклопента» . . \ ,4-Диметилциклопептан . . . 1,5-Диметилциклопеытаи . . . 3,3-Диметилциклопеитан . . 3,цис-4-Диметилциклопептан . 3,т/>анс-4-Диметилциклопентаи 3,цис-5-Диметилциклоиентан . 3,транс-5-Диметилциклоыентак Циклогексен С6Н 6На С7Н12 57,62 63,1 64,4 64,1 65,8 68,5 69,5 68,5 66,1 69,0 69,2 67,0 67,0 60,29 57,69 63,2 64,5 64,2 65,9 68,6 69,7 68,6 66,2 69,1 69,4 67 1 61,1 (Ю,38 61,57 67,9 69,2 68,8 71,8 74,3 75,4 74,3 71,7 74,7 75,0 72,8 72,8 64,96 64,82 72/i 73,6 73,2 77,3 79,8 80,8 79,8 77,0 80,1 80,4 78,2 78,2 69,43 *) Все цифры таблицы со знаком минус.
алкилциклопентанов от C? до С21 и циклопентена [2] Таблица 70 тура, °К 700 —15,7722 —18,3549 —22,0514 —22,2561 —22,5337 —21,9662 —22,1972 —22,0286 —25,73« —29,488 —33,207 —36,925 —40,643 —44,362 —48,030 —51,799 —55,517 —59,235 —62:954 —66,672 —70,391 —74,109 —17,115 —3,718/, 800 —16,7736 —19,6492 —23,5735 —23,8567 —24.0595 —23,5465 —23,7487 —23,6011 - 27,492 -31,471 —35,429 —39,367 —43,315 —47.2КЗ —51,210 —55,158 - 59,106 - 63,054 —67,002 - 70,949 -74,897 —78,845 —17,038 -3,9478 900 —17,5731 —20,6813 —24,7832 —25,1361 —25 2729 —21,8213 —25,0009 —21,8698 —28,885 —.43,042 —.47,172 —41,302 -45,43.4 —49,563 -53,693 -57,824 -01,951 —06,084 • -70.215 —7/.,345 -78,475 —82,606 —17,003 —4,1303 1000 — J 8,2238 —21,5189 —25,7645 —26,1704 - 26,2579 —25,8483 —26,0101 - 25,8921 - .-.0.006 - 34.312 -38,589 -12,866 —47,143 -51,420 —55,697 —59,974 - 64,251 - 08.528 - -72,805 —77,082 - 81,359 —85,636 — 16,985 - 4,2770 1100 -18,7571 —22.2064 —26,5753 —27,0236 —27,0664 —26,6914 —26,8384 —26,7311 —30.934 —36,345 —39,740 —44,135 —48,529 —52.924 -57,319 - (И,714 —60,109 —70,503 —74,898 —79,293 -83,688 — 88,08:i —10,975 —4,3948 1200 - 19.2005 —22.7795 -27,2473 - 27,7258 --27,7393 —27,3930 —27,5277 - -27.4294 - 31,726 36,242 - 40,735 - -45,228 -49,721 М.214 Г.8,707 -63.200 -67,693 72,186 —7E.679 —81,172 —85,665 —90,158 —10,9E8 —4,4930 1300 -19.579S ¦ 23,2694 -27,8126 —28.3238 28.3132 -27.9912 —28,1156 - 28,0248 32,379 - :'»6,968 - 11,544 — 46,120 - 50,696 —55,272 - 59,848 --61,424 - (;9,000 -7:5,576 -78,152 - 82,728 - 87,304 -91.880 —16,963 —4.5760 1400 —19,9002 -23,6775 - 28,3112 -28,8208 -28.7903 28,4890 —28,604E —28,5203 - -32,969 -37,652 --42,304 -46,941 - Г) 1,593 - 50,245 —60,881 -65,533 - 70.185 - 74,837 79,473 —81,125 — 88,777 -93,413 —16,953 —16471 1500 —20,1753 —21,0218 —28,7302 —29,2335 -29,1818 —28,8986 - 29,0064 -- 28.9278 —33,423 -38,144 - 42,853 -47,5E2 -52,271 —56,980 —61,689 —66,398 -71,107 —75,816 —80.525 - 8П.234 —89,943 —94.652 —10.945 —4,7090 состояния от О до 1500° К, чсал/грао -моль*) [2J Таблица 71 тура, °К 800 900 1000 1100 1200 E8.18 76,7 77,9 77,5 82,6 85,1 86,1 85,1 82,2 85,4 85,7 83,5 83,5 73,84 71,46 80.9 82,1 81,7 87,7 90,2 91,2 90,2 87,3 90.5 90,8 88,6 88,C 78.16 74,67 85,0 86,2 85,8 92.7 95.2 9E,2 95,2 92,3 95,5 95,8 93,6 93,6 82,38 77,80 89,0 90,2 89,8 97,5 100,0 101,0 100,0 97.1 100,3 100,6 шл 98,1 86,49 ! 80,85 92,8 94,0 03,6 102,1 104.6 105.0 104,6 101,7 104,9 105,2 103.0 103,0 90,48 83,81 97,7 !O,3 106,6 109,1 110,1 101),1 106,2 109,4 109.7 107,5 107,5 94,36 8E,70 100,2 101.4 100.9 110.9 113,5 114,4 113,4 110.fi 113.8 114,1 111.9 111.9 98,12 8!),50 103,8 104.9 104.4 115.1 117.7 118,6 117,6 114,9 118,0 118.3 116,1 116,1 101,75 02,23 107,1 108,3 107,8 119,2 121,8 122,7 121,7 119.0 122,1 122.4 120,2 120,2 105,27 94.87 110.4 111.« 1U,1 123,2 125,8 126,7 125,7 123,0 126,1 126,4 124,2 124,2 108,68
Энтропия S° ал кнлц и клопентенов С6, Сб, С7 и цнклогексена, кал/град • моль [2] Таблица 72 Соединение Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Циклопентен 1-Метилциклопентен З-Метилциклопентан 1,2-Диметилпиклопентен . . . 1,3-Диметилциклопентен . . . . 1,4-Диметилциклопентен . . , . 1,5-Диметилциклопентен . . . 3,3-Диметилциклопентен . . . 3,цис-4-Диметнлциклопгнтен . . 3, транс- 4 -Диметилциклопентен 3,цис-5-Димегилциклопентен . . Э,тпранс-5-Диметилциклопентен Цнклогексен С5Нв СвНю с7н13 СвН10 69,23 78,0 79,0 84,0 86,4 87,3 86,4 83,1 86,4 86,8 84,6 84,6 84,27 69,34 78,2 79,2 84,2 86,6 87,7 86,6 83,3 86,6 87,1 84,8 84,8 74,43 75,49 86,2 87,3 94,3 96,6 97,6 96.6 93,2 96,6 97,1 94,9 94.9 83,U6 81,80 94,4 95,4 104,3 106,6 107,5 106,6 103,2 106,6 107,1 104,9 104,9 91,63 88,08 1,3 103,4 113,9 116,3 117,2 116,2 112,9 116,4 116,8 114,6 114,6 100,04 94,17 109.9 111,1 123,0 125,5 126,4 125,4 122,3 125,7 126,0 123,8 123,8 108,09 100,03 117,2 118,4 131,8 134,3 135,2 134,3 131,3 134,6 C4,8 132, R 132.6 115,73 105,62 124,2 125,4 140,1 142,6 143,5 142,6 139,8 143,0 Pi 3,2 141.и Hl,о 122,96 110,94 130,7 132,0 147,9 150,4 151,3 156,4 147,7 150,9 151,1 148.9 148 9 129,81 116,00 137,1 138,2 155,4 157,9 158,8 157,9 155,3 158,4 158,6 156,4 156,4 136,30 120,83 143,0 144,2 162,4 165,1 165,9 164,9 162,6 165,5 165,7 169,5 I63,o 142,4b 125,42 148,6 149,9 169,1 171,8 17 2,6 171,6 169,5 172,2 172,4 170,2 170.2 I'i8.28 129,80 154,0 155,3 175,5 178,2 179,0 178,0 176,0 178,6 178,8 176,6 176,6 153,82 133,97 159,2 160,4 181,6 184,3 185,1 184,2 182,1 184,8 185,0 182,8 182,8 159,10 Теплоемкость С° алкилциклопеитенов и ц и клогексеыа, к* а л/ град - мо,гъ [2] Таблица 73 Соединение Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 49 60 61 61 72 IS 72 72 74 73 7 3 73. 7 3, 63, 11 9 1 1 7 0 9 9 3 5 2 2 0 34 ! 1000 51 64 64 64 76, 76, 76, 76, 78, 77, 77, 77, 77. 66, 94 3 5 4 7 9 8 8 3 4 1 1 1 62 1100 1200 56,45 69,7 69,9 69.8 83,1 83,2 83,1 83,2 84,5 83,6 83,3 33,3 33.3 71,85 1300 58 71 72 71 85 85 85 85 86 86 85 85 85, 73 ,24 ,9 0 9 6 7 6 7 9 1 8 8 8 92 1400 59,79 73,8 73,9 73,8 87,9 87,9 87,8 87,9 89,0 88,2 88,0 88,0 88,0 75,72 1500 Циклопентеы 1-Метилциклопентен З-Метилциклопентен 4-Метилциклопентеы Этилциклопентен 1,2-Диметилциклопентен . . . . 1,3-Диметилциклопентен . . . . 1,4-Диметилциклопентен . . . . 1 ,5-Дичетилциклопентен . . . . 3.3-Диметилциклопентен . . . . 3,цш;-4-Диметил циклопентен . , 3 »транс-4-Диметилциклопентен З.цис-5-Дичетилциклопентен . . 3,тпранс-5-Диметилциклопентен Циклогексен с5н8 свню 17,95 24,1 23,9 23,9 _! CeUie 30,3 30,1 30, J 30,1 29,4 29,8 30,0 30,0 30,0 25,10 18,08 24.3 24,1 24.1 30,5 30,3 30,3 30,3 29,6 30,0 30,2 30,2 30,2 25,28 25,08 32,5 32,6 32.6 40,0 40,1 40,0 40,1 39,8 40,2 40,2 40,2 40,2 34,64 31,62 Ui,2 4U,5 40.4 48,9 49,1 49,0 49,1 49,4 49,5 49,4 49.4 49,4 42,78 37,19 46,8 47.1 47,0 *6,4 56,7 56,6 5 6,6 57,4 57,2 57,0 57,0 57,0 49.45 41,86 52,3 52,6 52,5 62^7 63,0 62,9 63,0 64,1 63,6 63,3 63,3 63,3 54,92 45,78 57.0 57,2 57,1 68,1 68,4 68,3 68,4 69,7 69,0 6Я.6 68.6 68,6 5 9,* У 54,37 67,2 67,4 67,3 Oil 80,3 80,2 80,2 81,6 80,7 80,4 80,4 80,4 69,43 61,13 75,4 75,5 75,4 89,7 89,8 89,7 89,8 90,9 90,1 89,8 89,8 89,8 77,27
Функция теплосодержания (Н°—На)/Т алкилциклогексанов от С„ до Сп, нал/град • моль [2] Соединение (газ) Формула Температура, °К 298,16 300 400 18,38 22,84 26,7 25,9 26,3 26,7 26,5 26,5 26-5 26,6 30,4 34,5 38,5 42,6 46,6 50.7 54,8 58,8 62,9 66,9 71,0 75,1 79,1 83,2 4,06 500 22,85 28,26 32,9 32,1 32,5 33,0 32,7 32,7 32,7 32,8 37,6 42,4 47,1 51,9 56,7 61,5 66,2 71,0 75,8 80,5 85,3 90,1 94,8 99,6 4,77 600 700 31,64 38,53 44,6 44,0 44,3 44,7 44,5 44,3 44.3 44,7 50,7 56,8 62,8 68,9 74,9 81,0 87,1 93,1 99,2 105,2 111,3 117,4 123,4 129,5 6,06 600 35,67 43,16 49,9 49,4 49,6 50,0 49,8 49,6 49.6 50,0 56,5 63,1 69,8 76,4 83,1 89,7 96,3 103,0 109,6 116,3 122,9 129,5 136,2 142,8 6,64 900 ! 39,40 47,42 54,7 54,4 54,4 54,9 54,7 54,4 54,4 54,8 61,9 69,1 76,3 83,4 90,6 97,8 105,0 U2.2 119,3 126,5 133,7 140,9 148,1 155,2 7,18 1000 42,85 51,33 59,1 58,9 58,9 59,3 59,1 58,8 58,8 59.3 66,8 74,5 82,1 89,8 97,4 105,1 112,8 120,4 128,1 135,7 143,4 151,1 158,7 166,3 7,66 1100 1200 48,9 58,2 66,8 66,8 66,7 67,1 67,0 66,6 66,6 67,1 75,3 83,8 92,4 100,9 109,4 117,9 126,5 135,0 143,5 152,1 160,6 169,1 177,7 186,2 8-53 1300 51,6 61,2 70,2 70,3 70,1 70,5 70,5 70,0 70,0 70,5 79,1 88,0 96,9 105,8 114,7 123,7 132,6 141,5 150,4 159,3 168,2 177,1 186,0 194,9 8,91 1400 54,0 64,0 73,3 73,5 73,3 73,6 73,6 73,1 73,1 73,6 82,6 91,9 101,1 110,4 119,6 128,9 138,2 147,4 156,7 165,9 175,2 184,5 193,7 203,0 9,26 Цнклогексан Метилциклогексап Этилциклогексап 1, 1-Диметилциклогексан . . . 1, ifuc-2-Диметилциклогексап l.mpawr-2-Ди метилциклогексап 1, ifwc-3-Диыетилциклогсксан 1 тракс-З-Диметилциклогексан 1, ifuc-4-Диметилциклогексан 1, трдкс-^-Диметилциклеитксан н-Пропилдиклогексан ... н-Бутилциклогексан к-Пентилциклогексан .... ?1-Гекснлциклогексан . . . . н-Гептилциклогексан н-Октилциклогексан . . н-Нонилциклогексан н-Децилциклогексан н-Ундецилциклогексан .... w-Додецилциклогексан . . . , н-Тридецилциклогексан . . . к-Тетрадецилциклогексаи . . н-Пентадецилциклогексан . . tt-Гексадецилциклогексан Д на СНа группу i428 С15Н30 GieH32 СхвНзв GlfiH38 14,21 17,55 20,45 19,72 20,16 20.44 20,35 20,35 20,35 20,38 23,14 26,47 29,80 33,13 36,46 39,79 43,12 46,45 49,78 53,11 56,44 59,77 63,10 66,43 3,330 14,28 17,66 20,58 19,85 20,29 20,58 20,48 20,48 20,48 20,51 23,30 26,64 29,99 33,33 36,68 40,02 43,36 46,71 50,05 53,40 56,74 60,08 63,43 66.77 3,344 27,34 33,53 38,9 38,2 38,6 39,0 38,8 38,7 38,7 38,9 44,3 49,7 55,2 60,6 66,1 71,5 76,9 82,4 87,8 93,3 98,7 104,1 109,6 115,0 5,44 46,0 54,9 63,1 63,0 63,0 63,4 63,2 62,9 62,9 63,4 71,2 79,3 87,4 95,5 103,6 111,7 119,9 128,0 136,1 144,2 152,3 160,4 168,5 176,6 8,11
Таблица 70 Функция свободной энергии (Z° — Н')/Т для идеального газового состояния от 0 до 1500 К, нал/град - моль*) [2] Соединение (газ) Температура, СК 298,16 300 400 | 500 | 600 700 800 900 lOu) i 11@ 1200 1300 1400 Циклогексан А1етилциклогексан Этилцпклогексап 1, ЬДиметилцпклогексап . . . 1 ,Ч"с-2-Дпмстилцнклогоксаи . 1, транс-2-Дпметплцпклогексан 1, цис-З-Диметплцнклогексан . 1, /н/юнс-З-Диметплцпклогексан 1, чис-4-Диметилцнклогексап 1, />г/>янс-4-Днметплцпклогексан н-Пропилциклогексан .... н-Бутилцпклогексан к-Пентилциклогексан .... ^-Гексилцнклогексап w-Гептилциклогексаи н-Октилциклогексан н-Нонилциклогексан н-Доцплциклогексап к-Ундеци л циклогексан .... к-Додецилциклогексан .... н-Трпдецилциклогексан . . . w-Тетрадецплцпклогоксан . . «-Пеитадецилциклогексаи . . н-Гексадецплцпклогексан . . . Д на СНа группу с,н12 с7н14 с.н]в (:J!h!I С17НЭ4 С21Н4« I ? 57,07 64,51 70,99 67,52 69,35 68,21 68,19 69,57 08,19 66,81 77,13 83,11 89,09 95.07 101.05 107,02 113,00 118.98 124,96 130,94 136,92 ! И 2,90 ! 148,88 154,86 5.97Г» 57,16 64,62 71,12 67,67 69,49 08,36 68,34 69,72 68,34 \ 66,96 i 77,29 83,29 89,29 95,29 101,29 107,28 113,28 119,28 125,28 j 131.28 137,28 143,28 149,28 155,28 5,999 61,80 70,38 77,8 74Д 76,1 75,1 75 0 76,4 75,0 73,6 84,9 92,0 99.0 106,1 113,1 120,2 127,3 134,3 141,4 148,4 155,5 162,6 160,6 176,7 7,06 66,39 1 76 06 ! 84,5 80,6 82,6 81,7 81,6 83,0 8l,ii 80,2 92,5 100,5 ; 108,6 '116,6 124,7 1132,7 1140,7 148,8 156.8 1164.9 1172,9 180,9 189,0 197,0 8,04 70,96 81,68 91,0 87,0 89,1 88,3 88,1 89.4 88,1 80,7 99,9 108,9 117,8 126.8 135,8 Н4/7 153,7 162,7 171,7 180,6 189,6 198,6 207,5 210,5 8,97 75,50 87,24 97,4 93,3 95,5 94,7 94.5 95,8 04,5 93,2 107,2 117,1 126,9 136,8 146.6 156,5 166,4 176.2 186,1 195,9 205,8 |215,7 J225,5 235,4 9,86 79,98 92,70 103,5 9U.6 101,8 101,1 100,8 102,1 100,8 99,6 114,4 125,1 135,8 146,5 157,2 167,9 178,6 189,3 200,0 210,7 221,4 232,1 242,8 253-5 10,70 84,40 98 04 109,9 105,7 107,9 107,3 107,0 108,3 106,9 105,7 121,4 132,9 144,4 156,0 167,5 179,0 190,5 202,0 213,6 225,1 236,6 248,1 259-6 271,2 11,32 88,74 1103,24 1115,9 |Ш,7 113,9 113,3 113,0 [114,2 112,8 111,8 128 2 140,5 152,8 165,1 177,4 189,7 202,0 214,3 226,6 j 238,9 251,2 i 263,5 '275,8 288,1 12,30 93,0 ,108,3 1121,7 117,5 119,7 119,1 118,8 120,0 118,6 117,6 134,7 147,7 160,8 173,9 186,9 199,9 213,0 226,1 239,1 252,1 205,2 278.3 291,3 304,3 13,05 97,1 113,2 1127.3 123,1 125,3 124.8 1124,4 1125,6 124,2 123,2 141,0 154,8 168,6 182,3 196,1 209,9 223,7 237,5 251,2 265,0 278,8 292,6 306,4 .420,1 13,78 101,1 118,0 132,8 128,5 130,7 130,2 129,9 131,0 129,6 128,7 147,2 161,7 176,2 190,6 205,1 219,6 234,1 248,6 263,0 277,5 292,0 306,5 321,0 335,4 14,48 105,0 122,6 138,1 1338 136,0 135,6 135,2 136,3 134,9 134,0 153,2 168,4 183 5 198,6 213,8 229,0 244,1 259,2 274,4 289,6 304>7 319,8 335,0 350,2 15,15 *) Все цифры таблицы со знаком минус.
