Metode Joback

Posted by Yono Purnama Tuesday, October 25, 2011


Dari Wikipedia, ensiklopedia bebas
Metode Joback [1] (sering disebut Joback / Reid metode) memprediksi sebelas penting dan umum digunakan sifat termodinamika komponen murni dari struktur molekul saja.

Prinsip Dasar

Kelompok Metode Kontribusi

Prinsip Metode Kontribusi Grup
Metode Joback adalah metode kontribusi kelompok . Jenis metode ini menggunakan informasi struktur dasar molekul kimia seperti daftar kelompok fungsional sederhana, menambahkan parameter ke kelompok-kelompok fungsional, dan menghitung sifat thermophysical dan transportasi sebagai fungsi dari jumlah parameter kelompok.
Joback mengasumsikan bahwa tidak ada interaksi antara kelompok dan karenanya hanya menggunakan kontribusi aditif dan tidak ada kontribusi untuk interaksi antara kelompok-kelompok. Metode kontribusi kelompok lainnya, terutama metode seperti UNIFAC , yang memperkirakan sifat campuran seperti koefisien aktivitas, menggunakan kedua parameter kelompok tambahan yang sederhana dan parameter interaksi kelompok. Keuntungan yang besar hanya menggunakan parameter kelompok sederhana adalah sejumlah kecil parameter yang diperlukan. Jumlah parameter yang dibutuhkan interaksi kelompok menjadi sangat tinggi untuk peningkatan jumlah kelompok (1 untuk dua kelompok, 3 untuk tiga kelompok, 6 untuk empat kelompok, 45 untuk sepuluh kelompok dan dua kali lebih banyak jika interaksi tidak simetris.).
Sembilan dari sifat yang satu suhu-independen nilai-nilai, sebagian besar diperkirakan oleh sejumlah sederhana kontribusi kelompok addend ditambah sebuah. Dua dari properti diperkirakan adalah suhu-tergantung: gas ideal kapasitas panas dan dinamika viskositas cairan. Kapasitas panas polinomial menggunakan empat parameter dan persamaan viskositas hanya 2. Dalam kedua kasus parameter persamaan dihitung oleh kontribusi kelompok.

Sejarah

Metode Joback merupakan perpanjangan dari metode Lydersen [2] dan menggunakan kelompok-kelompok yang sangat mirip, formula, dan parameter untuk tiga properti Lydersen sudah didukung ( suhu kritis , tekanan kritis , volume kritis).
Joback memperluas berbagai sifat didukung, menciptakan parameter baru dan diubah sedikit rumus metode Lydersen tua.

Kekuatan dan Kelemahan Model

Kekuatan

Popularitas dan keberhasilan metode Joback terutama berasal dari daftar grup tunggal untuk semua properti. Hal ini memungkinkan untuk mendapatkan semua sebelas properti didukung dari analisis tunggal dari struktur molekul.
Metode Joback tambahan menggunakan skema kelompok yang sangat sederhana dan mudah untuk menetapkan yang membuat metode dapat digunakan juga untuk orang-orang dengan hanya pengetahuan kimia dasar.

Kelemahan

Kesalahan sistematis Metode Joback (Titik didih normal)
Perkembangan baru dari metode estimasi [3] [4] telah menunjukkan bahwa kualitas dari metode Joback terbatas. Para penulis asli sudah dinyatakan sendiri dalam kertas asli: "akurasi tinggi tidak diklaim, tetapi metode yang diusulkan adalah sering sebagai atau lebih akurat daripada teknik yang digunakan umum sekarang ini.".
Daftar kelompok tidak mencakup molekul yang umum cukup. Terutama senyawa aromatik yang tidak dibedakan dari cincin yang normal mengandung komponen. Ini adalah masalah berat karena aromatik dan alifatik komponen berbeda sangat.
Data-data dasar dan Reid Joback digunakan untuk memperoleh parameter kelompok agak kecil dan tertutup hanya sejumlah terbatas molekul yang berbeda. Cakupan terbaik telah dicapai untuk titik didih normal (438 komponen) dan yang terburuk untuk panas fusi (155 komponen). Perkembangan saat ini yang dapat menggunakan bank data seperti Bank Data Dortmund atau DIPPR data base memiliki cakupan yang lebih luas.
Formula yang digunakan untuk prediksi titik didih normal menunjukkan masalah lain. Joback diasumsikan konstan kontribusi kelompok ditambahkan dalam seri homolog seperti alkana . Ini tidak menggambarkan perilaku nyata dari titik didih normal dengan benar [5] . Alih-alih konstan kontribusi penurunan dari kontribusi dengan meningkatnya jumlah kelompok harus diterapkan. Rumus yang dipilih dari metode Joback mengarah ke penyimpangan tinggi untuk molekul besar dan kecil dan estimasi yang baik diterima hanya untuk menengah komponen.

