Задачи для самостоятельного решения

1. Рассчитать температурные пределы распространения пламени горючего вещества (табл. 3) по его концентрационным пределам распространения пламени, значения которых рассчитать по аппроксимационной формуле.

2. Рассчитать температуру вспышки горючей жидкости (табл. 3) по формулам В.И. Блинова и Элея.

Сравнить полученные значения со справочными данными.

Таблица 3

Температуры кипения некоторых органических веществ

Номер задания	Горючее вещество	Химическая формула	Температура кипения, ºС
1	2	3	4
1	Бутиловый спирт	С4H10О	117
2	Этан	С2H6	-88
3	Диметиловый эфир	С2H6O	-25
4	Бензол	С6H6	80
5	Этиловый спирт	С2H6O	78

Продолжение табл. 3
1	2	3	4
6	Бензойная кислота	С7H6O2	249
7	Диэтиловый эфир	С4H10O	34
8	Глицерин	С3H8O3	290
9	Толуол	С7H8	110
10	Гексан	С6H14	67
11	Этилбензол	С8H10	136
12	Фенол	С6H6O	180
13	Пропиловый спирт	С3H8O	97
14	Метан	СH4	-161
15	Анилин	С6H7N	188
16	Пропионовая кислота	С3H6O2	141
17	Глицерин	С3H8O3	290
18	Этилбензол	С8H9	136
19	Уксусно-бутиловый эфир	С6H12O2	126
20	Гексан	С6H14	67
21	Нитроэтан	С2H5NO2	114
22	Гексиловый спирт	С6H14O	157
23	Муравьиная кислота	СH2O2	26,7
24	Уксусная кислота	С4H4O2	118
25	Этилен	С2H2	-104
26	Амиловый спирт	С5H12O	31
27	Гептан	С7H16	8
28	Пентан	C5H12	-5
29	Пропан (газ)	С3H8	56
30	Уксусно-этиловый эфир	С4H8O2	104

3. Расчёт температуры самовоспламенения

Стандартная температура самовоспламенения Т_свп, приведенная в справочниках, получена экспериментально по стандартной методике для горючей смеси стехиометрического состава. Установлено, что в пределах гомологического ряда величина Т_свп является функцией длины углеродной цепи в молекуле. Чем длиннее цепь, тем ниже температура самовоспламенения. Метод расчета Т_свп основан на эмпирической зависимости Т_свп от длины углеродной цепи.

Метод пригоден для расчета Т_свп алифатических углеводородов, алифатических спиртов и ароматических углеводородов.

Задача состоит в том, чтобы по структурной формуле химического соединения найти для него среднюю длину углеродных цепей.

Углеродная цепь - это цепочка атомов углерода от одного конца молекулы до дрyгoгo. Длина цепи - это число атомов углерода в такой цепи.

Например, в нормальном гептане

' 1 2 3 4 5 6 7

СН₃ – СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₃

одна углеродная цепь и ее длина равна 7.

1 2 3 4

В изобутане СН₃ – СН₂ – СН₃- СН₃

три цепи с одинаковой длиной (цепь 1-2-3, 1-2-4 и 3-2-4), длина каждой цепи равна 3. Средняя длина углеродных цепей в этом соединении тоже равна 3.

Определив среднюю длину цепи, далее по таблицам 3 приложения находят Т_свп.

Например, для н-гептана Т_свп = 496 К, а для изобутана Т_свп = 743 К (таблица 3 для предельных углеводородов).

В молекуле химического соединения со сложной структурой иногда бывает трудно сразу найти все углеродные цепи. Поэтому для определения числа цепей используют формулу:

(10)

где М_р - число концевых функциональных групп, таких, как: -СН₃,-ОН и бензольных колец.

Например, в н-гептане 2 группы СН₃, т.е. М_р=2, из формулы (10) следует, что число цепей равно 1. В изобутане М_р=3, подставляя это значение в формулу (10), получим m = 3.

Пример. Рассчитать температуру самовоспламенения 3-метилбутанол - 1 (аллиловый спирт).

Дано: 3-метилбутанол - 1.

Найти: Т_с/в?

Решение:

1. Записываем структурную формулу. Выбираем самую длинную углеродную цепь. Нумеруем последовательно все углеродные атомы:

Выбираем и записываем все углеродные цепи:

С₁ = 5; 4-3-2-1-ОН; 5-3-2-1-ОН; m₁ = 2

C₂ = 3; 4-3-5; m₂ = 1

3. Находим общее число перечисленных цепей:

4. Проверяем число цепей по формуле (10), учитывая, что гидроксильная группа тоже является концевой:

5. Находим среднюю длину цепи

По табл. 3 приложения для предельных одноатомных спиртов находим, Т_св равна 614 К, что соответствует 341С.

Ответ: Температура самовоспламенения

3-метилбутанол – 1 равна 341 ⁰С.