Определение размеров молекул октана

• 1 слайд

  Определение
  геометрических размеров молекул изомеров октана
  Выполнила:
  ученица 8 класса «А»
  ГОУ Лицей №1524
  Смирнова Анастасия
  Научные руководители:
  учитель химии ГОУ Лицей №1524
  Котикова Ирина Валерьевна
  

• 2 слайд

  Введение
  2
  

• 3 слайд

  Введение
  Октановое число — показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива для двигателей внутреннего сгорания.
  3
  

• 4 слайд

  Пути повышения октанового числа
  
  ввести в топливо некоторое количество специальных добавок
  переработать само низкооктановое топливо
  4
  

• 5 слайд

  Изомеризация
  Скелетная изомеризация – процесс изменения строения молекулы без изменения ее состава, происходит с помощью катализаторов.
  н-октан
  2-метилгептан
  2,3-диметилгексан
  и др.
  5
  

• 6 слайд

  Катализаторы
  Катализатор – химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции.
  Система пор цеолита типа ZSM-5
  6
  

• 7 слайд

  Цель работы - расчет размера молекул изомеров октана и сопоставление этой величины с диаметром пор наиболее распространенных типов цеолитных катализаторов
  8
  

• 8 слайд

  Изомеры октана
  Октаны - углеводороды состава С8H18 (18 изомеров)
  н-октан
  2,3-диметилгексан
  7
  

• 9 слайд

  Приближения и допущения:
  Углы между любыми связями С-С и С-Н одинаковы (угол a) и равны 109,45۫۫’.
  Длина связи углерод-водород равна 1,09 Å (связи синего цвета).
  Длина связи углерод-углерод равна 1,54 Å (связи розового цвета).
  Радиус атома водорода равен rН = 0,37 Å.
  При расчетах все числа сокращались до сотых.
  
  Используемые формулы и соотношения:
  Для расчета геометрических размеров молекул в нашей работе мы использовали следующие формулы:
  
  Теорема Пифагора: с2=a2+b2, где с-гипотенуза прямоугольного треугольника, а и b-катеты (1).
  Теорема косинусов: a2 = b2 + c2 − 2·b·c·cosےα, где ά-угол, противолежащий стороне а (2).
  Радиус вписанной окружности правильного треугольника, выраженный через его сторону t равен r=√3/6*t.
  Диагональ прямоугольника, вписанного в окружность, равна диаметру этой окружности.
  9
  

• 10 слайд

  Ход работы
  Для каждой из молекул строилась ее проекция на плоскость, для расчетов выбиралась проекция, имеющая наименьшие геометрические размеры. В выбранной проекции рассчитывалось расстояние между наиболее удаленными точками.
  
  Вычисления проводились исходя из данных о длинах связей, определенных как расстояния между центрами атомов, затем учитывался размер концевых атомов водорода.
  
  На последнем этапе работы сравнивались размеры молекул с размерами пор цеолитных катализаторов.
  10
  

• 11 слайд

  Проекции всех молекул октана
  н-октан
  2-метилгептан
  2,3-диметилгексан
  2,2-диметилгексан
  2-этилгексан
  2-метил-3-этилпентан
  11
  

• 12 слайд

  Пример 1. 2,2,4-триметилпентан
  Модель молекулы 2,2,4-триметилпентана
  12
  

• 13 слайд

  2,2,4-триметилпентан
  a
  b
  h1
  h2
  h3
  E
  F
  B
  C
  D
  13
  b=a=5,03Å
  M
  

• 14 слайд

  Минимальный размер поперечного сечения молекул изомеров октана
  14
  

• 15 слайд

  Катализаторы
  
  Поры цеолита Beta.
  
  Поры цеолита морденит.
  
  
  Поры цеолита ZSM-5.
  15
  

• 16 слайд

  Сопоставление результатов
  16
  

• 17 слайд

  Результаты работы
  На основе данных об углах и длинах связей рассчитаны размеры поперечного сечения основных молекул изомеров октана.
  
  Сопоставлены размеры поперечного сечения молекул октанов и пор трех цеолитных катализаторов.
  
  Цеолиты типа Beta могут быть использованы в процессе изомеризации н-октана, в то время как для цеолитов типа морденит и ZSM-5 размер пор недостаточен для образования наиболее разветвленных молекул октанов.
  17