关于烷烃沸点计算公式的推导

关于烷烃沸点计算公式的推导
第9卷第3期
1989年9月
扬州师院(自然科学版)
JournalofY angzhouTcachcrsCollcgc(NaturalScicncc1
V o19.No3
Sept,I989
关于烷烃沸点计算公式的推导
李增光时铁国郭荣
(化学系)
摘要通过分析烷烃沸点和其结构的关系,导出了求算烷烃沸点的经验公式
1g一0.1707lgD+2.2693.
关键词烷烃:沸点;计算:公式
众所周知,人们在进行有机化合物的分离,提纯,鉴定等过程中,常常要参考沸点这
个重要的物理参数,但有时却不易得到.为此,Burnop曾提出过计算有机化合物沸点的
方法”,然而该法没有考虑到有机化合物的结构因索,故不能求算各】司分异构体的沸
点.本文在分析探讨烷烃沸点与其结构关系的基五[I;上,导出了比较令人满意的求算烷烃沸
点的经验公式.
由于烷烃分子之问的作月]力主要是色赦力,对于低级烷烃来说,每增加一个CH原
子团,对其分子量影响较大,因此色散力的变化对沸点的影响较大但对于高级烷烃,每
增加一个CH2原子团,相对地.其分子量增加较少,故沸点的变化幅度亦较小.如果以
直链烷烃(c2～C.8)的沸点对分子量作图,则可得一光滑曲线(圈】).改变其坐
标,再以lgT对]gM作图(见圈2中的.?点),又得一直线方程
lgTj,0.5322lgM+1.5010(1)
我们应用式(1)计算了部分直链烷烃的沸点7.并与文献值7进行了比较(见袭
1).综合表1和图2可知,式(1)对于C.～C.的直链烷烃的沸点计算是适月]的.但是
对于支链烷烃,由于色敞力是近程有效的.支链的阻碍使得分子难以靠近,因此支链烷烃
的沸点较相同分子量的直链烷烃来得低,显然式(1)用于支链烷烃绑点的计算是不理想
的(参见图2中的x点).
圈l直链烷烃(<cl言)晌沸点
与分子量的关系
本文于1989年4月19日收到.
IgM
圈2部分烷烃的lgT与
IgM旧关系
第3期李增光等:关于烷烃沸点计算公式的推导35
考虑到支链烷烃分子与直链烷烃分子在构造上有较大的差异,而这种差异与分子的各
价键密切相关,故建立键台参数D:
D=寺zzD,(2)￡?j1-1”
.
式中D,,为第f个碳原子与第个碳原子之间的总键数.例如,正丁烷c1, C2~c3
,
C
4
中第
一
.
二,三.四碳原子与其它碳原子之间的键数分别为1,2,3;1,1,2;2,1,1;
3,2,1,则D=×20=10.南袭1不难发现,分子量越小,D值越小;支链化程度越
高,D值越小,这恰恰和烷烃沸点的变化趋势相同.
仍采用直链烷烃(c2～C】s)的沸点数据,]gT对]gD作图(图3),可得一直线方
程
lgT=0.1707IgD+2_2693(3)
反过来,我们再应用公式(3)计算出一系列直链烷烃的沸点T,并与文献值比较.由表
1可见.应用式(3)的计算值与文献值舶相对偏差明显减小,而且用于求算支链烷烃的
沸点时,结果亦令人满意.
圈3部分烷烃的[gT与lgD的关系
因此,我们认为参数D的建立是合理的,式(3)可以用作计算烷烃沸点的经验公
式.
本文是系列文章之一.有关其它有机化合物沸点的计算公式,我们仍在进一步地进行
探讨.
36扬州师院(自然科学版)I989年
表1部分烷烃的沸点计算值与文献一之比较
分子式1grⅣ_1gMlg一lgD
JDT(X)或I勾造式
Tu(K)dd%(K)dDAD%
—
C2H630ll84.4193.79.35lB5.91.50.8
月—C,H144423l237.56.52.8235.54.51.9
月—C●H¨5B10272.5275.I2.61275.42.9I.1
jHI27220309308.6-0.4013l010.3
‘H1.8635341339.3一1.70534l00
—
C7HI6lO056371367.6-3.40.9369.6—1,40.3
月—c|H¨I1484398.639,1.2-4.41.1396-2.6O.7
,,-C9H∞128l20423.74I9.2-4.5142l_2.70.7
月—CIoH22142l65447443-40.9444.5-2.50.6
月一CIlH”156220468465.8—20.5466.8—120.3
—
CI2HI70286489.3487.6一I-70.3488.2—1.10.2
—
Cl】Hl84364508508.60.60.1508.70.7.8362.5—2.30.6 10046352.1367.6I5.54.43574.91.4
人O048353.8367.6l3.B3.93606.21.8
/10044359367.68.62.4354.7-4.31.2
/\/\10048366.
5367.61.10.3360—6-51.B
\/10042353.8367.6l3.83.9351.9—1.90.5
ll458379.3394.2l4,93.9371.8—7.52
ll463382.8394.2l1.43377—5.81,5
八ll462386.6394.27.62376—10.62.7
姒ll466372.3394.221.95.93807.72
人人114653963942B.22_2379—71.9
人氏l1467387394.27.21.9381-61.6
/,,一,/l】470388.8394.251.4384-4.8I.2
苹3期李增光等:关于烷烃沸点计算公式晌推导
表I(续)
Ig-IgMl窑l—gD构造式
JDT(K)
丁(K)A226582540567.427_4555I_2I1.22
注:AJr=H’AD=—
参考文献
…1BnrnopVCE:,ChemSoc,1938:826
『2】BurnopVCE:,C删Soc,1938:I614
口】AndrewStrciwciscr.JrClaytonHHcathcock:IntroductiontoOrganicChemistr
y,3rded,Ncw
Y ork,MacmillanPublishingCompany.1985
[41CRC:HandbookofChcmis~yandPhy~cs.58thcd
嘲曾昭抡,冉坤编译:苏联化学手册(ⅡJ,1956
嘲邢其毅等:基础有机化学(J2),北京,人民教育出版社.1980
川东北师范大学等:有机化学(上).第2版.北京,高等教育出版社,1986
38扬州师院(El然科学版)1989年AEMPIRICALFoRMULAFoRCALCULA TING BoILINGPoINTSoFALKANES
LiZengguang;ShiTieguo;GuoRong (DepartmentofChemistry) AbstractThispaperstudiestherelationshipbetweentheboilingpointsofalka nes
andtheiesstructure,andgivesanewkindofempiricalformulaforcalculatingt heboiling
pointsofalkancs:
】g=0.1707IgD+2.2693.
KeywordsAlkane;Boilingpoints;Calculation;Formula。