Rumus

Dalam G rumus berikut saya menunjukkan kontribusi kelompok. G i dihitung untuk setiap kelompok tersedia tunggal. Jika sebuah kelompok hadir beberapa kali setiap kejadian dihitung secara terpisah.

Titik didih normal

T_b \, = \, 198 + \ sum {G_i}

Titik lebur

T_m \, = \, 122,5 + \ sum {G_i}

Suhu Kritis

T_c \, = \, T_b \ left [0,584 + 0,965 \ sum {G_i} - \ left (\ sum {G_i} \ right) ^ 2 \ right] ^ {-1}
Persamaan temperatur kritis membutuhkan huruf b yang normal T mendidih. Jika nilai eksperimental tersedia dianjurkan untuk menggunakan titik didih. Hal ini, di sisi lain, juga memungkinkan untuk input titik didih normal diperkirakan dengan metode Joback. Hal ini akan menyebabkan kesalahan yang lebih tinggi.

  Tekanan Kritis

P_c \, = \, \ left [{0,113 + 0,0032 * N_A - \ sum {G_i}} \ right] ^ {-2}
N J: Jumlah atom dalam struktur molekul (termasuk hidrogen).

  Volume Kritis

V_c \, = \, 17,5 + \ sum {G_i}

Panas Formasi (Gas Ideal, 298 K)

H_ {pembentukan} \, = \, 68,29 + \ sum {H_i}

Energi Gibbs Formasi (Gas Ideal, 298 K)

G_ {pembentukan} \, = \, 53,88 + \ sum {G_i}

Kapasitas Panas (Gas Ideal)

C_P \, = \, \ sum a_i - 37,93 + \ left [\ jumlah b_i + 0,210 \ right] T + \ left [\ jumlah c_i - 3,91 \ cdot 10 ^ {-4} \ right] T ^ 2 + \ left [\ jumlah d_i + 2.06 \ cdot 10 ^ {-7} \ right] T ^ 3
Metode Joback menggunakan polinomial parameter empat untuk menggambarkan ketergantungan suhu kapasitas panas gas ideal. Parameter-parameter ini berlaku dari 273 K ke approx. 1000 K.

Panas Penguapan pada Titik didih normal

\ Delta H_ {VAP} \, = \, 15.30 + \ sum G_i

  Panas Fusion

\ Delta H_ {FUS} \, = \, -0,88 + \ sum G_i

Viskositas Dinamis Cair

\ Eta_L \, = \, e ^ {M_w \ left [\ sum \ eta_a - 597,82 \ right] / T + \ sum \ eta_b - 11,202}
M w: Berat Molekul
Metode ini menggunakan dua parameter persamaan untuk menggambarkan ketergantungan suhu dari viskositas dinamis. Para penulis menyatakan bahwa parameter berlaku dari suhu mencair hingga 0,7 dari temperatur kritis (T r <0,7).