Энтропия S° алкилциклогексанов от Се до С22, кал/град • моль [2] Таблица 76 Соединение (газ) Формула Температура, ?К 298,16! 300 400 500 600 700 I 80ft I 900 1000 1100 1200 1300 1400 15U0 Пиклогексан . . . Метплцнклогексан Этшщпклогексап I . 1-Диметплцпклогоксатт . . , ifuc-2-Дпметплциклогексан . , транг-2-Днметп л цикл огок сан , ifiic-3-Дпметилциклогексан , ?пранс-3-Диметилгшклогоксан , г^с-4-Диметилциклогексан Д ^Д н-Пропилииклогексан н-Бутплциклогексан ^-Пентилциклогексан . /f-Гсксплциклогексан н-Гептплциклогексан . м-Октплцпклогексан ;г-Нонилциклогексан н-Децнлцпклогексан ^-Ундецилциклогексан н-Додецилциклогсксан . н-ТридецилцЕКлогексан /(-Тетрадецилцпклогексан н-ТТентадецилциклогрксан н-Гексадецилцнклогексан Д на СНо группу >1R C1SHS1 Ci5O С16Н3-; С17Н34 CieH,, СЙ1Н42 с22н44 71,28 82,06 91,44 87.24 89,51 88,65 88,54 89,92 88,54 87.19 100.27 109,58 118,89 28,20 137,51 146,82 156,12 165,43 174,74 184,05 193,36 202,67 211,98 221,29 9,309 71,44 82,28 91,70 87,52 89,79 88.94 i 88,82 I 90.20 88,82 1 87,47 1100,59 1109,93 ,119.28 128,62 J137.96 147,30 156,65 165.99 '175,33 184,68 194,02 12.03,36 J212,71 1222.03 9.343 80,18 93,22 104,5 100,0 ,102,4 101,7 1101,5 '102,8 1101.5 100,2 115,3 1126,4 ! 137,5 148,7 159,8 170,9 182,0 193,1 204,3 215,4 226,5 237,6 248,7 -59,9 11,12 89,21 98,30 1107,14 104,32 115,21 125.77 117,3 112,7 115,2 114,7 114,3 115,6 1114,2 1113.1 1130,1 1142,9 ,155,7 1168.6 [181,4 194.2 207,0 219,8 232,7 245,5 1258,3 271,1 283,9 296.8 129.9 125,2 127,7 127,3 126,8 128,1 126,7 1125,7 il44,2 ! 158,6 1173,0 !187.4 201.8 216.3 .230.7 |245,1 B59,5 273,9 2?8,3 302.7 1317.1 331.5 12.82 14,41 142,0 137,4 139,8 Il39,5 '.139,0 1140,2 '138,8 137,9 Il57,9 173,8 189,7 1205.7 1221,6 !237,5 j 253.4 269,3 285.3 301,2 317,1 333,0 348,9 364,9 15,92 115,65 135,86 153,6 149.0 151.4 151,1 ,150,6 1151,7 ! 150,3 !l49.5 i 170,9 |188,3 1205,6 ^22,9 250,3 '257,7 275,0 1292,3 J309.7 327,1 344,4 361,7 379,1 396,5 17,35 123,80 145,46 164,5 160,1 162,4 162,2 161,6 162,6 161,2 160,6 1183,3 |202,0 1220,7 1239,4 J2o8,l 276.8 295,4 314Л 332,8 351,5 370,2 388,9 1407,6 426,3 18,69 131,59 154,57 174,9 170,6 172,8 172,6 172,1 173,0 171,6 171,1 195,0 215,0 '-234,9 1254,9 |274,8 1294,8 314,8 334,7 354,7 374,6 394,6 414,6 434,5 454,5 19,96 139,0 163.2 184,8 180,5 182,7 182,5 182,0 182,9 181,5 181,0 205,9 |227,1 1248.2 ^269,4 290,5 311.7 332,9 354,0 375,2 396,3 417,5 438,7 459,8 481,0 21.16 146,0 171,4 194,2 189,9 192,0 191,1 191,4 192,2 190,8 190,3 216,3 238,6 260,9 283,2 305,5 327,8 350,2 372,5 394,8 417,1 439,4 461,7 484,0 506,3 22,31 152,7 179,2 203,0 198,8 200,8 200,8 200,3 201,0 199,6 199,2 226,3 249,7 273,1 296,4 319,8 343,2 366,6 390,0 413,3 436,7 460,1 483,5 506,9 530,2 23,38 159,0 186,6 211,4 207,3 209,3 209,2 208,8 209,4 208,0 207,7 235,8 260,2 284,6 309,8 333,4 357,8 382,3 406,7 431Д 55,5 479,9 504,3 528,7 1553.1 24,41
I аблица 71 Теплоемкость С° алкилциклогексанов от С6 до С22, пал /град .но.* ь [2J Соединение Формула Температура, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Циклогексан Метшщиклогексан Этилциклогексан 1, 1-Диметилциклогексан . . . 1,цмс-2-Диметилциклогексан . 1,т^амс-2-Диметилциклогексан 1, цыс-3-Диметилциклогексан . 1, трамс-3-Диметилциклогексан 1, цис-4-Диметилциклогексан . 1, транс-4-Дпметилциклогексап м-Пропилциклогексан .... м-Бутилциклогексан м-Пентилциклогексан .... к-Гексилциклогексан .... н-Гептилциклогексан .... н-Октилциклогексан м-Нонилциклогексан м-Децилциклогексан к-Ундецилциклогексан . . . к-Додецилциклогексан . . . к-Тридецилциклогексан . . . к-Тетрадецилциклогексан . . к-Пентадецилдиклогексап . . м-Гексадецилциклогексан . . . Д на СН2 груплу С6Н12 С7Н14 С8Н1 Cft1 10^2 Н ia.:6 С14Н28 С1БН90 с1внз2 С17Ы34 H 25,40 32,27 37,96 36,9 37,4 38,0 37,6 37,6 37,6 37,7 44,03 49,50 54,96 60,43 65.89 71,36 76,83 82,29 87,76 93,22 98,69 104,16 109,62 115,09 5,466 25,58 32,51 38,23 37,2 37,7 38,3 37,9 37,9 37,9 38,0 44,32 49,81 55,31 60,80 66,30 71,79 77,28 82.78 88,27 93,77 99,26 104,75 110,25 115,74 5,494 35,82 44,35 51,6 50,7 51,1 51,9 51,2 51,1 51,1 51,6 59.1 66,0 73,0 79,9 86,9 93,8 100,7 107,7 И4.6 121,6 128,5 135,4 142,4 149.3 6,94 45,47 55,21 63,8 63,3 63,5 64,2 63,6 63,4 63,4 64,0 72,6 80,8 89,1 97,4 105,6 113,8 122,1 130,4 138,6 146,8 155,1 163,4 171,6 179,8 8,25 53,83 64.46 74,1 74,1 74,0 74,6 74,2 73,8 73,8 74,6 83,8 93,1 102,5 111,8 121,2 130,5 139,8 149,2 158,5 167,9 177,2 186,5 195.9 205,2 9,34 60,87 72.23 82.8 83,2 82,8 83,3 83,1 82.5 82,5 83,3 93.3 103,6 113,9 124,1 134.4 144,7 155,0 165,3 175,5 185,8 196,1 206,4 216,7 226,9 10,28 66,76 78,74 90,1 90,7 90.1 90.5 90,5 89,8 89,8 90,6 101,2 112,3 123.3 134,4 145,4 156.5 167,6 178,6 189,7 200.7 211.8 222,9 233,9 245,0 11,06 71,68 84,20 96,2 97,0 96,3 96,6 96,7 95,9 95,9 96,8 Ю7,8 119,6 131,3 143,0 154,8 166,6 178,3 190,0 201,8 213,6 225,3 237,0 248,8 260,6 11,75 75,80 88,79 101,3 102,2 101,4 101,7 102,0 101,1 101,1 101,9 113,4 125,7 138.1 150,4 162,7 175,0 187,4 199.7 212,0 224,4 236,7 249.0 261,4 273,7 12,33 79,3 92,7 105,7 106,6 105,8 106,0 106,4 105,5 105,5 106,2 118,5 131,3 144,2 157,0 169.9 182,7 195.5 208,4 221,3 234,1 246.9 259,7 272,6 285,4 12,84 82,2 96,0 109.4 110,3 109,5 109,7 110,1 109,2 109,2 109,9 122.7 136,0 149.3 162,5 175,8 189.1 202.4 215,7 228.9 242,2 255,5 268.8 282,1 295.3 13,28 84,7 98,8 112,5 113,5 112,7 112,8 113,3 112,4 112,4 113,0 126,2 139,9 153,5 167,2 180,8 194,5 208,2 221,8 235,5 249,1 262,8 276,5 290,1 303,8 13,66 86,8 101,2 115,3 116,2 115,4 115,5 116,0 115,2 115,2 115,7 129,3 143,3 157,3 171,2 185,2 199,2 213,2 227,2 241,1 255,1 269,1 283,1 297,1 311,0 13,98 88.6 103,2 117,6 118.4 117,7 117,8 118,3 117,5 117.5 118.0 131.9 146.2 160.4 174.7 189.0 203.2 217,5 231.8 246.1 260.3 274.6 288,9 303,1 317.4 14.2Т
Теплота образования Д Н^ алкилцвклогексанов от Св до Са2 и цвклогексана, ккал/моль *) [2] Таблица 78 Соединение Температура, °К 0 20.01 26,30 28,94 30,93 28,95 30,91 32,02 30,06 30,08 31,99 32,62 36,09 39,73 43,38 47,02 50,67 54,31 57,95 61,60 65,24 68,89 72,53 76.17 79.82 +5,76 3,644 298,16 29,43 36,99 41,05 43,26 41,15 43,02 44,16 42,20 42,22 44,12 46,20 50,95 55,88 60,80 65,73 70,65 75,58 80,51 85,43 90,36 95,28 100,21 105,14 110,06 -1,70 4,926 300 29,48 37,04 41,10 43,31 41,20 43,07 44,21 42,25 42,27 44,17 46,26 51,01 55,94 60,87 65,81 70,74 75,67 80,60 85,53 90,47 95,40 100,33 105,26 110,19 -1,74 4,932 400 31,70 39,79 44.13 46,4 44,3 46Д 47,3 45,3 45,4 47,2 49,6 54,6 59,8 65,1 704 75,6 80,8 86,1 91,4 96,6 101,8 107,1 112,4 117,6 —3,70 5,25 500 34,08 41,92 46-50 48,9 46,7 48.4 49,7 47,7 47,7 49,6 52,1 57,4 62,9 68,4 73,9 79,4 85,0 90,5 96,0 101,5 107,0 112,5 118,0 123,5 —5,21 5,51 600 35,57 43,46 48,22 50.6 48.4 50,1 51,4 49,5 49,5 51,3 54,0 59,5 65,2 70,9 76,6 82.3 88,0 93,8 99,5 105,2 110,9 116,6 122,3 128,0 —6,36 5,71 700 36,59 44,50 49,35 51,8 49,6 51,2 52,5 50,7 50,7 52»3 55.2 60,9 66,8 72,6 78,4 84,3 90,2 96,0 101,8 107,7 113,6 119,4 125,2 131,1 -7,18 5,85 800 37,19 45,10 49,98 52,4 50,2 51,9 53,1 51,3 51,4 53,0 56,0 61,8 67,8 73,7 79,6 85,6 91,6 97,5 103,4 109,4 115,4 121,3 127,2 133,2 —7,74 5,95 900 37,46 45,34 50,25 52,5 50,5 52,0 53,3 51,6 51.7 53,2 56,3 62.1 68.1 74.1 80.1 86,1 92,1 98,1 104,1 110,1 116,1 122,1 128,1 134,1 —8,08 6,00 1000 37,41 45,25 50,17 52,4 50,4 51,9 53.2 51,6 51,6 53iO 56,2 62,0 68,0 74.0 80.1 86,1 92,1 98,1 104,1 110,2 116,2 122,2 128,2 134,2 —8,19 6,02 1100 37,14 44,92 49,84 51,9 50,0 51,5 52,8 51,2 51,2 52,6 55,9 61,7 67,7 73,7 79,7 85,7 91,8 97,8 103,8 109,8 115,8 121,8 127,8 133,8 —8,15 6,01 1200 36,68 44.36 49,25 51,2 49,4 50,9 52,1 50,6 50,6 51,9 55,3 61.1 67,1 73,0 79,0 85,0 91,0 96,9 102,9 108,8 114,8 120,8 126,7 132,7 —7,95 5,97 1300 36,05 43,71 48,51 50.4 48,6 50,1 51,2 49,9 49,9 51,2 54,5 60,2 66,1 72,0 78,0 83,9 89,8 95,7 101,6 107,5 113,5 119,4 125,3 131,2 —7,70 5,92 1400 35,44 42,89 47,69 49.4 47,4 49,2 50,4 49,1 49.1 50,3 53,5 59,1 65.0 70,8 76,6 82,5 88,4 94,2 100,0 105,9 111,8 117,6 123,4 129,3 —7,37 5,85 1500 Циклогексан Метплциклогексан Этилциклогексан 1,1-Дпметилциклогексан . . . 1, цис-2-Димети лциклогексан 1 ,т/?онс-2-Диметилциклогексан 1,цис-3-Диметилциклогексан 1,т/шнс-3-диметилциклогексан 1, цис-4-Днмети лциклогексан l.m/JoHc-4-Диметилциклогексан к-Пропилциклогексан .... н-Бутилциклогексан к-Пенти лциклогексан .... н-Гексил цикл ore-icaH .... н-Гептн лциклогексан .... к-Октилциклогексан к-Нони лциклогексан к-Децилциклогексан н-Уедецилклогексае к-Додецилциклогексан . . . к-ТридецилцикЛогексае . . . н-Тетрадецилциклогексан . . н-Пентадецилциклогексан . . к-Гексадецилциклогексан . . Циклогексен Д на СН2 группу СвН12 С7Н14 С12Н24 с„н2в C14H2S С] 5НЯ0 Ci7H34 С1ВН3в CieH3S С20Н40 C2lH42 C22H44 свн1в 34.61 42.10 46,71 48,4 46,9 48,2 49,3 48,1 48,2 49,3 52,5 58,1 63,9 69,7 75,4 81,2 87,0 92,8 98,6 104,3 110,1 115,9 121,7 127,5 —6,96 5,78 *) Все цифры в этой таблице со знаком минус.
Свободная энергия образоваиия A Zf алкилциклогек Соединение Формула 298,16 300 400 500 Темпера 60A Циклогексан Мстилциклогексан Этилциилогексан i ,1-Диметнлциклогсксан . . 1 гД jhji ексан фДц 1 .ииоЗ-Диметилциклогексац . i ,тро«с-3-Диметилциклогекпш 1 .иис-А-Диметилцпклш ексан . 1 .транс-А-Диметнлциилогекгпи н-Прогшлцшслогексан к-Ьутилцшслогексан н-Нептилциь'логекган и-Гексилциклогенсак к-1 ептилцикло! ексан н-Октилциклогегссан К'Нонилцикло1ексаи ¦ч-Децилцнкло! екпаи п-\ плецилциклогекеап м-Додецилцпклогексан р-Тридоцплциклогегсс;ш .... н-Тетрддецилцик-гогеш-ап . . . к-Пентадсцилциклогексцп - . . н-] ексадсцилциклогексап . . . Д на CU2 группу Циклогексен С К) Н 20 2 С14Н28 С15Ы30 6з2 C17U34 C2UII4O С211Г42 C22IU4 9,38 8,42 9,85 4 . 1 8,68 -!- 9,07 -h 7,58 ¦И1.31 -l iii.49 H 1Г>,50 + 17.ГИ + 19.ГJ -I 2it.rj3 34 -27,55 29,Tj6 a t, fj 7 33tf)8 -Зй,Г)9 37.00 2Г),12 7,8 i 6,79 9,G9 8,74 10,17 8,5 Г) 7,44 8.99 9,38 7,8f) 11,66 13,89 1Г),94 i 8,0<i 20,0Г) 22.10 24,16 26,21 ?8,:J.G 30, Hi 32,37 :u,/i2 Я6.А7 3 8,Г>Л P0,66 21,84 27,12 26.6 27,8 26,2 25t2 26,6 27,1 25,8 ¦11,5 36.1 40.5 45,0 49/4 53,8 58,2 62,7 67,1 7i,S 7 6,0 80,4 84,8 89,3 4,A3 ,14,00 34,07 37,51 45,19 45,2 46,1 44,6 43,6 /i4,8 45,5 44,3 52,1 59,1 66,0 7 2,4 79,7 86,6 100, 107,3 НАЛ j 21,0 127.9 134,8 141,7 6,88 44,36 47,86 53,55 6Я.72 64,1 64.8 63,4 62,4 63,6 64,3 63,2 73,1 82,6 92,0 101,4 110,7 120,1 129,5 138,9 148,3 157,6 167,0 176,4 185,8 195,2 9,38 5/i,3 8 Логарифм константы равновесия образования Ig Kf алкилци Соединение (гаи) Формула Темпера 29«, IG 3 00 Никло« .Метилц Этилцикло! ексан t И- 1 ,рДшк 11,1|ис-4-Диметилцшслогексан 14Д р н-Вутилцикло! екедп ?^-11ентил1ипиюгс1С(;аи пА ексилциклог еигаи п-Гептилцшслогеьтан и-Октилцикло1 еьч:лн п-Нонилциклогексан и-ДецилцинлоЕ eifcatf н-Ундецилцикл01 ексан н-Додецилциклогексан 1/-Тридецилцинлогенсан . н-Тетрадецилцшиюгсксан «г11ентал,ецилциклогексан н-Гсио.адецил1диклогексац Циклогенсен Л на CHj группу (" 14 N 2 8 С15 11 Ж* Г17Н34 6,8744 (U7 4 7,22 Г) 6,038 H,29U 9,888 1 7,25 t -Uo!l 9 6 -2l,u?i) 23.14 1 14,614 27^559 18,412 1,4726 б,8о;з 7,408 6,227 6,836 5,7 4 ? 8,404 10, -И, -13, -17 1 10 61 Г) ПО 14,606 16,1П1 507 ¦ 19,09Л 20,5 8 8 -22,084 28,579 20,075 -2s'uG6 18,416 — 13,749 — 1 1,2861 — 1 1,0,44'j — 14,8200 — 14,541 -15,18E -14 -13 -14 -14,831 -14,0 И -17,210 -10,724 -22,145 -24.566 -26,<J87 -31,829 —3 4,25 0 — ЗЬ.671 —3ufu92 -41,513 — 43,984 — 46Cйб —48,776 18,904 — 2,421 -1^,7522 -19,7 35 -20,163 -19,503 -19,040 -19,590 -19,887 -10,3 5 0 -22,77,4 -28,840 -;Н,848 -И4,856 -Л 7.864 -40,872 -43,881 —49,897 -58,921 -61,929 19,380 - 3,0081 17,4318 19, ? 06 Г) 23.2097 23,359 23,622 23,083 22,722 2 3.15 2 23,429 30 ,0 26.62Г) Я 0,08 7 33,504 30,922 /10,330 43,750 47,174 50,591 54,008 57,4-5 60,843 64,260 67,677 7 1,095 19,8^8 3,4173
санов от тура,°К 7 00 61,8.'* 69,80 82,5') 83,4 33,8 82,4 81,4 82,5 83,4 82,4 9 4,4 ПN,Г) 1 18,4 130,3 t42,2 15 4,1 ( 6ti,U 178,0 189,9 201,8 213,7 225,6 237,:» 24«), i\ 11,91 Г, 4.58 1 Се до С22 и циклогексана, 80(i 75.06 86,16 1U1.37 102,7 102,1) 101,Г) 10A,6 101, Г) 102,И lul,(j 1 1 5,8 13 0,4 144,9 159,3 173,8 188,2- ?.u2,(i 217,1 231,6 246,1) 260.4 27 4,9 289,4 ЗиЗ.9 14.4Г) 74,815 i 90О и п, l з I 02,.09 120,23 122,1 122,t 120,0 119,8 120,6 121,8 121,0 137,3 154,5 17 |,5 188,5 20 г» ,5 222,5 239.6 2й6,6 273.6 29 0,6 307,o 324,6 .4 41,6 358,0 17,Ol 85,22 1000 lu'i,:io ( 19,03 130,23 14 1/i 141,2 139,9 139,0 139,3 141,2 14 0,3 158,8 17 3,5 1 OH,1 217,6 237,2 2 5 0,8 276,4 21M,9 315,5 3.45,1 354,ti 374,2 303,8 413,3 (9,57 | 93,61» пиал /моль [2] 1 loo US, 4L' UV-* 15 8,17 160,8 1Г>0,4 159,1 1Г.Я.З If) 8,9 Ш),4 151U> 13 0,3 202,7 224,Я 24o,9 269,1 291,2 3C,3 3 3 Г), h 357,5 379,7 'i'»l,8 423,9 44o,O 468,1 22,12 105,91! 1 2"lj 13 2, ОН I5J,83 177.11 18U,2 П !},Г, 178,1 177,5 178,0 179,7 171),0 21I,S 220,6 25 1,3 275,9 300,6 325,3 3fM),0 374,6 391),3 4 2 4,0 443,6 4 7 3,3 498,0 122,6 24,67 116,30 13 00 ' 146JH) HJ 8,13 l*)!i.<L 11)9,5 108,6 197,,4 196,0 197,2 199,0 198,2 223,2 li'.ti.O 277.8 305,0 332,3 3 59,5 380,7 4C,9 U ,1 468,4 4 95,6 522,8 550,0 577,2 L'7,22 126,6« 1400 I? 0,7 3 13 4,4;j 214,71 2(8,4 217,4 216,1 215,6 21f5,() 217,8 2G,2 244,5 274,5 31L,3 334,0 363,8 39 3,6 423,4 453,1 482,9 512,7 5 4 2,4 572,2 6'02,U 63t,7 29,77 136,99 Таблица 79 1500 174,72 200,65 233,36 237,1 2 30,11 23 VJ 234.5 234,7 23(i,r> 2 3 5,9 2 65,8 29Я.З 330,6 362,9 395,3 427,6 45 0,9 492,2 524,5 fiTi <>,!) 580,2 621,5 653,8 68«,1 32,32 147,29 клогексаыов от Св до С22 и циклогексена [2] Таблица 80 туря . (К 7 00 — 11) —21 —25 -26 —26 -25 —25 25 —26 —25 -29 — 3i1 —36 -40, —44, -48, -51, -55! -59, -62, —66, -70, -74, — 77, 20, ,3 103 ,7937 ,7561 ,031 ,168 731 ,428 *03 4 722 473 9U8 687 405 124 842 560 279 997 716 434 152 871 163 — 3.7184 8O0 —2 0,7 5t П — 23,53174 —27,69126 —28,1) 4i5 —28,105 --27,7 213 —2 7,4 3 5 -27,7:17 — 27,904 —27,756 -31,03 5 ;^<) f, 7 \ — 43,'5 1<J —47,466 —51.4M — 55,362 — 59,310 — 63,258 -67,205 —71,153 —75,101 -79,049 — 82,997 20,451 — 3,9478 9 и 0 24 -213 — 2U —29 —29 --'21t ¦ 21) —213 —33 —37 -41 -4 5 — 49 — 54 —5S — 62, — 66, -70, -7 4, -7 8, -82, -87; 20, ¦- 4, !(V(io ¦ 2U75 !б42 ,208 ,00 4 t28G ,586 384 3 4 0 517 (>4 7 778 908 0.4 8 168 290 429 559 690 820 95 0 081 h'94 1303 100) -22 -26 -30 —;jo —30 -30 — 30 -3 0 — 3 0 —30 -3 4 3 9 — 43 -4 7 -5 1 -56 -60 —64, -68 —81, -86, —90, 2U, ,7043 ,0133 ,4279 ,911 ,863 ,5 6 6 ,555 856 657 705 0 1 1 288 565 842 119 3D6 6 7.4 950 227 504 781 05 8 3 35 893 -4,2770 1 -23 —26 —31 -31 — Л 1 ;j 1 - 3 1 —31 —3 1 —31 - 3 5 '.0 -14 — 41) —53 —57 — 62 — 60 —71 -7Г» — 79 — 84 -88, —93, 21, ..... 4 100 ,5277 ,1H7 7 ,4243 ,1L 7 ,859 ,601 ,'5 7 3 ,375 ,714 ,822 ,^7 li ^667 062 450 851 246 641 036 430 825 220 li 1 b 01 0 052 3948 J2uu -24,14 58 -27,1M21 —32,2567 —32,813 -32,692 -32.445 -32,33 0 - 32,4 25 -32,727 — 32,507 —36,752 -•hi lN0 -4 5,'7 6^ —50,255 — 54,748 — 513.241 — 03,734 —08,227 -72,720 —77,213 —81.700 —86,191) —1HJ.6U2 —135,185 21,181 - 4,4930 1 13C0 —24,661.4 — 23,2657 —3 2,1K 9 4 —33,544 — 33,3136 -33,17 0 —aa!l44 —33,4 47 — 'j 3,3 2 2 —37-523 — 4 2; 129 --4 6,7 05 — 51,281 —55,857 —60,433 —65,009 — 69,585 —74,161 —78,737 — 83,313 -87,889 —92,465 —97,041 21,293 - 4,5700 1 —25 -28 —33 -34 —33 -33 —33 —33 -3 4 —33 —38 -4 2 -47 -52 —56 -61 —66 -7U, —75, —30, -84, —93, -98, 21, - 4, ... ,7 908 ,5168 ,146 ,9 7 4 ,7 5;') ,670 ,7 3 6 ,03 8 13 3 7 108 851 5 03 139 791 443 095 731 383 03 5 671 3 24 975 611 385 <>47l 11H0 -25,4 571 —29,2345 —33,9999 —34,628 —34,435 —34,259 —34,185 —34,240 —34,533 —34,430 —38,726 —43,462 —48,171 -52,880 —57,589 -62,298 -67,007 -71,716 —7 6,4 2Г) -81,134 -85,843 —90,552 —95,261 —<)9,9 7O 21,460 — 4,7090
Глава XIX Термодинамические функции спиропентана [51 Таблица 81 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1Л00 1500 (К - z°0)/t 54.92 55.00 59.03 62,88 66.60 70,22 73,72 77.11 80,40 83,56 86.62 89.58 92,45 95,22 н°т—н°о 3,739 3,775 6,266 9.451 13,21 17.44 22,06 27,01 32,23 37.70 43,36 49.22 55,22 61.35 S° 67,46 67.59 74,70 81,78 88,62 95,13 101,30 107.12 112.63 117.83 122.76 127,44 131,89 136,12 21,06 21.19 28,55 34,91 40,10 44,36 47,91 50,9;j 53,51 55,73 57,64 59,29 60,73 61,98 Термодинамические свойства нафталина [6] Термодинамические функции нафталина [7] Таблица 82 т, °к 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 -<z°-#o0)/r 63.83 63,93 69,39 74,80 80,15 85.40 90,53 95,49 100,32 104,98 109,46 113,84 118,04 122,10 (П° — П°()/Т 4,910 4,968 8,683 13,46 19,11 25,44 32,33 39,68 47,40 55,43 63,73 72,26 80,99 89,88 80,30 80,49 91,10 101,73 112,00 121,75 130,94 139,57 147,72 155,38 162,58 169,42 175,89 182,02 СР 31,03 31.25 42.81 52,46 60,16 66,31 71,32 75,43 78.87 81,76 84,22 86,31 88,10 89,62 Таблица 83 т, °к 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Ср 29,18 32,08 32,28 43,20 52,44 59,94 66.01 71,00 75,13 78,59 81,52 84,00 86.11 87,93 89,49 (н°-нут 15,83 17.07 17,16 22,34 27,47 32,28 Ж5,68 40,67 44,27 47,54 50,50 53,19 55,64 57,89 59 94 -{г°-нут 61.92 63,36 63,46 69,11 74,65 80,08 85,40 90.56 95,56 100,40 105,07 109,58 113,93 118,14 122,20 S° 77,75 80,43 80,61 91,44 102.11 112,36 122,07 131.22 139.83 147,93 155,56 162,77 169,57 176.03 182,14
Раздел 11 527 Таблица 84 Термодинамические функции газообразных цис- и транс-декалинов [8] n о о аз О о 1 о 1 о tyuc-декалин 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 39,84 40,14 56,64 71,64 84,14 94,71 103,36 110,65 116,91 20,55 20,67 27,64 35,02 42,17 48,93 55,17 60,95 66,23 69,73 69,84 76,68 83,70 90,65 97,69 104,64 111,46 118,14 90,28 90,51 104,32 118,71 132,82 146,62 159,82 172,41 184,37 о 0, О о о о п О ¦ [ \ О 1 О т/>акс-декалин 40,04 40,36 56,78 71,14 84,20 94,77 103,40 110.Й7 116,93 20,75 20,89 27,84 35,17 42,35 49,09 55,29 61,07 66,35 68,77 68,86 75,78 82,83 89,79 96,87 103,85 110.68 117,36 89,52 89,75 103,62 118,01 132,14 145,96 159,14 171,74 183,71 Таблиц« 85 Г, °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 с1Он8 - А Я0 — 7Р.71 —76,76 —79,17 —81.01 —82,34 —83,21 —83,72 —83,86 —83,77 Д Я°, Д F' э и lg Л для ¦f 5H2 }=* Ц"с-СюН18 — /S 1 .13,12 4-32,84 + 17,81 4- 2,28 —13,63 —29,70 —45,85 —62,08 —78,32 К* +24,27 +23,92 + 9,73 + 0,99 — 4,97 — 9,28 —12,53 —15,07 —17,12 реакций [8] с10н8 + А Я0 —79,90 —79,94 —82:34 —84,18 —85,48 —86,35 -86,87 —87,00 —86,90 5Н2^ транс —А 2° 4-36,08 + 35,80 +20,70 + 5,09 —10,90 —27,02 —43,23 —59,53 —75,85 -с1Он18 Ig А' +26,44 +26,08 +11,31 +2,22 —3,97 —8,44 —11,81 —14,45 —16,58 Таблица 86 f «If Г, #IV 298,16 300 400 500. 600 700 800 900 1000 С10Пв- А1Г —79,88 —7|0,92 -а —а —а —а —а —й —я 2,26 4,01 5,19 5,95 6,37 6,39 6,20 АН ro, AF° и + 5Н,?± C10Hie *) -AZ° +36,08 +35,80 +20,72 + 5,14 —10,78 —26,83 —42,95 —59,15 —75,35 lg К +26,44 [-26,08 4-11,32 4 2,24 —3,93 —8,38 —11,73 —14,36 ^16,47 lg Л для трон А йс 4-3,19 +3,18 +3,17 +3,17 +3,14 +3,14 +3,15 +3,14 +3,13 реакций [8] у Г1 Ц —> II — AZ° —2,96 —2,96 —2,89 —2,81 —2,73 —2,68 —2,62 —2,55 —2,47 i j /i i T-T ¦*P vj 1л Ц i ft IgA' 0,007 0,007 0,026 0,056 0,102 0,145 0,191 0,240 0,288 % в равновесии 0,7 0,7 2,5 5,3 9,3 12,7 16,0 19,4 22,4 •) Смесь ийомеров.
