РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ РАДИКАЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ КАК СПОСОБ РАЗВИТИЯ ВУЗОВСКОЙ НАУКИ

Авторы
Файлы

Виноградова М.Г. Артемьев А.А. Статья в формате PDF 120 KB

Организация научных исследований в вузах предполагает проведение фундаментальных исследований изучающих законы развития природы и общества, что повышает качество образования, т.к. наука - это база на которой основывается учебный процесс. Для успешного проведения таких исследований необходимо наличие научных школ, создание условий для эффективного использования научно-педагогического потенциала, а также вовлечение в исследование студентов и аспирантов.

В настоящее время кафедрой физической химии Тверского государственного университета и кафедрами естественнонаучных дисциплин Клинского института экономики и права и Тверского института экологии и права ведутся работы по проекту РФФИ 07-03-96403-рЦентр-а «Термохимическая кинетика радикальных реакций: математическое моделирование».

В течение многих лет, заявленный в проекте, коллектив ведет расчетно-теоретическое исследование по проблеме "Связь свойств веществ со строением молекул: математическое (компьютерное) моделирование" (номер гос. регистрации в ТвГУ 01.84.0085361), которая входит в Перечень приоритетных направлений химической науки. В центре внимания целенаправленный поиск новых структур, алгоритмы решения ряда теоретико-графовых и комбинаторных задач, возникающих в ходе сбора и обработки информации о структуре и свойствах веществ, создание экспертных информационных систем и баз данных, разработка количественных методов расчета и прогнозирования [1-3].

Нами разработаны методы перечисления изомеров замещения молекулярных полиэдров, методы теории графов для исследования корреляций "структура - свойство" органических молекул, методы квантовой химии и статистической термодинамики. Созданы оригинальные методики расчета на ЭВМ термохимических свойств органических веществ с точностью, сопоставимой с погрешностями эксперимента. Все эти разработки находят применение и в данном проекте.

Проект связан с разработкой расчетных методов исследования элементарных газофазных реакций радикального распада и замещения соединений вида:

ЭН_4-lХ_l, ЭН_3-lX_l-ЭН_3-l´Х_l´ ,... ЭН_4-l-mХ_lY_m, ... ; ЭН_3-lХ_l, ... ; ЭН_2-lХ_l, ...

(Э = С, Si, Ge, ... ; Х,Y,... = D, T, F, Cl, Br, I, CH₃, NO₂, ... ).

Нами проанализированы состояния числовых данных по термохимическим и хаpaктеристикам радикальных реакций распада и замещения, выполнены численные расчеты энтальпий образования молекул и свободных радикалов, средних энергий связей и энергий разрыва связей, тепловых эффектов, энергий активаций и их численные расчеты в рядах выбранных соединений.

Так, например, для реакций радикального распада и замещения вида:

ЭН_4-_lХ_l ⇒ ЭН_3-_lХ_l+ Н, ЭН_4-_lХ_l ⇒ ЭН_4-_lХ_l_-₁+ Х

R + ЭН_4-lХ_l ⇒ RH + ЭН_3-lХ_l, M + ЭН_4-lХ_l ⇒ MX + ЭН_4-lХ_l_-1

(Э = С, Si, ... ; Х = F, Cl, ... ; R = D, Cl, CH₃, ... ; M = Na, ... ).

Тепловые эффекты данных реакций есть не что иное, как энергии разрыва связей в исходной молекуле. Значит,

q_D^{(1) l} = a_D⁽¹⁾ +b_D⁽¹⁾l+c_D⁽¹⁾l²(l = 0, 1, 2, 3), q_D^{(2) l} = a_D⁽²⁾ +b_D⁽²⁾l+c_D⁽²⁾l² (l = 1, 2, 3, 4).

q_S^(1)l = a_S⁽¹⁾ + b_S⁽¹⁾l+c_S⁽¹⁾l² (l = 0, 1, 2, 3), q_S^(2)l = a_S⁽²⁾+ b_S⁽²⁾l + c_S⁽¹⁾l²(l = 1, 2, 3, 4),

где a_S⁽¹⁾, b_S⁽¹⁾, с_S⁽¹⁾, ... - некоторые параметры.

В таком же виде можно представить и энергии активаций

В табл. 1. приведены экспериментальные [4] и предсказанные энергии активаций ряда реакций радикального распада и замещения Х-замещённых метана. Звездочкой здесь помечены значения, вычисленные нами с использованием квадратичной (частично, линейной) зависимости.