  Kontribusi Grup

Kelompok T c P c V c T b T m H bentuk G bentuk suatu b c d H fusi H VAP suatu b

Negara Kritis data Suhu
dari Transisi Tahap
Kimia kalori
Properti
Kapasitas Panas Gas Ideal Entalpi
dari Transisi Tahap
Viskositas Dinamis
Non-cincin kelompok
-CH3 0.0141 -0.0012 65 23.58 -5.10 -76.45 -43.96 1.95E +1 -8.08E-3 1.53E-4 -9.67E-8 0.908 2.373 548.29 -1.719
-CH2- 0.0189 0.0000 56 22.88 11.27 -20.64 8.42 -9.09E-1 9.50E-2 -5.44E-5 1.19E-8 2.590 2.226 94.16 -0.199
> CH- 0.0164 0.0020 41 21.74 12.64 29.89 58.36 -2.30E +1 2.04E-1 -2.65E-4 1.20E-7 0.749 1.691 -322.15 1.187
> C < 0.0067 0.0043 27 18.25 46.43 82.23 116.02 -6.62E +1 4.27E-1 -6.41E-4 3.01E-7 -1.460 0.636 -573.56 2.307
= CH2 0.0113 -0.0028 56 18.18 -4.32 -9.630 3.77 2.36E +1 -3.81E-2 1.72E-4 -1.03E-7 -0.473 1.724 495.01 -1.539
= CH- 0.0129 -0.0006 46 24.96 8.73 37.97 48.53 -8.00 1.05E-1 -9.63E-5 3.56E-8 2.691 2.205 82.28 -0.242
= C < 0.0117 0.0011 38 24.14 11.14 83.99 92.36 -2.81E +1 2.08E-1 -3.06E-4 1.46E-7 3.063 2.138 n. a. n. a.
= C = 0.0026 0.0028 36 26.15 17.78 142.14 136.70 2.74E +1 -5.57E-2 1.01E-4 -5.02E-8 4.720 2.661 n. a. n. a.
≡ CH 0.0027 -0.0008 46 9.20 -11.18 79.30 77.71 2.45E +1 -2.71E-2 1.11E-4 -6.78E-8 2.322 1.155 n. a. n. a.
≡ C- 0.0020 0.0016 37 27.38 64.32 115.51 109.82 7.87 2.01E-2 -8.33E-6 1.39E-9 4.151 3.302 n. a. n. a.
Cincin kelompok
-CH2- 0.0100 0.0025 48 27.15 7.75 -26.80 -3.68 -6.03 8.54E-2 -8.00E-6 -1.80E-8 0.490 2.398 307.53 -0.798
> CH- 0.0122 0.0004 38 21.78 19.88 8.67 40.99 -2.05E +1 1.62E-1 -1.60E-4 6.24E-8 3.243 1.942 -394.29 1.251
> C < 0.0042 0.0061 27 21.32 60.15 79.72 87.88 -9.09E +1 5.57E-1 -9.00E-4 4.69E-7 -1.373 0.644 n. a. n. a.
= CH- 0.0082 0.0011 41 26.73 8.13 2.09 11.30 -2.14 5.74E-2 -1.64E-6 -1.59E-8 1.101 2.544 259.65 -0.702
= C < 0.0143 0.0008 32 31.01 37.02 46.43 54.05 -8.25 1.01E-1 -1.42E-4 6.78E-8 2.394 3.059 -245.74 0.912
Halogen kelompok
-F 0.0111 -0.0057 27 -0.03 -15.78 -251.92 -247.19 2.65E +1 -9.13E-2 1.91E-4 -1.03E-7 1.398 -0.670 n. a. n. a.
-Cl 0.0105 -0.0049 58 38.13 13.55 -71.55 -64.31 3.33e +1 -9.63E-2 1.87E-4 -9.96E-8 2.515 4.532 625.45 -1.814
-Br 0.0133 0.0057 71 66.86 43.43 -29.48 -38.06 2.86E +1 -6.49E-2 1.36E-4 -7.45E-8 3.603 6.582 738.91 -2.038
-Aku 0.0068 -0.0034 97 93.84 41.69 21.06 5.74 3.21E +1 -6.41E-2 1.26E-4 -6.87E-8 2.724 9.520 809.55 -2.224
Oksigen kelompok
-OH (alkohol) 0.0741 0.0112 28 92.88 44.45 -208.04 -189.20 2.57E +1 -6.91E-2 1.77E-4 -9.88E-8 2.406 16.826 2173.72 -5.057
-OH (fenol) 0.0240 0.0184 -25 76.34 82.83 -221.65 -197.37 -2.81 1.11E-1 -1.16E-4 4.94E-8 4.490 12.499 3018.17 -7.314
-O-(nonring) 0.0168 0.0015 18 22.42 22.23 -132.22 -105.00 2.55E +1 -6.32E-2 1.11E-4 -5.48E-8 1.188 2.410 122.09 -0.386
-O-(cincin) 0.0098 0.0048 13 31.22 23.05 -138.16 -98.22 1.22E +1 -1.26E-2 6.03E-5 -3.86E-8 5.879 4.682 440.24 -0.953
> C = O (nonring) 0.0380 0.0031 62 76.75 61.20 -133.22 -120.50 6.45 6.70E-2 -3.57E-5 2.86E-9 4.189 8.972 340.35 -0.350
> C = O (cincin) 0.0284 0.0028 55 94.97 75.97 -164.50 -126.27 3.04E +1 -8.29E-2 2.36E-4 -1.31E-7 0. 6.645 n. a. n. a.
O = CH-(aldehida) 0.0379 0.0030 82 72.24 36.90 -162.03 -143.48 3.09E +1 -3.36E-2 1.60E-4 -9.88E-8 3.197 9.093 740.92 -1.713
-COOH (asam) 0.0791 0.0077 89 169.09 155.50 -426.72 -387.87 2.41E +1 4.27E-2 8.04E-5 -6.87E-8 11.051 19.537 1317.23 -2.578
-COO-(ester) 0.0481 0.0005 82 81.10 53.60 -337.92 -301.95 2.45E +1 4.02E-2 4.02E-5 -4.52E-8 6.959 9.633 483.88 -0.966
= O (selain di atas) 0.0143 0.0101 36 -10.50 2.08 -247.61 -250.83 6.82 1.96E-2 1.27E-5 -1.78E-8 3.624 5.909 675.24 -1.340
Nitrogen kelompok
-NH2 0.0243 0.0109 38 73.23 66.89 -22.02 14.07 2.69E +1 -4.12E-2 1.64E-4 -9.76E-8 3.515 10.788 n. a. n. a.
> NH (non-cincin) 0.0295 0.0077 35 50.17 52.66 53.47 89.39 -1.21 7.62E-2 -4.86E-5 1.05E-8 5.099 6.436 n. a. n. a.
> NH (cincin) 0.0130 0.0114 29 52.82 101.51 31.65 75.61 1.18E +1 -2.30E-2 1.07E-4 -6.28E-8 7.490 6.930 n. a. n. a.
> N-(nonring) 0.0169 0.0074 9 11.74 48.84 123.34 163.16 -3.11E +1 2.27E-1 -3.20E-4 1.46E-7 4.703 1.896 n. a. n. a.
-N = (nonring) 0.0255 -0.0099 n. a. 74.60 n. a. 23.61 n. a. n. a. n. a. n. a. n. a. n. a. 3.335 n. a. n. a.
-N = (cincin) 0.0085 0.0076 34 57.55 68.40 93.70 119.66 5.69 -4.12E-3 1.28E-4 -8.88E-8 3.649 6.528 n. a. n. a.
= NH n. a. n. a. n. a. 83.08 68.91 93.70 119.66 5.69 -4.12E-3 1.28E-4 -8.88E-8 n. a. 12.169 n. a. n. a.
CN- 0.0496 -0.0101 91 125.66 59.89 88.43 89.22 3.65E +1 -7.33E-2 1.84E-4 -1.03E-7 2.414 12.851 n. a. n. a.
-NO2 0.0437 0.0064 91 152.54 127.24 -66.57 -16.83 2.59E +1 -3.74E-3 1.29E-4 -8.88E-8 9.679 16.738 n. a. n. a.
Sulfur kelompok
-SH 0.0031 0.0084 63 63.56 20.09 -17.33 -22.99 3.53E +1 -7.58E-2 1.85E-4 -1.03E-7 2.360 6.884 n. a. n. a.
-S-(nonring) 0.0119 0.0049 54 68.78 34.40 41.87 33.12 1.96E +1 -5.61E-3 4.02E-5 -2.76E-8 4.130 6.817 n. a. n. a.
-S-(cincin) 0.0019 0.0051 38 52.10 79.93 39.10 27.76 1.67E +1 4.81E-3 2.77E-5 -2.11E-8 1.557 5.984 n. a. n. a.