528 Глава XIX Таблица 87 Термодинамические функции диклооктатетраена в идеальном газовом состоянии, мал/град - моль [9J 298,16 400 500 (Ю0 700 800 900 1000 29,16 38,45 46,38 52,77 57,90 62,23 65,7-» 68,88 AГ>-Н1)/Т 1(И2 20,90 25,25 29,34 33,01 36,47 39,49 'i2,31 61,34 66,78 71,98 76,92 81,65 86,31 90,78 05,12 77,76 87,67 97,23 106,27 114,66 122,78 130,27 137,44 Таблица 88 Теплота Д Н^ свободная энергия Afy и энтропия ASJ о5разонания циклооктатетраеиа (паров) из элементов [9] ф* О Г г L 1 К 298,16 400 500 600 700 800 900 1000 A//f, КПП Л /.МОЛЬ 71,12 69,75 68,E8 67,84 67,13 66,70 66,32 66,18 \'Z J ,, ккал/моль 88,40 94,53 100,82 107,36 114,05 120,75 127,56 134,33 A Sf , кал/град ¦ моль —57,96 —61,95 --64,28 - (»Г„87 - -67,03 - -67,56 --68,03 —68,15 Таблица 89 Константы рапновесня реакции образования циклооктатетраена n:t четырех молей ацетилена Ки из одного моля бензола и одного моля ацетилена; К2* и АГ3—константа реакции изомеризации циклооктатетраена в стирол [9] Г7, К 298,16 400 500 600 700 800 900 1000 7,1 Х1081 3,55 X105* 2,95 X 103в 5,01X10" 9,55 XI О19 1,58X10" П25Х109 1,39 X 10е 10е К., 40,7 11,5 5,37 3,27 2,29 1,74 1,51 1,35 2,24 Х1027 4,47 XI О20 5,13X10" 1,26 Х1014 1,74 Х1012 6,61 X Ю10 5,25X10» 6,77 X 10е
Раздел III 529 Раздел III. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХ АЗОТ Таблица 1 Термодинамические функции гидразииа NH2 — NH2 (г) [2] 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 а: о 1 н°т - н1 кал/град ¦ моль 47,98 48,04 50,91 53,39 55,59 57,61 59,47 61,21 62,84 64,37 65,83 67,21 68,53 69,80 2812 2835 4221 5823 7584 9482 11480 13590 15780 18060 20410 22830 25310 27800 57,41 57.49 61,46 65,03 68.23 71,16 73,83 76,31 78,E2 80,79 82.&3 84,77 86,60 88,35 12,6 12,6 15,1 16,9 18,3 19,5 20,6 21,5 22,3 23,1 23,9 24,5 25,1 25,5 АН) lg*/ кка л 1 моль 22.75 22,74 22,04 21,54 21,19 20,95 20,80 20,72 20,70 20,74 20,82 20,94 21,09 21,22 37,89 37,98 43,18 48,52 53,96 59,44 64,95 70,47 76,00 81,53 87,05 92,57 98,07 103,55 —27,77 —27,67 —21,21 —19,65 —18,56 —17,74 —17,11 —16,61 —16,20 —15,85 —15,56 —15,31 —15,09 Таблица 2 /XI о Г/ 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1500 Термодинамические функции о ' кал/ моль 3,438 3,469 5,382 7.658 10,230 13,040 16,080 19,290 22,630 29,830 41,420 кал/град • моль 55,08 55,16 55,74 61,97 64,88 67,67 70,23 72,58 74,99 79,32 85,28 метилгидразина [2] кал/град ¦ моль 66,61 66,72 72,20 77,29 81,93 86,30 90,33 94,02 97,63 104,18 112,90 кал/град - моль 17.0 17,11 21,0 24,3 27,1 29,3 31,3 33,1 34,6 37,1 39,8 34 Яакам 119.
530 Глава XIX Теплоты горения некоторых нитратов аминов *) [3] Таблица 3 Нитраты Теплота горения при 16° С; ккал / моль Теплота образования при 298,16° К Метиламин (тв) . . Диметиламия (тв) Триметиламин (тв) Этиламин (тв) . . Диэтиламия (тв) Триэтиламин (tu) . Этаноламин (тв) Глицин (тв) . . . . Анилин (тв) . . . Вензиламин (тв) 218,4 382,4 550,7 374,5 687,4 1013,6 323,8 219,5 795Д 942,7 80,6 79,0 73,1 86,9 98,7 97,3 137,0 173,6 42,5 57,2 *) Теплоты образования нитратов аминов при 298,16 °К из элементов в стандартном состоянии определены (вычислены) по величинам для теплот образования воды и углекислоты. Термодинамические функции нитрометана [4] Таблица 4 т, °к 0 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 - (Z°-Hl)/T 0 54,49 55,39 55,45 58,59 61,32 63,79 66,08 68,23 70,25 72,16 73,98 75,73 77,39 78,99 80,53 (H°-H°Q)/T 0 10,07 10,34 10,36 11,60 12,92 14,22 15,47 16,63 17,70 18,69 19,60 20,44 21,21 21,92 22,58 0 2,751 3,083 .4,108 4,640 6,460 8,532 10,83 13,30 15,93 18,69 21,56 24,53 27,57 30,69 33,87 0 64,56 65,73 65,81 70,19 74,24 78,01 81,55 84,86 87,95 90,85 93,58 96,17 98,60 100,91 103,11 0 12,95 13,70 13,76 16,80 19,56 21,92 23,90 25,56 26,97 28,17 29,19 30,07 30,82 31,48 32,05 —14,55 —17,62 —17,86 — 17,88 —18,69 —19,32 —19,69 —20,11 —20,33 —20,45 —20,48 —20,46 —20,37 —20,26 —20,11 —19,94 —14,55 —2,90 —1,66 —1,56 +4,02 9,77 15,73 21,56 27,51 33,51 39,52 45,52 51,50 57,49 63,48 69,43 I?* .+00 2,32 1,22 1,14 —2,20 -4,27 —5,73 —6,73 ^7,52 —8,14 -8,64 —9,04 —9,38 —9,66 —9,91 —10,12 Таблица 5 Теплоты горения пиридина и некоторых его производных при 25° С [5] Соединения Состояние Жидкость АН° Газ Пиридин а-Пиколин . ?-Пиколин . •у-Пиколин . 2,5-Лутидин 2,6-Лутидии —665,00 —817,52 —819,74 —816,99 —970,02 —968,20 +23,95 +14,10 +16,32 + 13,57 + 4,23 + 2,41 —674,68 —827,80 +830,58 —827,85 —981,46 —979,22 +33,63 +24,38 +27,16 +24,43 +15,67 +13,43
Раздел 111 Таблица 6 т °к 0 298,15 300 400 500 600 700 800 900 1000 с; 0 19,66 19.81 27.59 34,59 40,47 45,34 49,46 52,94 55,92 Термодинамические функции пирролидина [6] S° Ш°-н°о)/т кал}град ¦ молг 0 74,01 74,13 80,90 87,83 94,67 101,29 107,62 113,65 119,39 0 12,03 12,08 14,99 18,23 21,46 24,54 27,40 30,05 32,49 ~(Z°-H°0)/T 0 61,98 62,05 65,91 69,60 73,21 76.75 80,22 83,60 86.89 АН} az; ккал 7,78 —0,82 —0.86 —2.95 —4,60 —5,85 —6.77 -7.42 —7,82 —8,01 7,78 27.45 27.62 37.45 47,75 58,34 69,14 80,00 90,99 101,95 lg*/ —20,117 —20,117 —20,462 —20,872 —21,250 —21.584 —21,855 —22,095 —22.280 Таблица 7 Термодинамические функции п-диметиламинодиборана (СНаJ яВ2Нб для идеального газового состояния при 1 атм (и барьере 3,9 пиал/моль) [7] Т. °К 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 суп 9.89 14,16 18,45 22,18 25,27 27,86 30,03 31.87 33,44 34,78 35,93 36.91 37,76 38,49 6.20 8,00 10,00 12,00 13,91 15,68 17,30 18,79 20,15 21,40 22,44 23,59 24,55 25,44 - (Z°-El)/MT 26.64 29,71 32,42 34,97 37,40 39,73 41,98 44,15 46,23 48,24 50,17 52,04 53,85 55,59 32,84 37.71 42.42 46,97 51,31 55.41 59,28 62,94 66.38 69,64 72,71 75,63 78,40 81,03 Таблица S Термодинамические функции циана [8] Т °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 s° 57,91 57,98 62,17 65,49 68,39 70,94 73,20 75,32 77,22 - (Z°-Hl)/T кал/град ¦ моль 47,71 47,77 50,92 53,47 55,71 57,70 59,47 61,15 62,66 с; 13.60 13,63 14,80 15,64 16,32 16,91 17,43 17.87 18,25 Н°—Нй, кал /моль 3038 3062 4500 6010 7610 9270 10980 12750 14560 34«
532 Глава XIX Термодинамнческне функцнн метнлцианида CH3CN Д JB° = 21500 нал/грамм • моль [8] Таблица 9 т, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 58,15 58,22 62,13 65,66 68,84 71,81 74,56 77,11 79,68 81,86 83,93 -{Z°-II°%)/T 48,51 48.56 51,48 53,99 56,18 58,21 60,08 61,83 63,58 65,05 66,56 П'-Hl 2 880 2 900 4 260 5 840 7 590 9 520 11580 13 750 16 090 18 490 20 970 с; 12,49 12,53 14,70 16,71 18,47 20.0 21,3 22:5 23,6 24,5 25,2 Д 2° образования _ 24110 25 630 27 260 29 000 30 800 32 600 34 500 36 300 38 300 40 200 2С (— графит) -|- .4/2 II, + 1/2 N2 = CHfiCN Термодинамнческне функцнн этилцианида (СН3—СН2—C^ Таблица 10 [9] т, к 298,16 300 400 500 600 800 1000 (П°-Н°о)/Т 11,814 11,81E 13.70Г) 15.585 17,'.16 20,679 2ЯЛ(з'Л ~(Z'-Hl)/T 55,998 56.077 59,734 52,989 65,992 71,422 76,417 17,225 17,298 21,324 24,861 27,962 50,360 56,085 67,812 67,922 73.439 78,574 83,408 92,101 09,880 Таблица И Термодинамические функции 273,15 298.15 300 400 600 800 1000 о; 22,22 22,95 23.00 25.17 27,59 28,90 29,70 15.10 15.70 1Г),83 17,92 20,79 22,67 24,00 трихлорацетонитрила [10] /т 03,16 64,52 64,62 69,48 77,33 83,91 89,08 78,32 80,31 80,45 87,40 98.12 106,58 11.3,08 Таблица 12 Термодинамические функции формамида НС(ШН2 [11] т, °к 273,16 298,16 300 400 600 10,24 10,84 10,88 13,43 17,82 6,48 6,65 6,67 7,54 9.61 50,15 50,89 50,95 53,55 57,80 58,61 59,53 59,60 63.08 69,40
Раздел IV 533 Раздел IV. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХ КИСЛОРОД Таблица 1 Термодинамические свойства метилового спирта в идеальном газовом состоянии [1] т, «к 100 150 200 250 273,16 298,16 300 350 400 500 600 700 800 900 1000 38,61 42,05 44,55 46,54 47,33 48,13 48,19 49,62 50,90 53,14 55,11 56,90 58,55 60,11 61,58 838 1291 1759 2242 2473 2731 2751 3297 3887 5213 6727 8411 10245 12210 14295 S° 46,99 50,66 53,35 55,50 56,39 57,29 57,36 59,04 60,61 63,56 66,32 68,91 71,36 73,67 75,87 8,83 9,23 9,48 9,88 10,15 10,49 10,52 11.35 12,29 14,22 16,02 17,62 19,04 20,29 21,38 Г, °К 100 150 200 250 273,16 298.16 300 350 400 500 600 700 800 1000 —FjT —0,086 +0,133 0,346 0,542 0,626 0,712 0,718 0,876 1,017 1,258 1,459 1,629 1,776 2,021 И 43,3 98,5 164,9 232,8 264,0 297,2 299,6 364,3 427,0 547,2 EИ2.2 773,7 882,6 Ш95.8 S 0.347 0,789 1,171 1,473 1,593 1,709 1,717 1,917 2,084 2,352 2,562 2,734 2,880 .{,117 с» 0,878 1,263 1,372 1354 1,338 1,317 1,316 1,273 1,234 1,173 1,131 1,101 1,080 1,052 Таблица 2 Термодинамические свойства внутреннего вращения п метиловом спирте (в парах) от 200 до 500° К [2] Энтропия метилового спирта (газ) С1 =1,01 X 1040; Fo = 932 кал/моль т, °к 200 260 300 ЗЛО 380 420 460 500 s и +,.) 52,142 54,282 55,365 5б,:юо 57,244 58,040 58,7<Я 59,429 S (vib) 0,019 0,103 0,223 0,405 0,644 0,937 1,274 1,652 1,103 1,430 1,006 1,758 1,890 2,006 2,109 2,205 S° (I am) 53,264 55,815 57,194 58,523 59,778 60,983 62,146 63,282 S (трет, лак он) 51,286 55,511 56,944 58,273 59,489 60,578 61,381 61,079
534 Глава XIX Таблица 3 Термодинамические функции этилового спирта С2Н5ОН (г) [3] т °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 0 = —52260 кал/моль S" 0 кал/г рад • моль 54,27 54,34 58,11 61,42 64,43 67,22 69,84 72,31 74,65 76,88 79,02 81,07 83,03 84.92 66,45 66 56 72,11 77,12 81,76 86,08 90,12 93,92 97,48 100,85 104.04 107,06 109,94 112,67 12,18 12,22 14,00 15,70 17,33 18,86 20.28 21,61 22,83 23,97 25,02 25,99 26,91 27,75 17,59 17.66 21,00 24,09 26,81 29,18 31,25 33,07 34.66 36,06 37,28 38,34 39,27 40,08 т °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 — Я° -дя° — Z° AZ°f t кал/моль 48 630 48 600 46 660 44410 41860 39 060 . 36 030 32 810 29 430 25 900 22 240 18 470 14 590 10 630 56 240 56 260 57 250 58110 58 780 59 320 59 710 60 000 60 200 60 320 60 370 60 350 60 250 60190 68 440 68 560 75 500 82 970 90 920 99 310 108 130 117 330 126 910 136 830 147 080 157 650 16 850 179 640 —40 010 —39 910 —34 310 —28 470 —22 490 —16 390 —10 230 —4 030 +2190 8 430 14 680 20 920 27 170 33 410 29,329 29,075 18,749 12,447 8.191 5,118 2,796 0,980 —0,479 —1,675 —2,673 —3,517 —4,239 —4.Я67 Таблица 4 Термодинамические функции этилового спирта С2ИбОН (г) по данным различных авторов т, °к 298 298 298 298 351,5 351,5 403,2 — АН] 56 625 56 240 56 278 S° «6,45 67,2 67,58 E9,8 70,26 72,85 -AZ° 40 010 40 282 Ссылка на литературу [4] [3] [14] [13] [4] [13] [13]
Раздел IV 535 Таблица 5 т, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 Термодинамические функции 0 Т 14,52 14,59 17,34 20,09 22,54 24,89 2fi,96 28,88 30,66 Z°-H° 0 Т 62.73 62,83 73,36 77,70 81,78 85.59 89,18 92,57 95.80 н-пропилового спирта [5] 77,25 77,42 90,70 97,79 104,32 110,48 116,14 121,45 126,46 АЩ —62 220 -62 240 —63 560 —64 560 —65 400 —65 950 —66390 —66 670 —66 810 л Z0 1 —39 500 -39 370 —33 920 —26 470 —18 900 —11205 —3 450 +4 340 +10 390 Таблица в Термодинамические функции //-бутилового спирта [5] пл атт- 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 Н°-Н° 0 Т 17,81 17,88 21,83 25,59 28,92 31,96 34.69 37,11 39.40 Z°-tf° 0 Т 71,61 71,71 77.37 82.69 87,63 92,32 96.70 100,93 104,97 S° 89.42 89,59 99,20 108,28 116,55 124,28 131,39 138,05 144,37 Л Н°, —67 890 —67 920 —69 370 —70450 —71 260 —71 820 —72 190 —72 440 —72 470 л 7о /\ ?j * i-Л *¦*• / —39 080 —38 900 —29 000 —18 780 —8 370 +2 170 +12 810 +23 460 +34 110 Таблица Термодинамические функции от этилового до гептилового спирта включительно [14] при 298° К в газообразном состоянии Названия спиртов -AZ Этиловый .... Изопропиловый «-Пропиловьш . . третич.-Бутцловый н-Бутиловый . . . третич.-Амиловы и н-Амиловый . . . н-Гексиловый . . н-Гептиловый . • 56 278 65 828 62 228 77 478 67 898 84 288 73 418 78 938 84 308 67,2 73,2 75,9 77,4 84,8 84,9 91,2 99,3 106.0 40282 41913 39115 45 178 37 725 44 488 35 442 33 665 31318
536 Глава XIX Таблица 8 Термодинамические фуикции этиленгликоля [5] т, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 я^н; т 15,43 15,46 17,92 21,19 22,03 23,68 25,24 26,62 27,88 т 61,90 62,03 66,80 71,01 74,98 78,58 81,68 84,75 87,53 S° 77,33 77,49 84,72 92,20 97,01 102,26 106,92 111,37 115,41 АН) —95 100 —95 120 —95 880 —95 920 —96 900 —97 260 —97 480 —97 630 —97 700 AZ°f —74 820 —74 700 —67 770 —60 740 —50 530 —46 320 —38 890 —31 570 —24 140 Термодинамические функции окиси этилена [5] Таблица 9 г, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 Н-Но 2613 2634 3957 5603 7534 9709 12073 14608 17295 ~(Ze-A0°) Т 49,37 40,42 52,09 54,43 56,60 58,64 60,57 62,41 64,18 58,13 58,20 61,98 65,64 69,16 72,51 75,66 78,64 81,48 Я —6603 —6582 —5259 - 3613 —1682 4-493 +2857 " +5392 +8079 — Z 23 936 24042 30 052 36 431 43 076 50 264 57 672 65 385 73 395 Примечание. Теплота горения газообразной окиси этилена 312,55 ккал/м* 'Таблица 10 Термодинамические функции окиси этилена в идеальном газоном состоянии [6] г, °к 294,27 310,04 327,61 344,27 360,94 377,61 394,27 410,94 427,61 444,27 460,94 477,61 кал/град ¦ моль 11,34 11,88 12,43 12,99 13,55 14,11 14,65 15,20 15,74 1В,27 16,78 17,28 кал /град • моль 57,97 58,61 59,25 59,88 60,51 61,13 61,74 62,36 62,98 63,60 64,21 64,81 0 кал/моль 2565 2758 2961 3173 3394 3625 3862 4113 4371 4637 4914 5190 кал/моль ¦ град 49,26 49,74 50,21 50,66 51,10 51,53 51,95 52,:«$ 52,76 53,10 53,55 53,92 Н° = -{ кал/моль.