Таблица 1. Энергии активации реакций радикального распада и замещения (в кДж/моль)

Уравнение реакции	ε_l	Уравнение реакц	ε_l
СН₃I = СН₃ + I	226	СF₃NO₂ = СF₃ + NO₂	268*
С₂Н₅I= С₂Н₅+I	218	СF₂(NO₂)₂ = СF₂NO₂+NO₂	198
(СН₃)₂СНI=(СН₃)₂СН+I	193	СF(NO₂)₃= СF(NO₂)₂+NO₂	175
(СН₃)₃СI=(СН₃)₃С+I	189	С(NO₂)₄= С(NO₂)₃ + NO₂	160
СН₃NO₂ = СН₃ + NO₂	228	СCl₃ NO₂ = СCl₃ + NO₂	154
С₂Н₅NO₂ = С₂Н₅+NO₂	218*	СCl₂(NO₂)₂ = СCl₂ NO₂+NO₂	143
(СН₃)₂СНNO₂=(СН₃)₂СН+NO₂	225*	СCl(NO₂)₃= СCl(NO₂)₂+NO₂	152
(СН₃)₃СNO₂=(СН₃)₃С+NO₂	249*	С(NO₂)₄= С(NO₂)₃ + NO₂	160
СН₂(NO₂)₂ = СН₂NO₂+ NO₂	200*	Н+СН₃Cl = HCl +СН₃	30,1
СH₃CH(NO₂)₂=СH₃CHNO₂+NO₂	197	H+СН₂Cl₂=HCl+СН₂Cl	24,3
(СН₃)₂С(NO₂)₂=(СН₃)₂NO₂+NO₂	211	H+СНCl₃= HCl +СНCl₂	18,0
СН₃С(NO₂)₃=СН₃С(NO₂)₂+NO₂	181	H +СCl₄= HCl +СCl₃	13,8

На основе анализа экспериментального и расчетного материала выявлены определенные закономерности в рядах однотипных реакций, построены графические зависимости вида «Свойство - степень замещения».

Несомненно, проведение фундаментальных исследований на базе конкретных учебных заведений способствует развитию вузовской науки, приобщению аспирантов и студентов к научным изысканиям, к расширению теоретических познаний и приобретению пpaктических навыков.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 07-03-96403-рЦентр-а)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г.. Расчетные методы в атом-атомном представлении: Монография. Тверь: ТвГУ, 2002. 232 с.
Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г. Энергия химических связей: основные закономерности и методы расчета: Обзор //Вестн. ТвГУ. Сер. Химия.2006.№ 3. С.5-39.
Виноградова М.Г., Папулов Ю.Г. Методология расчёта энергий химических связей.//Современные проблемы развития фундаментальной науки: по результатам регионального конкурса РФФИ 2006 года. - Тверь: Лилия Принт, 2006 . С.9-14.
Веденеев В.И., Кибкало А.А. Константы скорости газофазных мономолекулярных реакций. М.: Наука, 1972. 164 с.

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРАТА МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

Статья в формате PDF 205 KB...

08 05 2026 5:56:35

УНИВЕРСАЛЬНОЕ ИСКУССТВОЗНАНИЕ КАК НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ

В статье доктора искусствоведения профессора Саратовской консерватории, члeна-корреспондента Российской академии естествознания даётся обоснование нового научного направления – универсального искусствознания, целью которого является комплексное исследование художественного процесса с вовлечением всех видов искусства в их глобальном охвате, а также построение художественной картины мира как особого рода исторической памяти. ...

07 05 2026 23:54:29

АНАТОМИЯ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО МОЗГА

Статья в формате PDF 153 KB...

06 05 2026 18:51:15

ОСМОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ГОТОВЫХ РАСТВОРОВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ИХ КАЧЕСТВА

Статья в формате PDF 83 KB...

05 05 2026 20:10:45

СТРОИТЕЛЬСТВО КОМПОЗИТНЫХ ПЛАВУЧИХ СООРУЖЕНИЙ В УКРАИНЕ

Статья в формате PDF 129 KB...

04 05 2026 12:14:44

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МАГНИЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ

Статья в формате PDF 116 KB...

03 05 2026 2:41:19

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИТОГИ ПРИМЕНЕНИЯ СТРАТЕГИИ БОРЬБЫ С ТУБЕРКУЛЕЗОМ В РЕСПУБЛИКЕ СЕВЕРНАЯ ОСЕТИЯАЛАНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ СТАНДАРТНЫХ РЕЖИМОВ ХИМИОТЕРАПИИ, РЕКОМЕНДУЕМЫХ ВОЗОМ

Статья в формате PDF 119 KB...