  Contoh Perhitungan

AcetonGruppen.PNG
Aseton (propanon) adalah yang paling sederhana keton dan dipisahkan menjadi tiga kelompok dalam metode Joback: dua kelompok metil (-CH3) dan satu kelompok keton (C = O). Karena gugus metil hadir dua kali, kontribusi yang harus ditambahkan dua kali.

-CH3
> C = O (nonring)



Properti Jumlah kelompok Kelompok nilai Jumlah kelompok Kelompok nilai \ Sum G_i Perkiraan Nilai Satuan
T c
2
0.0141
1
0.0380
0.0662
500.5590
K
P c
2
-1.20E-03
1
3.10E-03
7.00E-04
48.0250
bar
V c
2
65.0000
1
62.0000
192.0000
209.5000
cm3/mol
T b
2
23.5800
1
76.7500
123.9100
322.1100
K
T m
2
-5.1000
1
61.2000
51.0000
173.5000
K
Pembentukan H
2
-76.4500
1
-133.2200
-286.1200
-217.8300
kJ / mol
G pembentukan
2
-43.9600
1
-120.5000
-208.4200
-154.5400
kJ / mol
C pa
2
1.95E +01
1
6.45E +00
4.55E +01

C pb
2
-8.08E-03
1
6.70E-02
5.08E-02

C pc
2
1.53E-04
1
-3.57E-05
2.70E-04

C pd
2
-9.67E-08
1
2.86E-09
-1.91E-07

C p
pada T = 300 K
75.3264
J / (mol * K)
H fusi
2
0.9080
1
4.1890
6.0050
5.1250
kJ / mol
H VAP
2
2.3730
1
8.9720
13.7180
29.018
kJ / mol
suatu η
2
548.2900
1
340.3500
1436.9300

η b
2
-1.7190
1
-0.3500
-3.7880

η
pada T = 300 K
0.0002942
Pa s


0 comments

Post a Comment