Раздел IV 537 Таблица 11 Термодинамические функции формальдегида СН2О (газ) [7J т, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 52,284 52,337 54,889 57,117 59,093 60,942 62,658 64,294 65.819 67,683 68,706 69,896 71,121 72,287 - (Z° - Н°о)/Т 44,254 44,304 46,642 48,539 50,115 51,531 52,813 54,004 55,111 56,145 57,179 58,062 58,953 59,807 2393 2410 3299 4289 5386 6587 7076 9258 10707 11101 11527 11835 12169 12480 r° Lp 8,45 8,47 9,37 10,44 11,50 12,48 13,36 14,13 14,80 15,38 15,92 16,31 16,68 17,00 AZ/ образования —27 170 —27 160 —26 600 —26 000 —25 200 —24 400 —33 600 —22 700 —21900 —21 000 —20 150 —19 200 —18 250 —17 300 Ы" = —27 700 кал/град • моль Таблица 12 Термодинамические функции дейтероформальдегида СН2О (газ) [7] т, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1,400 1400 1500 53,790 53,842 56,655 59,057 61,382 63,505 65,380 67,164 68,839 70,429 71,880 73,257 74,555 75,794 45,602 45,652 48,0« 4 50,055 5J ,730 53..Ч16 54,664 55,953 57,159 58,310 59,369 60,387 61,350 62,280 11° - И] 2 442 2 457 3 438 4 550 5 786 7 132 8 573 10090 11680 13 332 15 013 16 710 18 488 20 271 S 9,13 9,14 10,4 11,76 12,95 13,98 14,84 15,56 16,16 16,66 17,07 17,41 17,69 17,97 Таблица 13 Термодинамические функции ацетальдегида СН3СНО (г) [8] т, °к 0 298,16 400 500 600 700 800 900 1000 га Ср 0 13,06 15,73 18.27 20,52 22,50 24,20 25,68 26,96 S° 0 63,15 67,37 71,14 74,68 78,00 81,12 84,06 86,84 -(z°-#;;)/t 0 52,85 56,03 58,67 61,05 63.24 65,28 67,20 69,03 Я0 - Я ° A 0 3070 4535 6240 8180 10340 12680 15170 17810 АН* 37 150 39 670 40480 41 180 41 770 42 250 42 6-10 42 950 43 160 -AZ°f 37 150 31770 28 950 25 970 22 870 19 690 16 440 13 140 081
538 Глава XIX Таблица 14 Термодинамические свойства муравьиной кислоты [9] 7\ °К 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 (Н-Н°п)/Т 9,102 9,118 10.005 10,897 11.745 12,529 13,247 13.904 14,504 15,052 15.556 16,020 16,448 16,839 11,636 11,674 13,613 15,274 16,648 17,785 18,738 19,546 20,238 20,834 21,351 21,800 22.191 22,532 -(Z°-H°u)/T 51,029 51.086 53,829 56.158 58,220 60,091 61.811 63,410 74,907 66,314 67,646 68,911 70,115 71,258 - Д #/ 90031 90039 90424 90716 90959 91141 91275 91374 91434 91466 91474 91468 91449 91426 — AZt 83638 83598 81388 79093 76743 74361 71955 69532 67101 64667 62230 59791 57357 54919 Таблица 15 т, °к 100 150 200 220 240 260 280 298,15 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 395,52 395,52 *) 400*) 410*) Термодинамические (*; - HD RT0 1,544 3,160 5,202 6.146 7,165 8,264 9,442 10,58 10,70 11,36 12,04 12,74 13,46 14,21 14,97 15,75 16,56 17.38 17,85 25,78 26,27 27.40 свойства S° R 7,503 10,74 14,26 14,76 16,31 17,89 18,68 20,15 20,26 20,85 21,44 22.03 22,62 23,20 23,79 24,67 25,55 26,43 26,46 31,93 32,79 33,55 бензойной кислоты -&Т-К) RT 3,285 4,986 6.154 7,135 8.154 9,207 9,467 10.45 10,52 10,84 11,16 11,48 11,80 12,15 12,43 13,04 13,65 14>05 14,13 14,13 14,84 15,31 [10] RT 405,2 252,5 175,6 153,0 135,7 121,3 108,3 99,77 98,92 93,74 88,42 83,15 79,88 76,30 73,38 69,27 65,76 62,20 61.75 61,75 60,20 57,45 *) Величина при этих температурах для бензойной кислоты в жидком состоянии.
Раздел IV 539 Таблица 16 Теплоты горения и образования некоторых спиртов, фенолов и кетонов [11] при 25° С, ппал/моль Вещество и состояние Мол. вес 108,134 184,226 260,318 94,108 110,108 134,170 86,088 108,092 236.256 238,272 893,15 1607.42 2332,73 730,36 682.51 1149,09 493,56 656,84 1887.18 1921,81 -дя; 38,49 ±0,30 25.16 ±0.50 0.80 ±0,60 38,90 ±0.25 86.75 ±0,25 38.96 ±0,30 87,60 ±0,20 44.10 ±0,15 27,55 ±0.60 61,24 ±0,40 Бензиловый спирт (ж) Дифенил-карбинол (тв) Трифенил-карбинол (тв) Фенол (тв) Гидрохинон (тв) ... Бензил-метил-кетон (ж) Диацетил (ж) Бензохинон (тв) . . . , Дибензоил этилен (тв) . Дибензоил этан (тв) . . Примечание. Авторы особо отмечают, что их измерения проведены с веществами высокой степени чистоты. Таблица 17 Теплоты горении жирных кислот и их метиловых и этиловых эфиров [12] Соединение Валериановая кислота . . . а-Метил-масляная » .... иэо-Валериавовая » .... Триметилуксусная » .... Метилвалерианат Метил-а-метил-бутират . . . Метил-и^о-валерианат .... Метил-тримотил-ацетат . . . Этил-валерианат Этил-а-метил-бутират .... Этил-иэо-ваяерианат Этил-триметилацетат .... — Д U/M, кал/грамм 6664 ±7 6645 ±12 6629 ± 8 6622 ±5 7293 ±15 7280 ±5 7271 ±5 7243 ± 15 7706 ± 9 7682 ±4 7674 ±5 7663 ±6 -AU, ккал/молъ 680 678 677 676 847 845 844 841 1003 1000 999 997 — Д Но, ккал/молъ 681 679 677 677 848 846 845 842 1004 1001 1000 999 -АН0,, ккал/молъ 131 133 135 135 126 128 129 132 132 135 136 138 Термодинамические функции ацетона [15] Таблица 18 т °к 273,15 298 15 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 (Н°-Н°о)/Т кал/град ¦ моль 56.31 57,45 57.53 61,52 65,03 68,22 71.19 74.00 76.67 79,22 81,68 84,02 86,28 88,46 90,54 12,65 13,04 13,07 14,79 16,63 18,47 20,25 21,93 23,51 24,98 26,34 27,62 28,80 29,90 30,92 68,96 70,49 70.60 76,31 81,66 86.69 91,44 95,93 100,18 104,20 108,02 111.64 115,08 118,36 121946 16,95 17,90 17,97 22,00 25,89 29,34 32,34 34,93 37,19 39,15 40,85 42,32 43,61 44,74 45,72 -АН) AZ) ккал/молъ 51,40 51,72 51.74 52,93 53,94 54,78 55,46 55.98 56,38 56,61 56,80 56,87 56,88 56,85 56,78 —37,53 —36.30 —36.20 —30,84 —25,20 —19,36 —13,40 — 7,34 — 1,25 — 4,91 11,06 17.23 23,42 29,57 35,77 30,03 26,61 26,37 16,84 11.02 7,05 4,19 2,00 0.32 -1,08 —2,19 -3,14 —3,94 —4,62 —5,21
540 Глава XIX Термодинамические функции фурана [16] Таблица 19 т,°к. 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 -(Z°-Hl)/T 53,10 53,95 54,01 57.16 60,10 62,92 65,63 68,24 70,75 73,15 75/, 7 77,69 79,84 7-UK) 83,89 (Я° - Н°п)/Т 9,44 9,90 9,94 12,09 14.38 16,59 18.61 20,45 22.11 23,61 24,97 26,20 27,33 28.37 29,31 62,55 63,86 63,95 69.25 74.48 79.51 84,24 88,68 02,85 1H,76 100,44 103,90 107,17 110,27 113,20 ср 14,22 15,64 15,75 21.20 25.73 29,31 32,13 34,41 36,30 37,89 39,28 40,37 41,36 42,21 42,94 Раздел V. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРУ Таблица 1 Термодинамические функции 2 тиопропана [1] 2\°К 0 273,16 298,16 300,00 400 500 ПОО 700 800 900 100U (Z°—Hl)/T 0 —54,64 —55,71 —55,79 —59,66 —63,04 —66,11 —68,93 —71,GO —74,10 -76/.7 (Я°-Я°)/Г 0 12,17 12,(I 12,(И 14,33 1П.01 17,61 19.14 20,54 21,88 23,13 0 3,32'! 3,760 3,792 5,732 8,005 10,560 13,40 16.43 19,60 23,13 0 06,81 08,32 68,43 73,99 79,05 83,72 88,07 92,14 95,98 90. «0 0 16,86 17,71 17,77 21,12 24,24 27,01 29,44 31,50 33,50 35,17 Ml) —20,52 —24,13 —24,40 —24,42 —25,46 —26,34 —27,05 —27,60 —28.05 —28,33 —28,49 —20,52 —9,29 —7,91 —7,82 —2,12 +3,81 9,91 16,13 22,37 28,70 35,05 \gK f7,43 5,80 5,70 1,16 —1,67 —13,'fil —5.04 —6,11 —(),07 —7,6(i Термодинамические функции 2-тиобутана [18J Таблица 2 т,°к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 - GS - lil)(T 64,25 64,34 69,11 73,3« 77,28 80,93 84,37 87,64 90,74 "о —л и 4,583 /..('»25 7,152 10,16 13.57 17,3'. 21,42 2Г),77 30,37 S 79,62 7!>,7() 86,9<J !Ш7 09.89 105,71 111,1', 116,27 121,11 22,72 22,81 27,7/1 32,21 36,00 39,38 42,25 44,75 46,93
Раздел V 541 Таблица 3 Термодинамические функции 2-тиопентана [4J т,°к 0 273,16 298,1C 300 400 500 600 700 800 900 1000 (Z°-Hl)/T 0 — 68,40 — 70,02 — 70,13 -- 75,98 -- 81,23 — 86,10 — 90,66 — 94,98 — 99,13 — 103,03 (Н~И1)/Т 0 18,05 18,25 18,89 22,02 25,16 28,16 31,03 33,69 36,20 38,56 0 4,931 5,611 5,666 8,808 12,53 10,90 21,72 26,95 32,58 38,56 0 86,45 88,84 89,02 98,00 106,39 114,26 121,69 128,67 135,33 141,59 с; 0 26,45 28,05 28,17 34,64 40,61 45,86 50,43 54,55 58,02 61,14 —28,20 —34,31 —34,78 —34,81 —36,53 —37,94 —39,05 --39,86 —40,44 —40,75 —40,82 A Zf —28,20 — 7,46 — 4,99 — 4,80 5,47 16,14 27,05 38,14 49,32 60,53 71,83 Ig Л' 5,97 3,66 3,50 — 2,99 — 7,05 — 9,85 —11,91 —13,47 —14,70 —15,70 Таблица 4 Термодинамические функции 3-тиопентана [2J '/', "К. 273,10 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 - (Z°-H°Q)/T 68,04 69,62 69,74 75,48 80,65 85,43 89,94 9'i,20 98.2Л 102,1 (н°-н1)/т 17,52 18,34 18,39 21,61 24.79 27,82 30,61 33,20 35,62 37,83 4,786 5Д67 5,518 8,644 12,39 16,69 21 S3 20,56 32,06 37,83 S° 85,56 87,96 88,13 97,09 105,4 113,2 120,6 127,4 133,9 140.0 26,35 27,95 28.07 34,51 40,33 45,31 49,57 53,20 56,39 59,17 Таблица Г.-к 2Р8.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 Термодинамические 75,96 76,04 83,19 89,55 95,35 100,7 105,7 110,5 115,0 функции Н% — / 6,887 6,951 10,72 15,12 20,04 25,43 31,20 37,31 «,72 3,4-дитиогексана [3J л5, 98,99 99,20 110,0 119,8 128,8 137,0 144,7 151,9 158,7 34,24 34,37 40,94 46,74 51,66 55,89 59,54 62,73 65,52
3 ГО О СО CD oc О СО CD О"} c5bomo CD "ч~~! СО "ч~~! o3cooci о Я с« Я О ft Я О 5 Я О Я н в в ЕГ Ч) ov^io<7;ro^a:?cLO Ю СС CD CC CD 1>- t— Г— ОСОС о о аз CM CC тн - IOOrO «2 я я I Я 1 о N3 ююююююсосососо 273,16 298,16 500 600 700 800 900 о О я я я ЕГ I •е- I I Я я см 3 ье- о «О § I 8, о w N о тттттттттт DCSl i> со oq о см_ I I I т-t h-CD CD CD Ю ОЭ OOt> pomcqooo^cqtfrсо 3 CD 00 00 CO" CD vjn ОЭСО 00 CM cDcocoir-r— aooocnQO О Г— 00 Г— CD ir--qq ts о co в в я о я tr о я н S S O0^,j; 1 я юи5ооссс Ю Ю Ю CD CO CC CD CD CD CM CMC ' OO О > О О О | со г— оо ¦ЧН 1 о а е л 1 (Г о - ? о о о ИЗ о е кал - apt мол иолъ~ н 1 '< 1 > ( э С^ Г"™ 00 О5 f"*") f™3 О4 CQ СО ^гН ^«-i^icsico^Nr^Loir: ^н **^ t41™ LO ОО СО ^н ^^ с~) СО ""Cf СО 00 ^^ t*4 СМ Csj CO ""Cf ^^ 00 LO ^^ 00 СО ^Э Г4™ Г4™ t*^" 00 00 С7Э С^ С"^ ^^ ^^ ч—1 ч^-t чгН чгн с: сп* cd cd см ооояо)М(оо«со m?Dcacoa3f~t--oooooo 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000
Раздел V 543 Таблица 9 Теплота, свободная энергия и логарифм константы равновесия твоциклопентана [7] д я;, ккал - моль' а г;, ккал • моль 4С (графит) + 4Н2 (газ) + S (ромбич.) = C4HeS (жидк.) 298,16 | —17/1 | +9,0 [ 4С (графит) +4Н2 (газ)+ -i- S (газ) = C4HeS (газ) о 298,16 300 400 500 600 : 700 800 900 1000 17,4 23.5 23.5 25.1 26,4 27,4 28,1 28,6 28.9 29,1 —17.3 + 1,4 +1,6 10,2 19,2 28,4 37,8 47,2 56.7 66,3 — 1,05 —1,1ft —5,58 —8,40 —10,35 — 11,80 —12,90 —13,78 —14,48 Таблица 10 Термодинамические функции тиоциклогексана [8] т, °к 0 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (г°-я°)/т, килограмм ¦ моль 0 61,20 62,46 02,56 07,37 72,03 76,63 81,16 as.ei 89,95 94,20 (н°-нут, кал/грамм • моль 0 13,89 14,80 14,86 18.86 23.16 27,41 31,44 35,19 38,65 41,83 Я'-/Г, ккол 0 3,794 4,413 4,458 7.544 11,58 16,45 22,01 28,15 34,78 41,83 0 75,09 77,26 77,42 86,23 95.19 104,04 112,60 120,80 128,60 136,03 с; 0 23,54 25,86 26,03 35,71 44,73 52,37 58,71 64,00 68,49 72,34 А Я3/? ккал —22.35 —29,78 —30,38 —30,43 —32,45 —33,91 —34,85 —35.35 -35,47 —35,28 —34,78 д z°, ккал —22,35 +0,47 3,27 3,47 15,09 27,16 39,47 51,90 64,37 76,84 89,28 [gK + СС —0,38 —2,40 —2,53 —8,24 —11,87 —14,38 -16,20 —17,58 —18,66 —19,51
544 Глава XIX Таблица 11 Термодинамические функции метантиола [9J г, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 s° 0 С° V ( 0)/ [9а] 60,8fi 60,94 64,67 68,08 71,13 73,96 76,59 79,06 81,38 83,58 85,64 87,60 89,47 91,25 51,16 51,23 54,10 56,60 58,76 00,7г. 62,55 64,25 65,85 67,37 68,80 70,17 71,49 72,75 12,12 12,15 14,11 15,96 17,62 19,08 20,38 21,53 22,54 23,43 124,21 24,89 25,49 26,00 9,70 9,71 10,57 11,48 12,37 13,23 14,04 14,81 15,53 16,21 16,84 17,43 17,98 18,50 AZf в S2 (газ) AZ°f bS(pom6h4.) [9в] —8919 —8865 —5723 —2442 +973 4469 8010 11599 15207 18833 22471 26100 29717 33345 +760 778 1989 3391 4979 6701 8519 10441 12437 14506 16642 18825 21052 23345 Таблица 12 т°, к 0 273,10 298,16 300,00 400 500 600 700 800 900 1000 Термодинамические функции (Z°-Hl)/T 0 —57,60 —58,64 —58,72 —62,46 —E5,7В —68,78 -71,58 —74,21 —76,09 —79,07 (н°-нут 0 11,60 12,13 12,16 13,94 15,70 17,38 18,96 20,44 21,81 23,08 11° —И° 0 0 3,193 3,017 3,Ш 5,576 7,851) 10/. 28 13,27 16,35 19,63 23,08 0 69,29 70,77 70,88 76,40 81,46 86,16 90,54 04,65 98,50 102,15 этаитиола [1] 0 16,46 17,37 17,44 21,08 24,36 27,21 29,68 31,83 33,71 35,38 Ml) —22,42 —26,16 —26,45 —26,47 —27,52 —28,39 —29,09 —29,63 —30,03 —30,29 —30,44 А 2° —22,42 —12,00 —10,70 —10,60 —5,14 4-0,56 6,41 12,37 18,39 24,48 30,55 lg А' 1-0,60 7,84 7,72 0,81 --0,24 —2,33 —3,86 —5,02 —5,94 —6,68 Таблица 13 Tt °К 0 273,16 298,16 300,00 400 500 600 700 800 900 1000 Термодинамические функции 1- (Z° - II°q)/T 0 —63,52 —64,86 —64,95 —69,76 —74,05 —78,00 —81,69 —85,13 -88,51 —91,67 (W — Ety/T 0 14,95 15,54 15,59 18,03 20,47 22,83 25,08 27,19 29,18 31,04 0 4,084 4,633 4,677 7,212 10,235 13,70 17.56 21,75 20.20 :ши 0 78,47 80,40 80,54 87,79 94,52 100,83 106,77 112,37 117,60 122,71 проиантиола [10] с; 0 21,39 22,65 22,75 27,86 32,56 36,72 40,37 43,60 46,47 49,01 AH°f —26,17 —31,08 —31,46 —31,49 —32,87 —34,01 —34,19 —35,5(i —35,99 —36,23 —36,28 AZ) —26,17 —10,74 —8,87 —8,73 —0,92 +7,21 15,53 23,98 32,53 41,10 49,70 lg* +8,59 +6,50 +6,36 +0,50 —3,15 —5,66 —7,49 —8,89 -9,98 — 10,86
Раздел V 545 Таблица 14 Термодинамические функции 2-пропаитиола flij Г, °К О 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 — (Z°—#0°)/Г 0 61,45 62.72 62,82 67.45 71.05 75,56 79.22 82.71 86,03 89,16 (H°-If)/T 0 14,11 14,79 14,84 17,56 20,20 22,68 2-1,99 27,09 29,02 30,81 0 3.854 4,410 4,452 7,024 10,10 13,61 17,49 21,67 26,12 30,81 S° 0 75 56 77,51 77,66 85.01 91.85 98,24 104,21 109,80 115.05 119,97 0 21.61 22,94 23.04 28.35 33.06 37,02 40.38 43.26 45,74 47,92 А Я° —27,05 —33,09 —33,46 —33,49 —34,83 —35.92 —36,77 —37.40 - 37,85 —38,15 —38,28 A Z° —27,95 —11.95 —10,00 —9,86 — 1,77 +6,63 15,21 23,93 32.73 4155 50,41 lg* 9,56 7,33 7,18 0,97 —2.90 —5,54 —7,47 —8,94 —10,00 —11,02 Таблица 16 Термодинамические функции 1-бутантиола г, ек О 273,16 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (Ze-tfJ)/r 0 —68,75 —70,42 —70,52 —76,49 —81,84 —86.76 —91,39 —95,79 —100.02 —103,98 {Н°-Н°о)/Т 0 18,52 19,26 19,33 22,43 25.55 28.A0 31,52 34,25 36,85 39,31 *-К 0 5.060 5,741 5,799 8,972 12,78 17,16 22-07 27.40 33.17 39,31 0 87,27 8n.fi» 89.85 98.92 107,3!) 115,30 122,91 130,04 136,87 143,29 С° 0 26,63 28,24 28..Ч7 34,95 41.07 46 5 * 5l!:V7 5*1.68 59.54 62,95 MI) —29.84 —35.82 —36,2^ —36.32 —38,01 —39,38 —40,43 —41.16 —41.63 —41,81 —41,71 AZ°f —29.84 —9.20 —6,75 — 6,56 —3,62 14,19 25.02 35.99 47,03 58.09 69,24 lg* 7.36 4,95 4,78 — 1.98 —6,20 —9,11 — 11,24 —12.85 — 14,11 —15,13 Таблица 16 Термодинамические функции 2-метил-1-пропантиола [12] т, °к 0 1273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 000 -<2°-Я°)/Г 0 67,64 69.14 69.25 74,82 79,93 84,72 89,24 93,53 97,60 101,50 (Я°-Я°)/Г 0 16.69 17,59 17,66 21,21 24,66 27,85 30,78 33,44 35,87 38,07 S° 0 84,33 86,73 86,91 96,03 104,59 112,56 120,02 126,97 133.47 139,58 с; 0 26,50 28,28 28,41 35,31 41,30 46,26 50,35 53,77 50,68 59,17 д я; —31.53 —38,01 —38,48 —38,51 —40.19 —41,52 —42.57 —43,37 —43,97 —44.38 —44,44 AZ} —31,53 —10,59 —8,06 —7,87 +2,60 13,45 24,55 35.80 47,15 58,58 70,03 Не опр. 8,47 5,91 5,74 —1.42 —5,88 —8,94 —11,18 —12,88 - -14,22 —15,30 35 Заказ
Таблица 17 Термодинамические функции 2-нетил-2-пропантиола [13] т, °к 273.16 298,16 300 400 500 600 700 8(Ю 900 1000 -(г°-яо°)/г 61.92 63.41 62,52 69,08 74,19 79.04 83,62 88,00 92,16 96,14 (H°-H°Q)/T 16,41 17.38 17.45 21.24 21,88 28.23 31,33 34,12 36,68 39,02 яо_я; 4.482 5.182 5,235 8,498 12,44 16,94 21,93 27,30 33,01 39,02 78,33 80.79 80,97 90.32 99.07 107,3 115,0 122.1 128.8 135,2 с; 27,08 28,91 29,04 30,13 42,39 47,60 51,92 55 ДЧ 58,61 61,24 Таблица 18 Термодинамические функции бензтнола (CeH6SH) [15] г, °к 0 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 64,33 65.60 65,70 70,49 75,00 79,30 83,43 87.39 91.17 94,82 (Н°-Н°и)/Т 0 14,08 14,91 14,.'»8 18.50 22,01 25,29 28.28 30.99 33,44 35,66 S° 0 78,41 80,51 80,68 88,99 97,00 104,59 111,71 118,38 124,61 130,48 с; 0 23,08 25,07 25,22 32,76 39,07 44.13 48.23 51,59 54,41 56.79 а я; 15,44 11.54 11.24 11,22 10,66 9,34 8,72 8,27 7,95 7,76 7,70 дг; 15.44 24.51 25.71 25.80 30.83 30,09 41,50 47,00 52,55 58,15 63,75 Ig А: ОС —19,61 — 18,85 — 18,79 —Ki.84 — 15,78 — 15,12 —14,68 — 14,36 — 14,12 — 13,93 Таблица 19 Термодинамические фуикции 3-метилтнофена [17] т, °к 0 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 ~(Z°-H°o)/T 0 61,74 62,93 63.01 67,44 71,55 75,46 79.19 82,75 86,17 89,43 (H°-Hl)/T 0 13,15 13,86 13,92 16,98 20.04 22 90 25,51 27,89 30,03 31,99 0 3,591 4,133 4,175 6,792 10.02 13,74 17,86 22,31 27,03 31,99 S° 0 74,89 76,79 76,93 84.42 91,59 98,36 104,7 110.6 116,2 121,4 с; 0 20,87 22,67 22,80 29,38 34,89 39,34 42,95 45,95 48,47 50,59 дя; 8,81 4,79 4,54 4,52 3,42 2,54 1,85 1,32 0,91 0,63 0,46 AZ/ 8,81 18,45 19,72 19,81 25,08 30,60 36,28 42,09 47,91 53,81 59,73 Ig К Не опр. —14.76 —14,45 —14,43 —13,70 —13,38 — 13,21 —13,14 —13,09 —13,07 —13,06 Раздел VI. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХ ГАЛОИДЫ В иастоящий раздел включены термодинамические функции галоидо- производных — метана, этана, этилена и других органических молекул.