02 05 2026 16:13:13

Морфогенез аденоматозной гиперплазии и плоскоклеточной метаплазии при идиопатическом фиброзирующем альвеолите

Статья в формате PDF 122 KB...

01 05 2026 22:48:44

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ КОРРЕКЦИИ ОШИБОК МОДУЛЯРНЫМИ КОДАМИ ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Статья в формате PDF 354 KB...

30 04 2026 11:19:37

ЗНАЧЕНИЕ ДОППЛЕРОГРАФИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧЕЧНОГО КРОВОТОКА У ПОДРОСТКОВ С ПЕРВИЧНЫМ ЭНУРЕЗОМ ПРИ ЭКСПЕРТИЗЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Статья в формате PDF 109 KB...

29 04 2026 3:59:15

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕЛОСТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА

В настоящее время важно пройти сложнейший этап перехода к новому типу социально-экономического развития быстро, компетентно, опираясь на собственные творческие возможности. Именно этим целям служит разработанная нами модель педагогических основ формирования целостного образовательного прострaнcтва, основу которого составляет внедрение непрерывного образования в интегрированном профессиональном учебном заведении. Моделирование целостного образовательного прострaнcтва осуществлялось нами через уточнение таких понятий, как «интеграция», «межпредметные связи», «взаимосвязь», интегративно-педагогические закономерности, интегративная деятельность, через изучение опыта зарубежных исследователей, решающих проблемы педагогической интеграции. ...

28 04 2026 0:30:31

ЭСТЕТИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ УРБАНИЗИРОВАННОЙ СРЕДЫ В КОНТЕКСТЕ РАЗВИТИЯ ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 224 KB...

27 04 2026 23:39:27

ПРОГРАММА ОЗДОРОВЛЕНИЯ СТУДЕНТОВ

Статья в формате PDF 107 KB...

26 04 2026 15:51:45

АНАЛИЗ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ВИЧ-ИНФЕКЦИЕЙ В ПЕРИОД С 1997 ПО 2004 ГГ.

Статья в формате PDF 110 KB...

25 04 2026 11:29:11

КОНФОРМАЦИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ МОЛЕКУЛ ЦИКЛИЧЕСКИХ БОРНЫХ ЭФИРОВ В ПРИСУТСТВИИ ВОДЫ

Статья в формате PDF 112 KB...

24 04 2026 8:42:20

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АНАЛОГА ПЕПТИДА СЛИЯНИЯ ИЗ ГЕМАГГЛЮТИНИНА ВИРУСА ГРИППА С ФОСФОЛИПИДНЫМИ ЛИПОСОМАМИ: ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ 31Р-ЯМР

Статья в формате PDF 112 KB...

23 04 2026 18:48:56

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИНВАЗИВНЫХ МАНИПУЛЯЦИЙ ПРИ ЭКСТРЕННЫХ СИТУАЦИЯХ НА МЕСТЕ КАТАСТРОФЫ

Статья в формате PDF 270 KB...

22 04 2026 9:12:44

ИНТЕГРАЦИЯ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ИЗОНИАЗИДА В ХИМИОТЕРАПИИ ТУБЕРКУЛЕЗА ЛЕГКИХ

Предложен метод межреберного внутримышечного введения препаратов с непосредственным ультразвуковым «метод глубокого фонофореза», или лазерным воздействием «метод глубокого фотофореза» на место инъекции по рентгенологической проекции воспалительной зоны, и изучены механизмы их лечебного действия у больных деструктивным туберкулезом легких с выраженным пневмофиброзом и патологией органов пищеварения. Создание в очаге туберкулезного поражения повышенной концентрации изониазида повышает эффективность химиотерапии туберкулеза легких в условиях выраженного пневмофиброза изученными методами на 18%. ...

21 04 2026 4:52:18

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИНВЕСТИЦИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИя МЕЖДУНАРОДНОГО ФИНАНСОВОГО РЫНКА

Статья в формате PDF 248 KB...

20 04 2026 0:18:35

ПРИМЕНЕНИЕ ПАКЕТА MATHСAD ПРИ ОБУЧЕНИИ СТОХАСТИКЕ

Статья в формате PDF 120 KB...