w Л ft & s Темп Соедит НИН о О 140 о о — о о 1100 00 1000 о со о о to о in о о еп СО OS ^icoio^^a<r^oi<r<smo»i<firtoccx'MM?oMO«tooc4f-ccpqci:cC(j3r->nmix) «i-cMoo«4pa>-ini>m'»^c4 0>i-(no:ffi<rOr--(r,(Da5<D(niNf--c«Lncorio]0)(Da) амеч-"- — — c^ic^Mc^(^c4Mc^c^«««cvi^ic^M««^^e4c^esic4C4c^cMcMc^^ica ч^ »^ -^ »С ОС C*l <^ CO JiCJ -t чТ ^r ir: C^M ^ OO С iC О <Ю СО 00^Kr0iC00O?IO3r4<Ni3[)CC05 *4' О ^-^ a ^^«« ^ —, „^_^_^_.;2 ОС iO ^^ 00 *^" »* '»-« lO lO tn *wi Г4- CJ ^^ ис:вв(о^с.с.с.»о;;а:;:«Вг.Мо.о:вг.^Р.Р.«а»о)ово)о« ss=?sgsgsisssss=ssgs2ss?sssass=;sssssss UUUUUOCJUUUUUuOuuUUUUUU^uUOUUUUUUUUUUuOD 35*
Фуакцйп Свободной эяергпа — {Z°— Jfa)/T галоидметааов, Ka.t/град моль [1] Таблица Соедпне- CF4 ecu СВг4 Cl?3F СН 01 СН,Вг CHJ CHF3 CF4CI CFjBr CFJ снсц CCliF CCI Br СНВгз CFhr3 CC:Br3 CH Cl* СН0ВГ0 CH2J2 CF?Br2 CHoFC? СШГВг C11JC Br CII^C J CF "liCl CF*JlBr CK3C:Br CCIjHK CCUFBr CBrjHF CBrjHCl CBraFCl CHFClBr 298,16 52,27 60,15 69,19 45,12 47,45 50,31 51,79 52,77 57,19 59,54 61,37 59,29 61,14 63,01 66,26 68,00 69,70 50,34 55, U8 59.88 63,1-2 59,95 64.05 68,25 5i,14 56,65 58,89 6U.72 63,1-8 5/,21 53,51 63,70 59,37 6 3.7 5 6f-,58 64,16 66,09 67,90 6178 :f 300 52,34 60.24 69,29 45,17 47,51 50,37 51,84 52.83 57,26 59,60 61,44 59,3« 61,22 63,10 66,34 68,09 60.80 50.39 55,14 59.95 63 29 6U.U2 6'*,73 68.34 54,19 56,b9 58,95 6U.78 63,15 57.27 59,58 63,78 59,43 63,83 65,67 64,23 66,17 67.98 61,85 400 55,48 64.48 74.23 47.55 49.99 52,89 54,44 55.63 6A,66 63.16 65,10 62,83 65,16 67,51 70,21 72 55 74,56 52.95 58,U3 63,U5 66.52 62.68 68,72 72,91 56,S9 ?9,50 61.91 63.82 66,29 6U 29 62.69 6, 70 62.68 6*.42 69,79 67.79 69,90 72.27 65,23 500 58,24 68,12 78,35 49.52 52.06 55 02 56.61 58, U6 63,63 66,24 64,27 65.81 68,53 71,28 73.47 76.33 78,55 55 10 60,36 65,56 69.52 66.87 72,20 76.79 59,19 61,88 64.43 66.39 6Н.У5 62 94 65,34 70,90 65,46 70,10 73,34 70./2 73.07 75.94 68,12 600 60,72 71.32 81,91 51,23 53,Я6 56,88 58.44 60.22 b6 29 68,98 70,97 68.44 7 1 60 74,57 7 6,32 79,60 82,ul 57,01 62.6U 6*.88 71,«9 69,71 75 18 80.17 61,22 63.98 6A.66 6H.b6 71,30 63,20 6 1, /1 73,82 6"( ,94 73,20 76.45 73,34 75.85 79.14 70,67 Температуре 700 62.98 74.18 85,03 52,78 55.51 58,57 6ii,27 62 19 68,71 71.47 73,59 7U.80 74,34 77,49 7 8,85 8 2 ri 2 85,07 58,74 6',.56 69.94 73.75 72,26 7 7,87 8 Ч, 11 6 3 |l6 65^87 68,66 7U.7O 7 3.30 6 7.30 69,87 76.44 70,18 75.62 79,24 75.1 1 78,ti2 81,99 72,97 800 65,07 76,75 87,83 54,22 5/.U3 6'), 12 61.05 64, u2 70,92 73.73 75.89 7 2,1.» 6 76.75 8U.13 81.It 85.14 8 7,80 6 U.36 66,3.1 7 1.82 7 5.7 U 74.59 8u.;i2 85,84 64.76 67,62 7 с 50 72,59 75.jl 69,23 71.84 78 82 72.23 77,1*2 81.75 77,85 81,5** 84,55 7 6,07 900 67,02 79.U9 9U.32 55,56 58,21 61,58 63,34 6 5,73 72,95 75.82 78.Ul 74,94 79,00 8 ,51 83.24 8 7.52 9U.28 61.85 68,U3 73,56 71,51 76,74 82,56 88.27 66.3 5 69,25 72,31 74.41 77,11 71 ,u2 73.66 81.ul 74.1 1 79.84 84.0 5 89,82 82,63 86,90 77,00 1OO0 68,83 81,41 92.64 5U.84 ft?,78 62,94 64,73 6 7,33 74,35 77,75 79,97 7 6,78 81..17 84.7 1 8b.17 89,69 92,54 63,27 69. .18 75.18 79.18 78.73 84.62 9U,50 67,82 7 0.77 73.90 75,93 7 8,72 7 2,70 7 5,36 83.03 75.87 81 71 8ft.15 81,64 84.53 89,04 78,80 1 100 70.53 82,48 94.75 58.1-4 6 1.04 6',,22 Gfi.05 68.83 76.63 79.55 81.79 78,49 8 '2.9 9 8^ 73 Bti,96 94!R2 64.62 7 1 (.'5 7б!70 8u,7 3 80,ft7 86.52 92.54 60,24 7 2.19 7 5.38 77.44 80.26 74,27 76 96 84.9П 7 7.52 83.4 f» 8S.12 83,35 86,29 91.02 80,48 1200 72 12 8 \ ii\\ Dfi.7.1 59.2П 62,2'i 63.44 67,29 70,26 78.29 81.24 83,49 8<M'9 84,78 88.61 8 8.1". 2 93.56 96 h 4 65>9 72.43 78,1 2 82.2U 81,29 88,30 1 94.4 4 7 I',5 7 7 3,u 4 76,68 78,8/ 81,71 75.75 7 8 , \ 6 8(i,6 6 7 0,09 85.(i7 «9.94 84.94 87.94 92.87 82,04 1300 73.62 8 (>, 8 2 98.51 6U,29 63,39 66,61 6«.48 7 1 ,fi 1 79.8S 8 2,82 8.1,1 U 81,59 8H.45 90.3 5 9U.IB 9 5,31 98,33 b7.1u 73,73 79.47 R3,58 84 9 1 89,97 9 С,, '"> 1 71,82 74.83 7R.42 8u 22 83.119 77,14 79 88 88.29 8U.52 86.59 PI.63 86 44 89,48 94,58 83,52 1400 7.1.0.1 88,43 Ui ».20 61,35 6'>.48 6/,<2 69,61 72..49 81 ,32 8 4,32 86,61 83.01 88,02 92.99 91.65 90.94 luu.ul 68.20 74,99 8 0.75 84,89 B.-..43 91,54 9-,8 7 73.A3 76,U5 79.28 81.48 84,3 7 78,47 81.23 89,IM 81.90 8S.H2 93.22 87.05 90, «3 06,20 84,91 1500 76,40 89.06 101,80 62.37 65.54 68,79 7U.69 7 4,12 82.72 85,73 88,03 84,36 89.50 93,53 03.U4 9S.48 1U1.58 69,3 7 76.17 81.06 Sti, 1 4 8б[87 9.4.U1 99,42 74,18 7 ,,22 90,48 82,70 85,59 79.74 82,50 91,29 8.1.20 S9,:J9 9.1. /2 «9,18 92,31 97,72 86,24
Таблица 3 Соединения CF4 9uu СВг4 СН F СН С! СН Вг СПл1 СН F CF С! CF ВГ CF J СНМз CC1-F CCIBt СНВгз CFUr, СС1Ргз CH2F2 СН2С12 СН2Вг2 CH2J2 CFei'-2 CF2Bra CC 2Br2 CH.Fli CHgKBr CHji.iBr CH2CU ClltBiJ CFaHCi CFoiiBr CF2C Hr CCi2HF CCisHRr CC 2FUr CKr*HF CBrHICl CBr^FCI CHFCiBr 298,16 62,48 73,94 85,53 53,24 55,80 58,82 6Г-.4 7 62,04 68,23 7!,09 73,32 70,G6 73,96 77,45 79,U3 82.65 85,36 58.92 64,59 7D02 73 88 71.84 77 72 83,27 63.16 65,97 68,7! 70,78 73,49 67.13 69.71 76, U 7(i. (JC 75.58 79.05 75.70 78.39 81.95 72,88 300 62,57 74,ОТ 85,66 53.30 55,86 58.89 60,53 62,12 68,32 71,20 73,41 70,76 74,U8 77,57 79.14 82.7 6 85,49 58,08 64,R6 70.10 73 96 71,95 77,83 83.40 63.23 66,05 68,7 9 70.87 73,58 67,21 69,80 76,25 7 0,09 75.68 79.16 75,79 74.49 82,08 72,97 400 67,18 80,10 92,16 56,07 58.Ql 62.04 63,83 65,96 73,29 76,31 78,fi! 75,58 79,77 83,73 «4,30 88.83 91,88 62.22 68,62 74.31 78.29 77.27 83,44 89,66 66.74 69,70 72,72 74.90 77.74 71.38 74,U9 81,71 74.60 80,62 8 5,00 80,75 83,55 88.ПЗ 77,63 Энтропии S° 500 71,27 85,13 97,43 58,61 61,70 64,90 66.7G 69,44 77,63 80,73 83.08 79,74 84,57 88.R2 88.64 93.85 97,08 65,16 71,67 77,70 82.67 81.85 88, 34 94,82 69.91 72.97 76.13 7 «, 4 3 81,35 75,26 77,8f, S6.36 78.54 8i,84 89,88 84,65 87,8U 92,99 81,64 600 74.93 89,41 101.85 60,98 64.19 6 /,4 8 69.42 72,60 81.45 84.59 8b.98 83.37 88,/0 S3,13 92.ЗУ 98,1 1 101.47 67, SS 74.90 80.85 85.88 85,83 92.25 99,17 72.80 75.91 79,29 81,57 84.55 78.38 81.22 9.-,3 8 82.C2 88.51 94.07 88.18 91.54 97.22 85,18 галоидметаыов, кал/град • моль \i\ Температура 700 78,20 9Л.12 105.65 63,21 66.55 69,88 71.88 75,48 84.85 Я8.03 90.44 86,59 92,31 96.R8 95.69 lOi.Rl 105.26 71;,42 77.66 83.69 88.::5 ?9.34 95.83 102,92 75.44 78.60 82.1*9 84.40 87,43 81.39 84,25 P3.9I 85.30 91.75 97.72 91.42 94.82 1 40,80 88,33 800 81.17 96.39 108. PS 65.82 68,75 72.12 74.1 Ь 78.13 87.G0 91,10 93.53 89.47 95,М 100.16 98,63 1 Oft,06 108.57 72,73 80.18 86.27 9D.68 P2.1fi 99,00 106.23 77,89 81.08 84,«4 86,98 9ii.ua 84.11 87,U0 97,06 87,95 94.65 1 iH'.Oft 9i,28 97. in*.13 Gi,i6 °К 900 83.87 99.^0 1 11.91 67.31 7 0.3 0 74.21 76,26 8П.Й8 90,66 93.88 96.32 92,08 98,38 103.U8 lul.29 107,97 И 1.53 74,98 82.52 88.И4 93.U9 95,28 101,85 1U9.16 8U.16 83.37 86.99 89.34 92.47 86. R0 89 51 99.89 911.5 1 97.118 ЮЗ,83 96,86 iiw,38 107,'рЗ 93,74 1000 86,32 101.93 114.61 69,21 71,75 76.16 78,24 82.84 93.17 96.39 QS.84 94,47 100,07 105,72 1 U3.7 1 110,59 114,17 77,05 8/,,6 7 90,82 9*),Я0 97,84 104,42 1 11, S1 82.25 85,50 89,17 91,52 94.61 Я8.90 91.83 102.'.6 92-85 99,68 1.43 99,24 102,79 1U9.64 96,И 1100 88.fl 104.33 117.03 7 1,00 74.58 78,01 80.1 О 84.94 95. i 8 9Н.71 1 Г» 1 , l O 96,67 1 03,34 1 OS.12 10 5,93 1 12,98 1 F.57 7o,S9 8 fi.fi 8 9-\N6 97.35 1A0,18 1 Ou.7 8 1 1 4,21 8,г),23 87.4K 91.18 9 1,55 У6.66 91,ПЗ 93.98 1 04.80 95,па 1 01,89 1п8.Р2 10 1,4 3 105,01 1 12.02 98,29 1200 90,71 106.52 1 19,25 72,71 76.32 79,75 81.86 86.89 97. ЬО 1 GO.83 10J.30 98,70 105.51 1 10.33 107.98 1 15,16 1 13.80 ВО,PI 88.56 94.75 9^.28 102.3 2 1US4.9 4 lib.42 86,08 89,-U 9:<.П8 95,45 98.56 9*,0 i 9."..9ft 106,96 97,US 103.94 1 10.99 1И3.45 lit 7.0ft 114.23 Iu0,30 1300 92,65 1U8,55 121,28 74.33 77. P7 81,41 8Л.53 88,72 99,58 1И2 *2 105,24 1OU,59 107,52 1 12.35 1H9.88 1 17,19 120.84 82,54 9n,.*2 96,54 1<J 1,1*6 1С 4.31 1 1U.94 1 14.46 87.83 91,10 9<*.85 97.23 1M0.38 94,86 э;,8я 108.95 98.ЭО 105.82 1 11.01 11*5,34 1 ('^.95 1 16.22 102,18 1400 94.47 1 10.14 123,17 75,88 7Э.л2 82,98 85.10 90,44 101.40 104,66 11O,13 1 02.3 ft 1 Л9.39 1 14.23 1 1 1,66 1 19.07 122,73 S4.16 92.nO 98.21 lf'2,74 106.16 1 12,81 !2'».34 89.47 92.75 96.52 9H.SS П.2.03 96.59 99.56 U'i.77 it'0.66 107,50 1 14.88 liO,09 1 10,73 1 18.10 103,94 1500 96.18 112,19 124.94 77.15 81.01 84,47 86.60 92,06 ln.4.13 106.38 108.85 104,02 1 11,01 115.99 1 13,34 120,83 B4.48 85,70 93,66 99,79 104,34 107,90 1 14,55 122.0 9 91.03 94,31 98.09 100.48 liK. F2 98.23 101,20 1 12.55 Ю2.31 1C9.25 1 16.63 108.75 112.40 1 19,85 105,59
Таблица 4 Теплоемкость Ср галоидозамещенных метана, пал/град моль [1] Соединения CF4 ecu СВг4 Cu^F CHC1 СН.чВг С1Ы CHF3 CF Cl CF Br CF,J СНСЦ CCKF CC1 Br СНВГз CFBr, CC Br3 С H a F j CibCi2 CH2 Br2 Cfi »J 2 CF2\ta CF2Bra CCl2Bra CtUFCl CH^FBr CH2C.Br CHjCU CbUBrJ CFjuCt CF.hlBr CFiClUr CC 1211F Cd. II Иг CCUhBr CBr2HF СЬг*НС1 CBrjFCI CHFCiBr 298,16 14,61 19,92 21,80 8,94 9,7 3 10,14 ll),55 12 20 15,97 16,54 16,90 15 /1 18,61 2U,42 16,99 20,18 21,35 10,28 12,22 13, u9 13,83 17,28 18,45 20,88 11,25 11,.6 12,67 13,02 13,47 13,35 13,78 17,82 14,57 16,16 19,22 15,57 16,60 10173 15,11 300 14,67 19,97 21,83 8,96 9,76 10,17 10,58 10,24 16.22 lfi.59 16,95 15,76 18,67 20.47 17,03 20.21 21,38 1 0.32 12,26 13,13 13,86 17.33 18,49 20,92 11,29 11,79 12,?9 13,06 13,51 13,40 13,S3 17,89 14.6t 16,20 19.27 15,61 16,64 19,77 15,20 400 17,33 21,92 23,21 10.52 11,50 11,92 12,36 H.8S 14 53 18193 19,20 1 7,83 2U.81 22,25 IS,S3 21,91 22,90 12,27 14,09 15,Я6 15,90 19,68 2U,5I 22.57 13,29 13, /5 14,71 15,1J 15,43 15,63 16,Ol 2U.61 16,75 18,17 21,26 17,87 18,52 21,61 17,22 500 19.32 2VO2 12,22 14,28 13,55 13.95 16,55 2(f,;i2 2»), 62 20,83 19..44 22,20 23,40 2u,12 23, Uli 23,/9 14.14 15,8/ 16,67 17,89 21,28 21,90 23,56 15,08 in,46 16,34 16,60 16,95 1 7,69 11,77 21,55 18,45 19,61 22.53 19,07 19,87 22,79 18,80 600 20,77 23.83 24,52 13,Ru 14.64 14 97 15,3t 18,13 21,60 21,82 21,98 20,44 23,1 1 24,00 21,05 23 72 24,35 15,76 17,36 17.01 13,03 22,37 22,3* 24,17 16,57 16,88 17,60 17,85 13,15 18,57 19,13 22.58 11).71 20.65 23,37 20 20 20,86 23,56 19.98 Температура 700 21,82 24,.41 2',,S4 15.20 15.92 16.19 18.48 19,40 22,50 22,63 22,81 21,27 23.74 24,44 2 1,76 24,21 24,71 17,12 18.'9 1 19,30 23,14 23,51 24,58 17,79 18,05 18.69 18.87 19,11 19.97 2 0,19 2 4 3 0 2o.'b7 21,43 2.4,94 21.06 21,60 24,09 20,89 800 22,63 24,64 25,06 16,43 17,03 1 7,25 17,51 2o,33 23,1 7 23,30 23, И 21,91 24,18 24,74 22,31 24.55 24,96 18,25 19,38 19,74 20,08 23.69 23,98 24,85 18.81 19.02 19,57 19,71 19,91 2«-,34 2 t,02 23..S2 2t,42 22.05 2i,34 21,74 22,19 24,45 21,60 °K 900 23,18 24,48 25.21 1 7,50 U, 7 fi 18. J9 IS,4 0 20,99 23. n 6 23.77 23.36 0 1 4 3 24.50 24,96 22.7o 24.80 25,13 19.20 2U.15 2U.45 20,73 24.СЭ 24.33 19,67 19.84 20.30 2u,4 2 9 [\ ij0 2 1 ; r, 4 2t.ti9 22;U 24.62 22,29 22,66 24,72 22,17 100O 2.4,63 25,05 25,33 18,43 IS, 86 19,ul 19.20 21.74 24.0 3 24,12 24.19 22,88 24 7 3 25.12 23,14 24,98 2i,26 2U.00 2n,80 21,Oft 21,30 24,39 24,59 2 3,1 0 2o]3U 20,54 20,93 2i,O4 2t,18 22.1 I 22.24 24.4S 22.52 22.95 24,84 22,74 23,05 24,92 22,64 1100 23,97 2.^4 1 19,24 19,60 19.73 19,89 22,26 24,31 24,39 24,45 2;),21 2 4 i) 1 2-K24 2.4,4 4 25,12 25,36 20,68 21.36 21,58 21.79 24,62 24,79 25,30 21,1I 21.14 2t,47 21,56 2 1,'JS 22,57 22,69 24,,0 22,92 24,29 25,OU 23,1 I 23,37 25,1O 23,03 1200 24,25 2:1,28 25.48 19.Ca 20,26 2u.36 20,50 22,70 24,54 24.60 24.66 23.5.1 25^33 23,7 1 20.23 25.43 21.25 21,84 22.03 22,21 2 ', ,8 1 24,95 25,ЗЯ 21.55 2 1.65 21,94 22! l 2 2 2] 9 6 2з!ив 24.S7 23.29 2.4.58 2.т,[ 3 23,43 23,66 25,18 23,35 1300 24.46 25,.4 6 2b 5 3 20|5« 2 0,82 2;-,92 21,04 2 4, Oft 24,72 24,78 24.82 23,77 25.16 25,40 23,94 5,3 1 25,59 21.76 22 26 22,42 22.53 24,95 25,07 25 47 22,00 22.09 22,34 22.41 22.51 21.29 23,3S 2 i ,(jO 2з!л5 23.83 25,23 23.69 23,89 25.28 23,63 1400 24.64 25,42 25,5 7 21,10 2 t. 32 21,40 21.50 23.3 7 24,Кб 24,91 24,95 2 3.У9 25,25 25,46 24,13 25,38 25,53 22,18 22 o5 22,76 22,90 25,07 25,17 25,50 22,39 22,'.5 22,69 22,76 22 *3 23,57 2.1,65 25,iO 23, КО 24,04 25,31 23,92 24,U9 25,35 23.87 1500 24,79 25.48 21,*56 21,75 21.82 21,92 2.4,63 24,98 25,1K 25,06 24.17 25,32 25,51 24,30 25,44 25,57 22,55 22.94 23,06 23,18 25,16 25,25 25,54 22,73 22,80 23,00 23,06 23 12 23,81 24,87 25 20 24.01 24,22 25,37 24,12 24.26 25,41 24,07
Раздел VI 551 Таблица 5 Термодинамические функции С F3H (г), нал/град моль [2] т*, к 100 200 293,16 300 400 500 соо 700 800 900 1000 W°-H°Q)/T 7,97 8,41 9,27 9.29 10 33 11,39 12.38 13,30 14,12 14,85 15,51 43,62 49,24 52,75 52,81 55.02 58.04 60-21 62,19 64,02 65.72 67.32 if» 51,58 57,66 62.03 62.10 65.95 69.43 72,59 75,48 78.13 80,57 82,83 8,10 9,86 12.21 12.25 14,59 1056 18,13 19,36 20.33 21.10 21,73 Таблица 6 Термодинамические функции CF4(r), пал/?рад моль [2] г°, к 100 200 293,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (Н*-Н°о)/Т 8,00 8,83 10,21 10,24 11,70 13,04 14,22 15,24 1П.12 16,87 17.53 -(Z'-jQ/r 42.89 48.03 52,41 52.47 55,53 5838 60,86 63.13 65,23 67,17 68,98 50,89 57.46 62,62 62,71 67,23 71,42 75,08 78,37 81.34 84,04 86.51 8,30 11,32 14,63 14,68 17,36 19,35 20.80 21.85 22,63 23,20 23,65 Таблица 7 Термодинамические функции CF3C1 (г), пал/град • моль [2] т°, к 100 200 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (H°-H°Q)/T 8,09 9,37 11,02 11,05 12,62 13,99 15,16 16,14 16.98 17,70 18,31 -(Z'-jQ/r : 47,09 : 53,03 57,08 • 57,15 60.54 63,51 ! 66.17 68,54 : 70,79 : 72,84 ! 74.73 1 55,18 62,40 68.09 68,19 73,16 ; 77,50 ! 81,33 ; 84,72 87.77 : 90,53 ! 93.05 С° р i 8,76 i 12.63 i 15,96 16,02 18.52 i 20.32 : 21,59 22,50 : 23,16 ; 23,65 24,02
3- 5; a, Я Б 8 Е S се СП I Q e i 1 0 T о 5. о 4 CM CO СЭ lO *^ ^"^ Ct) *^н *^ 00 CD OOOCMCMLOr-OO^H^HCM ^ V* t^- m ^ CD CO CD v* О CO lOOCDCDCD^^t^^OOOO r^-TOOCDOOcCCO^^rOO COCD^trvlLOOOOCMvr^OO СЭч^-сГкГСОООСПООГ-Ю^! t-OOOOO^CMTO^LOCD 100 200 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 О ¦ E- к о I E E E О) E Q. H V 1 с* «г- о о 5 о ¦ч 1 »1 0 н С^ 'ЧТ ^О Г^ СМ СМ ^н Г4- СМ ^О О 00 ^^ Г^ Г4" ^D С^] ^С li*3 Г4" 00 ^О 00 "^ С^ ^н ^-н С^5 ^^ t^~ С^ С^ С^ со см to ее оэ ^н »^ ~f оэ ^^ со t^OOOOOOOOOO^'^-i^ltN ^Г- *^* Г" Г" LO ^^ ^О СП) ^^ ^D 00 t^1" 00 СЭ С5 ^^ СО "^Т iTi Г1* 00 00 100 200 293,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 IE № о cd № cd Е Е CJ О) ЕГ & cd № & et I си и! co>to CO 00 ГО ^ об о ^" -^ ro sf ira щ СО оооооооо« оооооо^5<