19 04 2026 15:41:57

ИНГИБИРОВАНИЕ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОГО ПРОЦЕССА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ПРИ СОЧЕТАНИИ ХИМИОТЕРАПИИ И ЦИКЛИЧЕСКОГО АДЕНОЗИНМОНОФОСФАТА

Статья в формате PDF 306 KB...

18 04 2026 14:23:45

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ПРИРОДА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА. ФИЛОСОФСКИЙ АСПЕКТ ИЗУЧЕНИЯ АНАТОМИИ ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 300 KB...

17 04 2026 9:51:40

ГЕОГРАФИЯ УДМУРТИИ (учебник для 8-9 классов)

Статья в формате PDF 127 KB...

16 04 2026 7:32:38

УГЛЕРОДНЫЕ АДСОРБЕНТЫ ИЗ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Статья в формате PDF 232 KB...

15 04 2026 16:18:10

ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ ALLIUM SZOVITSII REGEL НА ТЕРРИТОРИИ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ПРИЭЛЬБРУСЬЕ»

Статья в формате PDF 152 KB...

14 04 2026 16:44:47

РОЛЬ МСФО В РОССИИ

Статья в формате PDF 133 KB...

13 04 2026 17:39:44

ЭКСПРЕССИЯ ε-ГЕНА ЭМБРИОНАЛЬНОГО ГЕМОГЛОБИНА ПРИ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКОЙ ПАТОЛОГИИ

Статья в формате PDF 123 KB...

12 04 2026 9:12:59

ЗЕЛЕНЫЙ ФОНД КРАСНОДАРА

Статья в формате PDF 91 KB...

11 04 2026 14:35:57

Акустическое воздействие мини-ТЭЦ с газопоршневыми и дизельными двигателями на окружающую среду

В работе дана экологическая оценка возможных последствий на окружающую среду, жизнь и здоровье населения. Показано, что при решении выбора источника энергии необходимо учитывать не только экономические, но и экологические последствия возможного влияния объектов энергетики при строительстве и эксплуатации. Комбинированное производство энергии двух видов на мини–ТЭЦ способствуют гораздо более экологичному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии и тепловой энергии на котельных установках, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению общего экологического состояния окружающей среды. Интенсивное шумовое воздействие на организм человека нeблагоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха. В работе рассмотрено воздействие мини-ТЭЦ с дизельными и газопоршнеыми двигателями мощностью 1000 кВт на окружающую среду. Установлено что, шум, создаваемый электростанцией, состоящей их 4 газопоршневых двигателей мощностью 1000 кВт, будет ниже допустимого для территории, непосредственно прилегающей к жилым домам. Поэтому специальных мероприятий по снижению шума не требуется. ...

10 04 2026 1:27:42

ИСПЫТАНИЕ РАСТУЩЕГО ДЕРЕВА

По результатам измерений ширины годичных слоев на рабочей части керна и определения радиального роста дерева, и последующей идентификации по ним статистической закономерности, выполняют прогнозирование на ретроспективу на число лет с начала рабочей зоны керна до момента начала жизни измеряемого учетного дерева. ...

09 04 2026 2:38:49

Фитоценотическая роль видов и ее значение в поддержании устойчивости тундровых фитоценозов к механическим воздействиям

В статье рассмотрена реакция видов растений тундровых сообществ европейского северо-востока на механические нарушения. Выявлено, что основная роль в обеспечении устойчивости фитоценозов принадлежит видам-содоминантам и субдоминантам, которые способны временно доминировать (содоминировать) в сообществе, существенно не меняя его структуры. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при разработке экосиcтемных нормативов, которые должны быть ориентированы только на флуктуационную динамику фитоценозов. ...

08 04 2026 8:40:27

НЕОБХОДИМОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНТЕРАКТИВНЫХ МЕТОДОВ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ

Статья в формате PDF 249 KB...

07 04 2026 12:46:15

ВЫВОД УРАВНЕНИЙ МАКСВЕЛЛА ИЗ ФУНКЦИИ СОСТОЯНИЯ. ЗАРЯДОВАЯ ФУНКЦИЯ СОСТОЯНИЯ И ЕЁ СВЯЗЬ С ЗАКОНОМ СОХРАНЕНИЯ ЗАРЯДА

На основе введённых функций состояния для электромагнитного поля и зарядовой функции состояния для частиц выведена полная система уравнений Максвелла для электродинамики. Показано, что закон сохранения зарядов есть следствие существования этой функции. Показано также, что в вакууме электромагнитное поле отсутствует, что подтверждает справедливость теории дальнодействия. ...