Раздел VI 553 Таблица 11 Термодинамические функции дихлордифторметаяа CC12F2 (г) (фреон-12), кал/граб ¦ моль [4] т, °к 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 с; кал/град ¦ моль 16,654 17.407 17,456 19,831 21.469 22,605 23,411 24.003 24.448 24,791 25,0E0 25,277 25.454 25,602 25,728 кал/град • моль 70.430 71.920 72.027 77,394 82.004 86,024 89.571 92.742 95,599 98.194 100.57 102,76 104.79 106,68 108,45 ккал/моль 3.1372 3,5628 3.5948 5,4664 7.5354 9.7419 12.044 14,418 16,845 19,308 21.800 24.317 26.853 29.406 31,973 — B° — Я°о)/Т кал/моль • град 58.945 59,971 60.044 63.728 66.933 69,788 72,366 74,719 76,883 78,886 80.751 82.495 84,132 85.676 87,136 Таблица 12 Термодинамические функции трихлоротана СС13Н(г), кал/град • моль [5] 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (H°-H°u)/T 11.34 11,37 12,71 13,88 14,87 15,73 16,45 17.09 17,64 -B°-//°о)/Т 59.29 59.36 62.81 65,78 68,40 70,76 72,91 74.89 76,72 70,62 70,72 7553 79,66 83,28 86,49 89.37 91.97 94,36 15.53 15,67 17,75 19.27 20,37 21.22 21,87 22,40 22.83 Таблица 13 Термодинамические функции чстыреххлористого углерода CCl4(r)f нал/граб • моль [Г)| г, °к 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (Н°-Н°а)/Т 13,83 13,86 15.65 17,03 18,10 18,96 19.65 20,22 20,69 — (Z° — Н°о)/Т 60.20 60.29 64.53 6818 71,37 74,24 76 82 79.21 81,31 74-03 74,15 80.18 85.21 89,48 93,20 96,47 99,43 102,00 19.94 19.98 21,92 23,09 23.82 24,30 24.63 24.87 25,04
Глава XIX Таблица 14 Термодинамические функции бромтрихлорметава СС13Вг(г), кал/град моль [5] т, °к 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (П°-нут 14,37 14,41 16,16 17,48 18,52 19,33 19,99 20.53 20,98 -(Z°-II°a)/T 65,18 65,26 69,66 73,41 76,69 79,62 82,27 84,62 86,83 S° 79,55 79,67 85.81 90,89 95.21 98,95 102,26 105-15 107,81 20.38 20,43 22,22 23,30 23.98 24,43 24,73 24,95 25.11 Таблица 16 Термодинамические функции СС14 (г), нал/град - моль [6] т, °к 100 150 200 250 300 400 500 600 700 800 900 1000 - (Z° - If)/T 48,19 52,03 55.16 57,89 60.34 64,58 68,23 71,46 74.33 76,92 79,33 81.48 Ш°-лут 8.85 10.23 11,59 12.81 13,91 15,71 17,10 18,22 19.08 19,80 20.40 20,90 57,04 62,27 66,75 70.70 74,25 80.29 85.33 89,68 93,41 96,72 99,73 102.38 с; 11,36 1444 1E,79 18.62 2008 22,04 23.28 24.07 24,61 25,00 25.29 25.52 Таблица 16 т, °к 100 150 200 250 300 400 500 600 700 800 900 1000 Термодинамические функции -(Z°-H°o)/T 49,91 53,57 56,49 59,03 61,30 65.27 ; 68,72 1 71,76 74,50 ! 76,96 : 79,24 i 81,37 CCl3F(r), кал/град- 8,54 9.63 10,80 11,92 12.95 14,71 16,12 17.25 18,19 18,94 19,58 20.12 58,45 63.20 67,29 70,95 74.25 79.98 84.84 89,01 92,69 95,90 98.82 101.49 моль [Я] 1 1 ; i 1 i j 1 i j 10,37 13.15 15,46 17.31 18,81 20,99 22.43 23.35 24.01 24.49' 24.87 25,16
Раздел VI 555 Термодинамические функции CC12F2 (г), кал/град - моль [0| Таблица 17 т, °к 100 150 200 250 300 400 500 60U 700 800 900 1000 -B° - 1Г)/Т 49,36 52,85 55,59 57.95 60.04 63.72 6fi,93 69.78 72,36 74.72 7E,87 78.89 (H°-If)/T 8,28 9,06 10,05 11,04 11,98 ШN 15.07 l?.23 17.20 18,02 18,70 19,30 S° 57.64 61.91 64.05 68.99 72,02 77.38 82.00 86.01 80,56 92.74 95,57 98.19 с; 9,49 11.83 14.05 15,90 17.45 19,81 21.44 22.58 23.38 23,97 24.41 24.74 Термолинамические функции СС1Ря(г), пал/гъад - моль [Ц Таблица 18 т, °к 100 1ГЮ 200 250 300 400 500 600 700 800 900 1000 _B° — lf)/T 47,18 50.57 53,15 55.34 57,28 60,70 63.09 66.35 6878 71.02 73,05 74.98 {ii°~ii'l)ir 8.11 8.E3 9.41 10.26 11,10 12,68 14.09 15,26 ifi.27 17.10 17.84 13.48 S° 55,29 59.20 62,56 65,E0 68.38 73,38 77.78 81,01 85,05 88,12 90.89 93,46 с; 8,80 10,E9 12.71 14.53 16,13 18,66 20,49 21.79 22,73 23.42 23,94 24,35 Термотииамичеекие функции CCI^F(rI кал/град * моль [7] Таблица 19 т, °к 100 200 273.16 298.16 300 400 500 6(Ю 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 {ir-нут 8,52 10.74 12.34 12,84 12,87 14,61 10,00 17.11 18,02 18.76 19,38 19,90 ¦ 20.35 ¦ 20.74 : 21.07 ¦ 21.37 1 21,63 ; I ~(г°-нут 49,87 56.43 60,02 61.13 61.21 65.15 68.57 71,59 74.29 76.75 7.9,01 81.07 82.98 84.17 86.44 88.02 89,50 58.39 67,17 72,36 73,96 74,08 79.76 84,57 88,70 92.31 95,51 98.39 100.97 103.33 10551 107.51 109,39 111,13 10,29 15.35 17.91 18.62 18.67 20,81 22.20 23.11 23.73 24,17 24.49 24,72 24,90 25,04 25.15 25,24 25.32
556 Глава XIX Таблица 20 Термодинамические функции бромхлормстана €H,BiCl(r), нал/град • моль [8] Г, °К 100 200 273,16 208,16 400 500 600 700 800 000 1000 8,21 8,03 9,56 9,79 10,77 1171 12,59 13.38 14,09 14,74 15,32 -B° -H])/T 49,25 55,15 58,03 58,88 61,89 64,40 66.01 68,C1 70,45 72.14 7372 57,46 64,08 67,59 68,67 72,66 7E.11 79,20 81.09 84,54 »5.88 89.05 8.85 10.53 12,06 12,A0 14,64 16,27 17,58 18,04 19.52 20,26 20,90 Таблица 22 T9 °K 100 200 273,16 298,16 300 400 500 600 700 SOG 900 1000 Термодинамические функции iH'-нут 7,95 8,14 8,51 8,67 8,68 9.42 10.23 11,03 11,79 12,50 13,16 13,78 — B CH2DBr [г], '-пут 4Я.97 49,52 52,11 52,86 52,91 55.М 57.70 59,64 fil.39 63,01 64,53 65,94 кал/град • S° 51,92 57.66 60,62 61.53 61.60 6493 67,92 70,66 73,18 75,51 77.69 79,73 моль [9] 7,99 8,91 10.19 10.67 10,70 12,58 14.27 15.71 16.94 18.00 18,91 19,70 Таблица 22 Термодинамические функции CHDjBr(r), т, °к 100 200 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 7,95 8,22 8,71 8,90 8,92 8.78 10,68 11.63 12,32 13,07 13.75 14,38 >Т -(Z°-H°u)/T 44,38 49.94 52.57 53,34 53,40 56,08 58.16 60.38 62.22 63,91 65,49 66,97 кал/град • S- 52,33 58,17 61,28 62.25 62.32 65,86 69.04 71,91 74,54 76.98 79,24 81,36 моль [9] 8,00 9.27 10,79 11.33 11,36 13.35 15,05 16,49 17,72 18.76 19.65 20.41
Раздел VI 557 Таблица 23 Термодинамические функции СН2Вг2(г), кал/град-моль [10] т, °к 100 200 273.16 208.10 300 400 500 600 700 800 900 1000 (Н°-Н°о)/Т 8,40 9,22 9,89 10.14 10.16 11,16 12.12 12.98 1:1.76 И.46 15.09 15,66 - {Z°-H°Q)IT 50,02 56.08 5906 59.93 60.00 63,06 65.65 67,94 70.00 7188 73.62 75,25 58.41 65,30 68.96 70,08 70,16 71.22 77,77 80,92 83,76 8E.34 88,71 90,90 с; 9,21 10 98 12,57 13.11 13.15 15.11 16.68 17.92 18,92 19,75 20/j5 21,06 Таблица 24 Термодинамические функции CD2 Вг2(г), пал/град • моль [10] т, °к 100 200 273.16 298,16 300 400 500 600 700 : 80П 900 1000 (Я°-Я°)/Г 8,40 9,37 10.29 10.62 10,64 11,91 13,06 14.12 14,92 15.68 16.35 16,94 - (Z°-H°u)/T 50.35 56/i5 59,51 60,42 60.49 63,73 66,51 69.04 71,21 73.26 75,15 76,89 S° 58.75 65,83 69.80 71.04 71,13 75,64 79,57 83,16 86,14 88,94 91.50 93,84 9,24 11.69 13,85 14.53 14.57 16,79 18,40 19,69 20.60 21.38 22,02 22.54 Таблица 26 Термодинамические функции CHD Вг2 (г), пал/град - моль [10] т, °к 100 200 273.16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 8,40 9,30 10,10 10.38 10,40 11.54 12,58 13.51 14,34 15.07 15,72 16,30 - (Z°-H°o)/T 51.57 57,66 60,67 61,57 61,63 64,78 67,47 69,85 72.00 73.96 75,77 77.45 S° 59.97 Н6.95 70,77 71.95 72,03 76.32 80.05 83.36 86,34 89,03 91.48 93.75 с; 9.23 11,34 13,21 13.81 13,85 15,93 17,53 18,77 19.75 20,56 21,24 21,80
558 Глава XIX Таблица 26 Термодинамические функции СНС1Вг2 (г), пал/град • моль [11] Т, "К 100 200 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 н°~н° 0 т 8,91 10.74 11.89 12.26 12,28 13.60 14.72 15,66 16,45 17,13 17,72 18,23 -<z--/O т 54,72 61.47 65,00 66.05 66.13 69,85 73,01 75.78 78.27 80,49 82.54 84,44 63,63 72,71 76,89 78.31 78,41 83.45 87.73 91,43 94.72 97,62 100,26 102,67 10.88 14,08 15,96 16,53 16,57 18,46 19,82 20,82 21.57 22,16 22,64 23.03 Термодинамические функции CDClBr2 (г), нал/град моль Таблица 27 [И] 1 t *v 100 2C0 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 т 8,91 10.82 12,10 12.51 12.54 14,02 15 24 16,25 17.08 17,79 18,40 18,92 т 54,75 61,53 65,10 66,17 66,25 70,06 73,33 76,20 78,79 81,10 83,23 85,20 S° 63 67 72,35 77.20 78,69 78.79 84,08 88,57 92,45 95,87 98.89 101,62 104,11 10.90 14,46 16.67 17,32 17,37 19.40 20.77 21,74 22,45 23,00 23.44 23,78 Термодинамические функции СНВгС1.2 (г) CDBrCl2 (г), пал/град Таблица 28 моль [12] J, | IV 100 200 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 CHBrCln 8,60 9,12 11,44 11.81 11,83 13.17 14,31 15,28 16,10 16,80 17,41 17,94 CDBrClu 8,60 10,36 11,61 12,02 12,05 13,55 14,80 15,83 16.70 17.44 18,07 18,61 СНВгС12 52,87 59,36 62,74 63,76 63,83 67,43 70,49 73,19 75,61 77,80 79,85 81,68 ¦ВЫт CDDrCl2 52,92 59,42 62.84 63,87 63,95 67,63 70,78 73.58 76,09 78,36 80.49 82,39 S' СНВгС12 61.48 69.66 74.18 75,56 75.66 80.60 84.80 88,46 91.71 94,60 97,26 99,62 CDBrCl, 61,53 69,78 74,45 75,90 76,00 81,17 85.58 89,41 92,79 95,80 98,56 101,00 с; СНВгС12 10,24 13,56 15,51 16,10 16,15 18.12 19.56 20,61 21.40 22,02 22.52 22,93 CDBrCla 10,25 13.87 16,15 16,83 16,88 19,02 20,48 21,52 22,27 22.86 23,32 23,68
Раздел VI 559 Таблица 29 Термодинамические функция дибромдифторметана CBr2F2 (г), пал/град • моль [13] Т. °К 100 200 273,16 298.16 300 400 | 500 600 700 800 900 1000 (Н°-Н°о)/Т 8.78 11,08 12,59 13.05 13.08 14.69 15,99 17,04 17,92 18.64 19,25 19.77 53,02 59.81 63.49 64.61 64,69 68.68 72,11 75,11 77.82 80.26 82,49 84,54 61.80 70,89 76.08 77,66 77.77 83,37 88,10 92,15 95,74 98,90 101,74 104,31 с; 10,86 15.51 17,76 18,40 18,44 20.46 21.84 22.79 23,46 23,94 24.30 24,56 Таблица 30 Термодинамические функции CCI3D(rI пал}град • моль [14] т, °к 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 {ir-lf)IT 11.55 11.58 13.09 14,37 15,44 16,34 17.11 17.76 18.33 -(Z°-H°q)/T 59,40 59,47 63,02 66,08 68,79 71.25 73,49 75,54 77.44 S° 70,95 71,05 76.11 80,45 84,23 87.59 90,60 93.30 95,77 с. 16,37 16.42 18.68 20.22 21.32 22,13 22.75 23,23 23.61 Таблица 31 Термодинамические функции CBr3D (г) Т, °К 298.16 400 500 600 700 800 900 1000 {H°-H°u)fT 13.02 14,50 15.68 ¦16,65 17,46 18.14 18,72 19,21 -(Z°-H°J/T 66.32 70,36 73.73 76.68 79,30 81.68 83,86 85,85 , пал/град ¦ моль 79,34 84,86 89,41 93.33 96,76 99,82 102,58 105.06 [И] с; 17.77 19,74 21.02 21,93 22.60 23,12 23,53 23.86
560 Глава XIX Таблица 32 Термодинамические функции CH3J (г), Г. °К 200 210 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (Н°-Н°й)/Т 8,16 8,20 8,67 8.68 9,38 10.13 10.87 11.59 12,26 12.89 13,47 - (za-//o°)/r 48,64 49,04 51.99 52.04 54.63 56,81 58,72 60,45 62,04 63,52 64,91 нал/?рад • моль S° 56,81 57,25 60,66 60,72 64,01 66,93 69,59 72,03 74,30 76,41 78,38 nsi СР 8,93 9,07 10,54 10,57 12,33 13,91 15,26 16.43 17,45 18.35 19,14 Таблица 33 Термодинамические функции CD3J (г), Г, °К 200 210 208,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (На-Н°с)/Т 8.34 8,41 9.17 0.20 10,21 11.19 12,12 12,97 13,74 14.44 15,08 -ф-Н°о)/Т 49,87 50.28 53-35 53.41 50.19 58.57 60.70 62,63 64.41 6<),07 67,63 нал/град • моль S° 58,21 58,69 62.52 62,61 60,40 6f).76 72,82 75,60 78,15 80,51 82,71 Г15] 9,69 9,93 12,07 12,12 14,26 15.99 17,43 18,63 19.64 20,49 21,19 Таблица 34 Термодинамические функции СНЭ—СН2С1 (г), нал/град - моль [16] 7\ °K 134,4 (т. р.) 200 285,39 (в. p.) 298,16 400 500 000 т 8.50 9,24 10.36 10.55 12.12 13,74 15,31 9,88 11,65 14.44 14,90 18,56 21,78 i 24,48 г- 56,20 60,44 65.03 65.67 70,57 75,07 79,28 B°—if) Т 47,71 51,21 54,08 55,13 58,45 61,33 63,97 Таблица 36 Термодинамические функции СН3 СНС1.2 (г), нал/градмоль [16] Г, °К 176,46 (точка плавл.) 298.16 330,46 (точка кип.) 400 500 R00 700 {Н'-В°о)/Т 10.14 12,32 12,96 14,30 16,12 17,77 19 27 с; 13,71 18,15 19,41 21,84 24,81 27,22 29,19 64,92 72,69 74,64 78,66 83,83 88,52 92,88 - (Z°~H°o)/T 54,78 60,37 61,72 0431 67,70 70,76 73,60
со 1100 200 1300 400 500 00 00 00 00 00 273,16 298,16 300 400 500 600 700 68,95 70,35 70,45 75,51 79,94 83,93 87,56 90,90 94,00 96,88 99,59 102,14 104,54 106,82 108,98 71.13 72.99 73,13 79.88 85,74 90.93 95.58 99.80 103,66 107,21 110,49 113.56 116,42 119,11 121.65 ,2 re to to e я J3 за N о И О» К D Об •в о О* Со Сл ^* со to ^Л ^"*. QQ [\Э ^¦^ СО Сл CTi hJ»44 ^J 00 tO to to to to tj os сп сл to сл oo о СЛ """Л СО С^О to to to го Сл СО ГО >?>¦ to о н* —л го to to to со со со to oo to сл оо to to сп ю "^О Н* J^N О^З н^ ^^ СО ^^ со со со со |?ч СО СО t*O ^Э "**Л ^Р* СС со со со со со сл о сл 1000 1100 *?<? м ю со со to to rfs со ^ to to ь: to to О ОС со as CO 00 CD 00 ?? Kg 00 OS to ro h* О 4N CO to oc to to 4NCO Ш о -4 СГ N3 tO Ci Cr 00 ^ ЮК 00^ 700 CD CD to со 00 en to в to to i o: s W 4s: 1^ 600 CO 77 oo СЛ to о 00 8 to to 95 ro ^J ro со со со со со to cdin; • tOtv. ; en t^ : cc 273,16 298,16 300 400 500 00 to О О О -О СП СО СО СО Q JS ^4 v] СО Н*1^Н??Н- 5?3SS8 Н*- Н*- 1-^ Н* Н*- 00 О "*Д CC pJr*- ^ooaia^cn to *¦-* i^ н* ь* О1 00 CTi OS Cn СО н^ 00 00 "*J f ^ Сл "*«Д (^D 00 h* 00 tO O^ tj^* to to to to to ?ч ^^ QQ ^0 00 со OJ Cn Oo ff4" _^ о H*- H* l-b 1,1 1,1,1,2 1,1.2,2 Пеята- o t e я в о I и & X О A а о Со PS ^) оо OotoS kJS 00 СЛ 00 -^о 0& СО Ф* 00 "cDObi- OS OS СП Сл О Ob оо to to н* oo со 12,1 14,3 18,1 OS h* -О о о о о ) 1 о о ? о о 4 4 1 а яг
Глава XIX Таблица 39 Г, °К 273,К) 298,1 Г) 300 ¦400 500 G00 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1 04,42 05,08 05,78 70,57 75,07 79,29 83,24 8?,93 90,40 93,07 96,74 99,05 102,41 105,02 107,50 Энтропия 1,1 71,19 72,74 72,80 78,02 83,81 88,52 92,87 90,88 100,00 1040A 107,29 1,2 72,22 73,81 73,92 79,83 85,10 89,83 94,11 98,01 101,02 105,00 108,21 110,33 1111,29 113,19 115,89 118,45 114,09 116,77 119,31 [ 5° хлорэтанои, нал/град • 1,1,1 75,18 77,09 77,22 84,15 90,17 95,53 100,34 104,67 Ю8,О6 112,34 115,74 118,92 121,90 124,68 127,33 1,1,2 78,70 80,57 80,71 87,37 93,28 98,58 103,36 107,71 111,70 115,38 118,80 121,98 124,90 127,77 130,41 1,1,1,2 83,00 85,10 85,20 92,87 99,49 105,34 110,57 115,28 119,58 123,52 127,15 13053 133,(>8 136,04 139,41 моль [18] 1,1,2,2 84,03 80,09 80,84 94,33 100,88 100,00 111,89 110,59 120.88 124,81 128,45 131,82 134,97 137,92 140,09 Пецта- 88,53 90,94 91,12 99,77 107,18 113,02 119,31 124,39 128,97 133,14 130,97 140,50 143,78 140,84 149,71 Гскса- 91,97 94,77 94,98 104.91 113,23 120,34 120,54 132,02 136,91 141,33 145,36 149,06 152,47 155,64 158,61 Таблица 40 Термодинамические функции хлорэтанов Теплоемкость С° хлорэтанов, пал/град - моль [18] 273.16 291,16 298.16 300 400 500 000 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1 14,01 14,65 14,90 14,97 18,56 21.78 24,48 26,7.4 28,64 30,27 31.68 32,90 33,95 34,87 35,66 36,35 1,1 17,25 17,95 18,22 18,27 21,84 24,81 27,22 29,19 30,84 32,24 33,43 34,46 35.36 36,13 36,80 37,38 1,2 18,18 18,77 19,00 19,06 22,04 24,63 26,86 28,78 30,43 31,85 33,06 34,11 35,02 35,82 30,52 37,12 1,1,1 21,35 22,04 22,33 22,40 25,74 28,32 30,27 31,92 33,26 34,38 35,33 36,16 36,86 37,47 38,01 38,47 1,1,2 20,21 20,98 21,27 21,34 25,03 27,92 30,13 31,87 33,28 34,44 35,42 36,25 36,97 37,58 38,11 38,56 1,1,1,2 23,49 24,27 24,57 24,63 28,28 31,02 33,09 34,68 35,94 36,97 37,81 38,52 39,12 39,62 40,06 40,43 1.1,2,2 23,00 27,79 24,09 24,16 27,90 30,77 32,91 34,55 35,85 36,90 37.76 38,48 39,09 39,60 40,04 40,41 Поита- 27,02 27,86 28,17 28,24 31,88 34,42 36,22 37,53 38,52 39,29 39,90 40,39 40,81 41,15 41,43 41,68 Гекса- 31,52 32,36 32,66 32,74 36,16 38,32 39,72 40,65 41,31 41.78 42,13 42,39 42.59 42,75 42,88 42,98
Раздел VI 563 Таблица 41 Термодинамические функции метилхлороформа СН3СС13 (г), нал/град • моль [19] г, °к 100 150 200 250 286,53 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 ЦОС) 1200 1300 1400 1500 - (z°~Ho)/r 49,94 53,84 57,06 59,88 61,80 62,37 62,45 67,0/. 71,05 74,58 78,03 81,09 83,93 86,58 89,09 91,44 93,68 95,79 97,80 (Н°-Н°а)/Г 8,92 10,44 12,00 13,44 14,42 14,71 14.7« 17,12 19,11 20,81 22,29 23,58 24,62 25,74 2E ,«5 27,48 28,22 28,90 29.52 S° 58,86 64,28 69,07 73,32 76.21 77,09 77,22 84,15 90,17 95,53 100,34 104,67 108,66 112,34 115,74 118,92 121,90 124.E8 127,33 11,65 15,00 18,01 20,38 21,88 22,17 22,40 25,74 28,32 30,27 31,92 33,26 34,38 35,33 36,10 3E,80 37,47 38,01 38,47 Таблица 42 Рассчитанные термодинамические функции трифторзтилена F2C = CFH (г) [20] т, -к 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 6,631 8,352 9,758 10,864 11,723 12,394 12,925 13,353 13,701 13,989 14,229 14.431 14,602 14,748 (Ле-Н1)/ВТ 4,936 5,79« 6,617 7,361 8,019 8,598 9,107 9,556 9,954 10,308 10,625 10,910 11,168 11,402 — (Z°—H'Q)/BT 27,285 29,449 31,230 32,788 34,190 35,470 36,652 37,751 38,779 39.745 40,665 41,517 42,336 43,114 32,221 35,245 37,847 40,149 42,209 44,068 45,759 47,307 48,733 50,052 51.280 52,427 53,503 54,516 36*
564 Глава XIX Таблица 43 Термодинамические функции трифторэтилена F2C = CFD (г) [20] т, °к 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 С°р/Л 6,870 8,712 10,146 11,249 12,102 12,768 13,292 13,710 14,044 14,316 14,537 14,720 14,872 14,999 (H° — H°o)/RT 5,017 5,954 6,830 7,609 8,289 8,883 9,403 9,859 10,262 10,618 10,936 11,220 11,487 11,707 — (Z° — H°o)/RT 27,381 29,592 31,427 33,037 34,486 35,809 37,030 38.165 39,225 40,220 41,158 42,044 42,885 43,685 S°/R 32,398 ' 35,546 38,258 40,646 42,775 44,693 46,433 48.024 49,486 50,838 52,093 53,264 54,361 55,392 Термодинамические функции F2C = CFa (г) [21] Термодинамические функции CJaC = СС12 (г) [21] Таблица 44 т, °к 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 C°JR V 9.707 11,054 12,073 12.849 13.441 13.895 14.247 14,523 14.741 14.917 15,059 15.176 15,273 RT 0,607 7,559 8,364 9,050 9,637 10,142 10,580 10,961 11,295 11,590 11,851 12,085 12,294 RT 29,526 31,561 33,336 34.924 36.364 37,685 38,905 40.040 41,101 42,096 43.034 43,921 44,762 S°/R 36.133 39,120 41,701 43,974 46,001 47,827 49,485 51,001 52,395 53,686 54.886 56.006 57,056 Таблица 45 7\°K 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 11,519 12,679 13,479 14,043 14.449 14,747 14,971 15,142 15,275 15,380 15,464 15,533 15,590 RT 8,054 9,074 9,880 10,530 11,062 11.505 11,878 12,196 12,471 12.709 12,918 13,102 13,266 RT 33,292 35.755 37,809 39,730 41,395 42,902 44,279 45,547 46,723 47,818 48,844 49,808 50,718 S°IR 41,346 44,829 47,750 50,260 52,457 54.407 56.157 57,744 59,193 60,527 61,762 62,910 63,984
Раздел VI 565 Термодинамические функции F2C = CFC1 (г) [22] Таблица 46 т, °к 244.80 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 C°VIR 9.190 10.123 11.435 12.409 13.139 13,689 14,108 14.429 14.679 14.877 15.035 15.163 15.268 15.355 (Я° — H°q)IRT 6,316 6.934 7.904 8.712 9,392 9.968 10,461 10.885 11.252 11,573 11,855 12.105 12,327 12,526 — (Z° — И°о) RT 30.559 31,906 34.038 35.891 37.541 39.033 40,397 41,655 42,821 43,909 44,928 45,887 46,792 47,650 S°/R 36.875 38,840 41.941 44.603 46,933 49.002 50,858 52,539 54,073 55,481 56,783 57.992 59,119 60.176 Таблица 47 Термодинамические функции фтортрихлорэтилена FC1C = ССЬ (г) [23] т, °к 200 273.16 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 c°p/R 9,162 10,56 10,95 10,98 12.21 13,09 13,72 14,18 14,52 14,72 14,98 15,14 15,26 15.36 15,44 15,51 (Я° — H°JRT 6,300 7,264 7,557 7,578 8.592 9,408 10,08 10.63 11.10 11.49 11,83 12.13 12,38 12,61 12.81 12,99 — (Z°—H°o)/RT 30,87 32,98 33,62 33,68 36,00 38,01 39,79 41,38 42,83 44,16 45,39 46,53 47,60 48,60 49,54 50,43 S°/R 37,17 40,24 41,19 41.26 44.59 47.42 49,86 52,01 53,93 55,66 57,22 58.66 59,98 61,21 62.35 63,42 Таблица 48 Термодинамические функции бромтрифторэтилена FX = CFBr (г) [24] г, °к 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 C°p/R 8,584 10,349 11,603 12,537 13,240 13,770 14.773 14.483 14,725 14,915 15,068 15,192 15,293 15,377 (H° — H°Q)/RT 5,998 7,174 8,132 8,924 9,588 10.149 10,628 11.040 11.397 11,708 11,982 12.224 12,440 12,633 -(Z°-H°Q)/RT 30,456 33,118 35,318 37,220 38,908 40,429 41,816 43,092 44,274 45,376 46,406 47,375 48,289 49,154 S°/R 36,454 40,292 43,450 46,144 . 48,495 50.578 52,444 54,132 55,671 57,084 58,388 59,599 60,729 61,787
Глава XIX Таблица 49 Термодинамические функции F2C = CH?r (г) 1,1-дифтор-2-бромэтилена, кал/град • моль [25] Г, °К 298,16 400 500 600 700 800 (H°-H°Q)/T 12,35 14,06 15,55 16,85 17,97 18,94 Г° °Р 17,63 20,42 22,49 24,07 25,28 26,24 75,24 80,83 85,61 89,86 93,67 97,10 -(Z*-H°o)fT 62,89 66,76 70,06 73,02 75,70 78.16 Таблица 50 Термодинамические функции iiwf-дихлорэтилена «$мо-СаНаС12 (г), пал/град моль [261 г, °к 200 273,16 298,16 300 400 500 6(Ю 70U 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 С1 р 12,30 14,75 15,55 15,61 18,41 20,57 22,23 23,54 24,60 25,48 26,23 26,86 27,40 27,87 28,27 28,61 — B° — Н°) Т 54,00 57,15 58,10 58,17 61,56 64,51 67,17 69,60 71,84 73,92 75,87 77,71 79,44 81,09 82,65 84.14 63,60 67,80 69,13 69,23 74,12 78,47 82,37 85,90 89,11 92,06 94,79 97,32 99,68 101,89 103,97 105,93 ккал/моль 1,920 2,910 3,289 3,318 5,024 6,978 9,121 11,41 13,82 16,33 18,91 21,57 24,28 27,04 29,85 32,70 Таблица 51 Термодинамические функции ш^ане-дихлорэтилена транг-СаН2С1а(г), кал/град - моль [26] т, °к 200 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 13,07 15,22 15,93 15,99 18,58 20,65 22,28 23,57 24,62 25,50 26,24 26,87 27,41 27,87 28,27 28,62 \?J ?1 1 т 53,52 56,80 57,79 57,86 61,38 64,42 67,14 69,61 71,89 74,00 75,97 77,82 70,57 81,93 82,80 84,30 63,53 67,92 69,29 69,39 74,35 78,73 82,64 86,18 89,40 92,35 95,08 97,61 99,97 102,18 104,26 106,22 0* ккал/моль 2,003 3,038 3,427 3,457 5,189 7,155 9,304 11,60 14,01 16,52 19Д1 21,76 24,48 27,24 30,05 32,89
Раздел VI 567 Таблица 52 Изомеризация la (г) [26J т, °к ¦158,16 488.16 518,16 548,16 573.16 (J.Ч,16 v транс цис 0,577 0.607 0.632 0,658 0,645 0.683 Д Z°/T 1,091 0.990 0.910 0,832 0,871 0,755 -(AZ°-Hl) Т —0,126 —0,097 —0.073 —0,057 —0.045 —0,015 Д Н , кал/моль 442 436 434 425 473 461 4 45 ±20 Таблица 63 Термодинамические функции цгге-С2Н2Вг2 (г), нал/град • моль [27] т, °к 100 200 273.16= 298,16 300 400 " 500 600 700 800 900 1000 (Н°-П°о)/Т 8,81 10,16 11,31 11,71 11.74 13,27 14.65 15,88 16,93 17,87 18.70 19.44 -(Z°-HJ/T 51.83 58,33 61.66 62,67 62.74 66,33 69,44 72,23 74.75 77.09 79,23 81,24 60,64 68.48 72,97 74.38 74.48 79.60 84,10 88,11 91,69 94.96 97,93 100,68 ЬР 9,98 13,20 15,67 16,44 16.50 19,1 i 21,14 22.68 23,90 24.90 25,73 26.43 Таблица 54 Термодинамические функции цис-С2В2Вг2 (г), пал/град* моль [27J т,°к 100 200 273.16 298.16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (Н°-Н°о)/Т 8,85 10.48 11,88 12.36 12.40 14,16 15.68 16.98 18,09 19,06 19.92 26.67 -(Z°-Hl)/T 52,06 58.66 62,14 6.3.20 63,27 67,09 70,42 73,40 76,09 78,59 80.87 83,01 60.91 69,14 74,02 75,56 75,67 81.25 86,10 90.37 94.19 97.66 100,79 103,68 с; 10,18 14,24 17.12 17.97 18,03 20,73 22,68 24,17 25,36 26,32 27,10 27,75
Глава XIX Таблица 55 Термодинамические функции mpa«c-C2H2Br2 (г), нал/град моль [27\ т, °к 100 200 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 (На-Н°0)/Т 8,99 10,83 11,98 12,35 12,38 13,81 15,10 16,25 17,26 18,15 18,95 19,66 -{Z°-H°o)/T 51,11 57,94 61,49 62,55 62,63 66,38 69,61 72,47 75,05 77,44 79,62 81.63 S° 60,10 68,77 73,46 74,90 75,00 80.19 84,71 88,71 92.31 95,59 98,57 101.29 с; 11.12 14.07 16.11 16,79 16,84 19,27 21,19 22.70 23,91 24,89 25,71 26,41 Таблица 56 Термодинамические функции трсшс-С2О2Вг2 (г). пал (град моль [%1\ т, °к 100 200 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 9,03 11,05 12,43 12,88 12,91 14,59 16,03 17,28 18,35 19,29 20,12 20,85 -{Z°-H\)/T 51,54 58,43 62,08 63,19 63.27 67,22 70,63 73,67 76,41 78,94 81,27 83.41 S° 60,57 69,48 74,51 76,07 76,18 81,80 86,67 90,94 94,77 98,24 101,38 104,26 с; 11.21 14,89 17,43 18,21 18,26 20,82 22,73 24,20 25,37 26,3:? 27,10 27,74 Таблица 57 т, °к 0 273,16 298,16 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Термодинамические функции фторбензолг 0 58,24 59,35 59,43 63,fi4 67,66 71,54 75.28 78,89 82,35 85,69 88.90 91,98 94,95 97,81 100,57 (Н°-Н9й)/Т 0 12,19 12,97 13,03 16,38 19,73 22,87 25,72 28,30 30,61 32,70 34,60 36,32 37,88 39,31 40,63 0 70,43 72,33 72,47 80,02 87,39 94,40 101,00 107,19 112,96 118,39 123,50 128,30 132.83 137,12 141,20 с; 0 20.65 22,57 22,72 29,99 36,04 40,86 44,70 47,83 50,42 52,58 54,42 55.99 57.32 58,48 59,49 i C„HeF (г) [28J АН} —22.72 —26,21 —26,48 —26,50 —27,46 —28,21 —28.78 —29,22 —29,54 —29.77 —29,88 -29.91 —29,88 —29,83 —29,75 —29,64 а г) —22,72 —16,03 —15,12 —15,05 —11,09 —6,90 -2,59 1,82 6,27 10,77 15,28 19,79 24,30 28,82 33,32 37,81 Не опр. 12,82 11.08 10,97 6,06 3,02 0,94 —0,57 -1,71 —2,61 —3,34 —3,93 —4,43 —4,85 —5,20 —5,51 •) 6G (графит) -h Valla (гая) + VjFs (газ) = GeH5F (газ)
tO СО 00 65,94 71,20 76.05 80,56 84.91 88,95 92.82 96.40 СО СО СО t-O ГО t-O и* н* СЛСС^СОСЪСОООЬ 82,14 91ЛЗ 99,40 06,98 114,09 20.57 126,61 32.14 ЮСОО tO CO СГ- СООО - О ZG СЛСО СО Ot rfN о о t —ч ь I8S i4N I >O ( ro s? M ffl B9 ES л s fcj о •a % I I to coio 4 о о 05 О О Sq о о 1 i 5 ! О В 1 о (А 298,2 400 500 : 600 700 800 900 1000 ..„.™ ^¦* ^^ со h^ oo k^4 ^^ /*~^ OJ OJ СО Ю tO СО ^^ ^"^ СО tsD ^*- I-* О CD OO -*4 """^^ О 1 'S D Чц, *-¦ ч о ^* ¦а ч о о о о < о )ОО 88§8 О t к> I i К I ¦е- я в а I (^4irvi;-oiC)CJTiAt Ъо Jo сь oo bo ^j со *to CO CO tOOp oo Ъо ел о со to "со Ъь оь ObCnO0XtOOuO0XtO tO^OOcOcOOO»vl~vi О Сл JO CO ^4 О tO СЛ jp^ со Ъь'со Vj ^ ^ bs о oo ^lO^bAOb^^OOJ^Ob О\ СО< 4^COCCtO jp4 о ел о со 'Ь'^ tO со О 3 I ES м i ел 0
ЛИТЕРАТУРА Раздел Т 1. Т- J. К a t z, J. L. Margrave. J. Chcm. Phys. 23, 983 A055). 2. H. G. Kolsky, R. M. Gilmer, P. W. G i 11 e s. J. Chem. Phys. 27, 495 A957). 3. F. D. Rossini, K. S. P i t z e r, R. L- А г n u t t и др. «Selected Values of Physical and Thermodynamic Properties of Hydrocarbons and Related Compounds», Carnegie Press A953). 4. H. Zeise, Z. Elektrochem. 48, 693—714 A942). 5. F. F. С 1 e ve 1 a n d, A. G- Meister. J. Ch. Phys. 20, 336—337 A952). 6. P. A. Gigue re. Canad. Jour. Res. 38, 485 A950). 7. D. A. Do ws, G. C. Pimentel. J. Ch. Phys. 23, 1258 A955). 8. R. H. Harrison, K. A. Kobe. Chcm. Eng. Progr. 49, 349—353 A953). 9. B. H. Хлебникова, В- II- Морозов— Укр. Хим. Ж- 24, 3 A958). 10. М. К. Wilson, S. R. Polo. J. Ch. Phys. 20, 1716 A952). 11. С. V. Stephcnson, E. A. Jones. J. Ch. Phys. 20, 135 A952). 12. W. G. Burns, H. J. Bernstein. J. Ch. Phys. 18, 1669 A950). 13. H. Zeise. Z. Elektrochem. 48, 476—509 A942). 14. N- W. Luft. J. Ch. Phys. 21, 1900 A953). 15. N. W. Luft, О. M. P. Khar band a. J. Ch. Phys. 22, 956 A954). 16. A. P. Altsh uller. J. Phys. Chem. 61, 251 A957). 17. W. R. Forsytke, W. F. G a i n q u e. J. Am. Ch. Soc. 64, 48 A942) 18. G. B. Kistiakowsky, G. G. Volpi. J. Ch. Phys. 27, 1141 A957). 19. R. L- Potter. J. Ch. Phys. 26, 394 A957). 20. G. M. Murphy, j. E. Vance. J. Ch. Phys. 18, 1514 A950). 21. L. G. Cole, M. Farber, G. W- El we г um, Jr. J. Ch. Phys. 20, 586 A952). 22. L. G. Cole, G. W. Elwcrum, Jr. J. Ch. Phys. 20,1543A952). 23. M. D. S cheer. J. Ch. Phys. 20, 924 A952), 24. С V. Step hens on, E. A. Jones. J. Ch. Phys. 20, 1830 A952). 25. N. M. Luft. J. Phys. Chem. 58, 928 A954). 26. J. S. Gordon, D. Goland. J. Ch. Phys. 27. 1223 A957). 27. H. Z e i s e. z. Elektrochem. 40, 885 A934). 28. H. Zeise. Z- Electrochem. 40, 662 A934). 29. W. II. Evans, D. D. W a g m a n. J. Res. Nat. Bur. Stand. 49, 141 A952). 30. G. B. G u t h r i e, D. W. Scott, Guy Waddington. J. Am. Ch. Soc. 76, 1488 A954). 31. C. Cemy, E. E r d о s, Chemicke Listy 47, 1742 A953). 32. A. P. A Its ch uller. J. Ch. Phys. 23, 760A955). 33. С С e r n у, E. E r d о s. Chemicke Listy 47, 1745 A953). 34. J. A. Hawkins, S. R. Polo, M. Kent Wilson. J. Ch, Phys. 21, 1122 A953). 35. D. W. Mayo, И. E. Opitz, J. S. P e a k e. J. Ch. Phys. 23, 1344 A955). 36. N. J. Hawkins, D. R. Carpenter. J. Ch. Phys. 23, 1700A955). 37. F. L. Voelz. J. Ch. Phys. 20, 1662 A952). 38. И- J. Galbraith. J. Ch. Phys. 22, 1461 A954). Раздел II 1. 11. Z e i s e. Zs. Elektrochem. 48, 693 A942). 2. F. D. Rossini, K. S. P i t z e r, R. L. Л r n e t t, R. M. В г a u n, G. S. Pimentel. «Selected Values of Physical and Thermodynamic Properties of Hydrocarbons and Related Compounds». Pittsbugh,Pa: Carnegie Press A953). 3. S. M. Ferigle, A. Weber. J. Ch. Ph. 20, 1657 A952). 4. A. Danti. J. Ch. Ph. 27, 1227 A957). 5. D. W. Scott, H. L. Finke, W. N. Hubbard, J. P. Me С u 1- lough, M. E. Gross, K. D- Williamson, G. Waddington, H. M. Huffman. J. Am. Ch. Soc. 72, 4664 A950). 6. G. M. В а г г о w, A. L. Me Clellan. J. Am. Ch. Soc. 73, 573 A951). 7. A. L. M с Clellan, G.Pimentel. J. Ch. Ph. 23, 245 A955). 8. T. M i g a z a w a, K. S. P i t z e r. J. Am. Ch. Soc. 80, 60 A958). 9. E. R. Lippencott, R. C- Lord. J. Am. Ch. Soc. 73, 3389 A951).
Раздел III 1. D. W. Scott. G. I). Oliver, M. E. Gross. W N. H u b b а г d, II. M. Huffman. J. Am. Ch. Soc. 71, 2203 A949). 2. J. G- Л s t о n, H. L. F i n к e, G. J. Jan z K. E. Russ e 1. J. Am. Ch. Soc. 73, 1939 A9.VI). 3. T. L. С о t t r e 1 1, J. Б. G i 1 1. J. Ch. Soc. 1798A951). 4. J. P. McCnllog h, I). W. Scott, R. E. Penningto n, J. A. Hossenlopp, G. Waddinjjtc n. J. Am. Ch. Soc. 7fi, 4791 A954). 5. J. D. С о x, A. R. С h a 1 1 о n о г, Л. R. Moetha m- J. Ch. Soc. 265 A954). 6. D. L. II i 1 b e n b г a n d, G. С Sinke, R. A. McDonald, W. R. Krs m e r, D. R. S t u 11. J. Ch. Ph. 31, 650 A959). 7. D. K. Mann- J. Ch. Phys. 22, 762 A9M). 8. II. Zcisc. Z. Elcktrochem, 48, 693 A942). <). N. K. Duncan G. .T. J a n z. J. Ch. Phys. 23, 434 A955). 10. M. D a v i о s, D. G. Jenkin. J. Ch. Soc. 2374 A954). 11. J. С Evans. J. Ch. Phy.s. 22, 1228 A954). Раздел JV 1. E. V. Ivash, James С M. Li., K. S. Pitzer. J. Ch. Phys. 23,1814 A<)Г>о). 2. J. 0. Half ord. J. Ch. Phys. 18, 1051 A950). 3. F. G. Brickwced, M. M о s к о w, J. G. Aston. J. Res. Nat. llur. Stand. 37, 263 A946). 4. S. С Schumann, J. G. A s t о n. J. Ch. Phys. 6, 480 A938). 5. М- Е. Дяткина. Ж. Физ. хим. XXVIII, 377 A954). 0. С J. Walters, J. M. Smith. Chem. Eng. Progr. 48, 337 A952). 7. H. Zeise. Z. Elektrochem. 48, 693—714A942). 8. K. S. Pitzer, W. Weltner. J. Am. Ch. Soc. 71, 2842, A949). 9. W. Waring. Chem. Revs. 51, 171 A952). 10. R. Goton, E. Wh alley. Canad. Jour. Chemistry 34, 1506 A956). 11. G. S. Parks, K. E. Manchester, L. M. V a u g h a n. J. Ch. Phys. 22, 2089 A954). 12. С :K. H a n с о с k, G. M. Watson, R. F. G i e b y. J. Phys. Chem. 58, 127 A954). 13. G. M. Borrow. J. Ch. Phys. 20, 1739 A952). 14. R. R. Wonner. Chem. Eng. Progr. 45, 194 A949). 15. R. E. P e n n i n g t о n, К. А. К о Ь e. J. Am. Ch. Soc, 79, 300 A957). 16. G. B. G ut hr i o, Ir., D.W. Scott, W. N. Hubbard, С Katx, J. P. M с С ul 1 о u gh, M. E. Gress, K. D. Williamson, G. Wad- d i n g t о n. J. Am. Ch. Soc, 74, 4662 A952). P а а д о fV 1. J. P. McCullough, W. N. Hubbard, F. R. Frow, J. A. Hossenlopp, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 79, 561, A957). 2. D. W. Scott, H. L. F i n k e, W. N. Hubbard, J. P. McCu 1- lough, G. D. Oliver, M. E. Gross, С. К a t z, K. D. Williamson, G. Waddington, II. M. Hoffman. I. Am. Ch. Soc. 74, 4656 A952). 3. D. W. Scott. H. L. F i n k e, J. P. M с С u 1 1 о g h, М- Е. Gross, R. K. Penning ton, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 74, 2478 A952). 4. D. W. Scott, H. L. F i n k o, J. P. McCullogh, JE. Messe г 1 y, R.E. Penning ton, L- A. II о s я о n 1 о p p, G. Wadding- t on. J. Am. Ch. Soc. 79, 1064 A957). 5. G. B. G u t h г е о D. W. Scott, G. Waddington, J. Am. С h. Soc. 74, 2795 A952). 6. D. W. S с о t t, H. L. Finke, W. N. Hubbard, J. P. McCu 1- 1 о g h, С. К a t z, M. E. Gross, J. F. Messorly, R. E. P e n n i n g t о n, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 75, 2795 A953). 7. W. N. Hubbard, H. L. Finke, D. W. Scott, J. P. McCullough, С. К a t z, M. E- Gross, J. E. Messerly, R. E. Penning- t о n, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 74, 6025 A952). 8. J. P. McCullough, II. L. Finke, W. N. Hubbard, W. D. G о о d, R. E. P e n n i n g t о n. J. F. M о s s e г 1 у, G. Wadding- ton. J. Am. Ch. Soc. 76, 2661 A954). 9a. J. L. Binder. J. Ch. Ph. 17, 499 A949). 9b. J. L. Binder. J. Chem. Phys. 18, 77 A950). 10. R. E. Penning ton, D. W. Scott, Ц. L. Finke, J. P.Mc- Cullough, J. F. Messerly, J. A. Hossenlopp, G. Waddington, J. Am. Ch. Soc 78, 3266 A956).
11. J- P. McCullough, H. L. Finke, D. W. Scott, M. E. Gross, J. F. Messerly, R. E. Pennington, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 76, 4796 A954). 12. D. W. S с о t t, J. P. M с С u 11 о g h, J. F. M e s s e г 1 y, R. E. P e n- nington, J. A. Hossenlopp, H. L. Finke, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 80, 55 A958). 13. T. P. McCullogh, D. W. Scott, H. L. Finke, W. N. H u b- bard.M. E. Gross, C. Katz R. E, Pennington, J. F. Messerly, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 75, 1818 A953). 14. H. L. Finke, D. W. Scott, M. E. Gross, G. Wadding- ton.H. M. Huffman.J. Am. Chem. Soc. 74, 2804 A952). 15. D. W. S с о 11, J. P. McCullogh, W. N. Hubbard.J. F. Messerly, J. A. Hossenlopp, F. R. Frow, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 78, 5463 A956). 16. B.B. Коробков, А. В. Фрост. Свободные энергии органических соединений. М. A949). 17. J. P. McCullogh, S. Sunner, H. L. Finke, W. N. Hub- bard., M. E- Gross, R. E. Pennington, J. L. Messerly, W. D. G о о d, G. Waddington. J. Am. Ch. Soc. 75, 5075 A953). 18. D. W. Scott, H. H. Finke, J. P. M с С u 11 о g h, M. E. Gross, K. D. Williamson, G. Waddington, H. M. Huffman. J. Am. Chem. Soc. 73, 261—265 A951). Раздел VI 1. E. Gelles, К. S. P i t z e r. J. Am. Ch. Soc. 75, 5259 A953). 2. С E. Decker, A. G. Meister, F. F. Cleveland. J. Chem. Phys. 19, 784 A951). 3. С Corny, E. E r d o s. Chemicke Listy 47, 1745 A953). 4. J. F- M a si. J. Am- Ch. Soc. 74, 4738 A952). 5. J. R. Mad ig an, F. F. Cleveland. J. Ch. Phys. 19, 119 A951). 6. L. F. Albricht, W. C. G a 1 e g a r, K. K. Innes. J. Am. Ch. Soc. 76, 6017 A954). 7. J. P. Z i e t 1 о w, F. F. Cleveland. J. Ch. Phys. 21, 1778 A953). 8. A. Weber, A. G.Meister, F. F. С 1 e v e 1 a n d. J. Ch. Phys. 21, 930 A953). 9. J. M. Bowling. J. Ch. Phys. 32, 700 A955). 10. J. M. D owl ing., A. G. Meister. J. Ch. Phys. 22,1042 A954). 11. D. A. Pontarelli, A. G. Meister, F. F. Cleveland, F. L. V о е 1 z. J. Ch. Phys. 20, 1949 A952). 12. S. A. Polo, A. Palm, F. L. V о e 1 z и др. J. Ch. Phys. 23, 833 A955). 13. C. E. Decker, A. G . Meister, F. F. Cleveland. J. Ch. Phys. 21, 1781 A953). 14. W. M. В о у e r, R. В. Bernstein. J. Ch. Phys. 18, 1073 A950). 15. P. F. Fen Ion. J. Ch. Phys. 19, 1561 A951). 16. L. W. Daasch, С Y. Liang, R- Nielsen- J. Ch. Phys. 22, 1293 A954). 17. J. R. Nielsen, H. H. Classen, D. С. Smith. J. Ch. Phys. 18, 1471 A950). 18. K. A. Kobe, R. II. Harrison. Petrol. Refiner 36, 155 A957). 19. К- S. Р i t z e r, J. L. Hollenberg. J. Am. Ch. Soc. 75, 2219 A953). 20. D. E. Mann, N. А с q u i s t a, E. K. Plyler. J. Ch. Phys. 22, 1586 A954). 21. D. E. Mann, N. Acquista, E. K. Plyler. J. Res. Nat. Bur. Stand. 52, 67 A954). 22. D. E. Mann, N. Acquista, E. K- P1 у 1 о r. J. Ch. Phys. 21, 1949 A953). 23. D. E. Mann, E. K- Plyler. J. Ch. Phys. 23, 1989 A955). 24. D. E. Mann, N. Acquista, E. K. Plyler. J. Ch. Phys. 22, 1199 A954). 25. R. T h e i m e r, J. R. Nielsen. J. Ch. Phys. 27, 264 A954). 26. K. S. P i t z e r, J. L. Hollenberg. J. Am. Ch. Soc. 76, 1493 A954). 27. J. M. Dowling, P. G. P а г a n i k. J. Ch. Pys. 26, 233 A957). 28. D. W. Scott, J. P. M с С u 1 1 о u g h, и др. J. Am. Ch. Soc. 78, 5457 A956). 29. И. H. Годней, А. С. Свердлин, М- С Савогина. Ж- Ф. X., XXIV, 81 A950). 30. И. Н. Г о д н е в, А. С. С в е р д л и н. Ж- Ф. X., XXIV, 670 A950).
ОГЛАВЛЕНИЕ ( Предисловие Глава J. Скрытые теплоты. Теплоемкости 1. Теплота, внутренняя энергия, теплосодержание 2. Скрытая теплота изменения агрегатного состояния 3. Кривая упругости пара. Общее уравнение 4. Теплоемкость. Теплоемкость идеальных газов. Теплоемкость газов и ларов. Молярная и удельная теплоемкости 5. Зависимость теплоемкости от температуры Метод наименьших квадратов Метод акад. Чебышева Метод натянутой нити 6. Некоторые уравнения для расчетов теплоемкости при атмосферном давлении по спектроскопическим данным 7. Зависимость теплоемкости газов и паров от давления Литература I"лава II. Тепловые эффекты. Теплосодержание 1. Первый закон термодинамики. Закон Гесса Определение теплового эффекта реакции посредством комбинирования уравнений химических реакций 2. Определение теплового эффекта реакции по константам равновесия 3. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры 4. Теплосодержание газов и паров при атмосферном давлении .... 5. Теплосодержание жидкостей при повышенных температурах .... 6. Теплосодержание газов и паров под давлением выше атмосферного . Литература Глава III. Энтропия 68 1. Энтропия системы. Изменения энтропии при изменении агрегатного состояния и параметров системы — 2. Энтропия веществ при стандартных условиях (в стандартном состоянии)* Методика расчета энтропии по термохимическим данным 71 3. Мгтод экстраполирования теплоемкостей органических соединений ниже температуры жидкого воздуха 79 4. Энтропия газов и паров под давлением 84 Литература 86 Глава IV. Свободная энергия. Термодинамический потенциал 87 1. Максимальная работа и свободная энергия — 2. Константа равновесия и максимальная работа химической реакции . 89 3. Термодинамический потенциал Гиббса. Химический потенциал компонентов смеси и условия равновесия 92 4. Зависимость свободной энергии и константы равновесия от температуры 97 5. Стандартные свободные энергии органических соединений 98 6. Методы определения свободных энергий 101 Определение AZ по третьему закону термодинамики 102 Определение Д2 по константам равновесия химических реакций . 110
Оглавление Стр. Определение AZ посредством комбинирования уравнений химических реакций Ив 7. Приближенные методы расчета 118 Приближенная формула Периста 120 Литература 125 Глава F. Химическое равновесие в газах 127 1. Общие соотношения. Константы Kfl, Kc и связь между ними .... — 2. Константы равновесия и с ост аи системы в равновесном состоянии . 128 3. Некоторые практические примеры решения уравнений высших степенен. 137 Метод подбора 138 Решение системы ураппешш ^ . . . 144 Вычисление корней уравнения методом последовательного приближения 149 ; 4, Расчет равновесного состава гетерогенных систем 152 Литература 155 Глава VI. Химическое равновесие в нендеальных газовых системах 156 1. Общие соотношения — 2. Идеальная газовая смесь . . , 158 3. Применение теории летучести к расчету равновесий в неид саль пых газовых смесях 159 4. Методы расчета пеличппы летучести дли чистых газов 160 Г). Вычисление летучести для газов и паров, находящихся в смеси с другими газами 102 (). Расчет зависимости константы равиопесия Kv от давления 163 7. Расчет констант равновесия по коэффициентам активности .... 104 8. Примеры расчета летучести 173 9. Примеры расчета равновесий под давлением по коэффициентам активности 176 Расчет состава паров, находящвхея в равновесии с жидкостью при высоких давлениях — Расчет константы равновесия реакции синтеза метанола J78 Расчет выхода этилового спирта при гидратации этилена при температуре ;J501J С и под давлением 100 аг>ь 178 10. Расчет констант равновесия по экспериментальным данным о сжимаемости 180 Литература 182 Глава VII, Статистические методы расчета термодинамических величин , 183 Введение — 1. Одноатомные молекулы — 2. Двуатомпые и многоатомные- молекулы 184 3. Вычисление моментов инерции 185 4. Вращение групп атомов внутри молекулы 189 5. Вычисление термодинамических функций двуатомных молекул . . 192 G. Вычисление термодинамических функций многоатомных молекул . . 194 7. Вычисление термодинамических функций многоатомных молекул с учетом заторможенного внутреннего вращения {$§ Литература 202 Глава VIII. Приближенные методы расчета термодинамических величин . . 20;1, 1. Метод «структурных групп» 2. Метод Киресва (однотипные реакции) 207 3. Метод Карапетьяпца 208 4. Метод подобия — Метод Эрдос и Черни — Метод Введенского 212 5. Вычисление термодинамических функций для молекул с внутренним вращением 218 Метод Маслова 225 Литература 230 Глава IX. Реакции горения и газификации угля 232 ]. Термодинамика процессов горения угля _
Оглавление ЫЪ Стр. 2. Другие реакции, лежащие в основе процессов газификации угля 235 3. Данные о реакциях, лежащих б основе процессов горения и газификации угля 237 4- Процесс производства воздушного газа 241 5. Процесс производства водяного газа 244 6. Конверсия метана 245 7. Конверсия иодяного га.ча 248 Литература 251 Глава X, Реакции гидрирования и дегидрирования углеводородов 253 1. Реакции образования углеводородов из элементов .......... — 2. Реакция гидрирования алкеиол и дегидрирования ал канон 261 3. Реакции гидрирования ароматических углеводородов 273 Литература 281 Глава XI* Реакции синтеза важнейших мономеров 282 1. Получение олефиноп — '2. Получение диеновых углеводородов 283 3- Пиролиз ипзкомолскулярцых углеводородов 286 4- Реакции дегидрирования алкилбензолои и. алкмлпафпипша . . . . 290 5. Реакции алштлирования беиаола и толуола ацетиленом 291 Литература 293 Глава XII. Изомеризация углеводородов 294 1. Изомеризация ал капов — 2. Расчетпо-теоретические данные по изомеризации алканон 300 [\. Изомеризация гидроароматических углеводородов 304 4. Изомеризация алкенов 306 5. Расчетно-теорстические данные по изомеризации алкенов 313 6. Расчетно-теоретические данные по изомеризации алкинол 316 7. Расчет]го-теоротпческие данные по изомеризации алкилбензолои . . . 31ft Литература 321 Гласа XIII. Реакции полимеризации, алкилирования и ароматизации (циклизации) 323 1. Реакции полимеризации непредельных углеводородов (алконов) . . 324 2. Реакции алкилироваиия парафиновых углеводородов олефинами . . 326 3- Алкялирование ароматических углеводородов 329 4. Реакции циклизации (ароматизации) 332 5. Некоторые реакции препращонпн ацетиленовых углеводородов и ароматические 336 Литература — Глава XIV. Реакции гидратации алкеноп 337 1. Гидратация этилена — 2. Гидратация пропилена 343 3. Гидратация нормальных бутилепов н изобутилема 345 Литература 347 Глава XV. Реакции образования спиртов, альдегидов, кислот из водорода, окиси углерода и олефинов 34& 1. Синтез метанола — 2. Синтез формальдегида из водорода и окиси углерода 355 3- Синтез муравьиной кислоты 358 4- Реакции оксосиитела 360 Литература 362 Глава XVI. Некоторые реакции образования альдегидов, сложных эфиров и дегидрирования спиртов до эфиров, альдегидов и кетонов . . . 363 1. Реакции эстерификации — 2. Реакции образования сложных эфиров при дегидрировании спиртов 367 3- Реакции дегидрирования спиртов до альдегидов и кетонов .... 372 Литература 376
576 Оглавление Стр. Глава XVII. Реакции синтеза аммиака, синильной кислоты, аминов, нитрилов 378 1. Синтез аммиака 2. Синтез синильной кислоты ;^80 3. Некоторые реакции синтеза нитрилов и аминон 384 Литература 389 Глава XVIII. Реакции гидрогалоидирования 390 1, Реакции гидрогалоидирования этилена — 2- Реакции гидрогалоидирования изобутилгпа 391 3. Реакции гидрохлорирования ацетилена " * 394 4. Глубина конверсии углеводородов при гидрогалоидировании .... 396 Литература 397 Глава XIX. Сводка экспериментальных и вычисленных величин термодинамических функций 398 Раздел 1. Термодинамические функции атомов и молекул 398 Раздел II. Термодинамические функции углеводородов 455 Термодинамические функции: алканов, табл. 1=18 алкенов, табл. 19—32 алкинов, табл. 33—39 диенов, табл. 40=46 радикалов, табл. 47—48 алкилбензолов, табл. 49—62 циклобутена, табл. 63 алкилциклопентанов, табл. 4—70 алкилциклопентенов, табл. 71—73 алкилциклогексанов, табл. 74 спиропеитана, табл. 81 нафталина, табл. 82—83 декалина, табл, 84=86 циклооктатетраена, табл, 87—89 Раздел III- Термодинамические функции соединений, содержащих азот 529 Р а^з д ел IV. Термодинамические функции соединений, содержащих кислород 533 Раздел V. Термодинамические функции органических соединений, содержащих серу 540 Раздел VI. Термодинамические функции органических соединений, содержащих галоиды 546 Литература 570 Александр Александрович Введенский Термодинамические расчеты нефтехимических процессов Ведущий редактор Л. Я. Русакова Технический редактор А. Б. Ящуржинская Корректоры: Г. М. Митрофанова и Я. А. Федорова Сдано а набор 6/П 1960 г. Подписано к печати 4/IV 1960 г. Формат бумаги 70 х 108x/ie- Печ. Л. 36- Усл. л. 49,32. Уч.-изд. Л. 43,82. Тираж 3000 экз. Индекс 14—5-4. М-29068. Гостоптехиздат. (Ленинградское отделение). Ленинград, Невский проспект, д. 28- Издательский № 142. Заказ № 119, Типография «Краспый Печатник». Ленинград, Московский проспект, 91. Цена 32 руб. 20 кои.
ИСПРАВЛЕНИЯ Строка Напечатано Должно быть Уравн. B0а) Уравн. G0) п аналогично G7) Уравн. G1) и аналогично G8) Уравн. A2) и A8) Уравн. D9) и E0) 11, 12, 13 сн. 2 и 3 св. 9 св. 3 сп. Уравн. (XV) Урави. (XVI) (п-к) V yi-k ^ i = 1i = h + 1 i == к (л-fc) V г = 1 2 i = fe+l It (n-k) i=h i = У Уг 2l i = 1 i =7 i = k n 4- 1 .. ?. i i = — 2l i = г = n V = h+l к г Xi 1 i — • = n 2 ^' (n-fc) i — h - .2 *i 2 i=h+i i ¦=¦ k i -= /j 4- 1 i = n A V i = ft _(„-*) Внести выражение ~-J~ dT иод знак интеграла А А ДгиПОВЫл-, [4')] CH3CN (г)Н-С1 UO (г) -> СНо=СН—CN (г) СН3—СНо-СХ+СНоО (г) -> СИ2=С—CN (г) СН, А диеновые, 141] CJT3CN (г) + СНаО (г) -> СН.,=СН—CN (г)+Н2О СН3—СН2—CN-|-CH2O(r)->CH2=C—CN(r)H-H2O сн3 Заказ 1U>,
А. А. ВВЕДЕНСКИЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО НЕФТЯНОЙ И ГОРНО-ТОПЛИВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Ленинград-I960