Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск

Термодинамические свойства L-ментола в кристаллическом и газообразном состояниях

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-1-28-36

Полный текст:

Аннотация

Цели. Ментол при местном воздействии, употреблении в пищу или вдыхании вызывает ощущение охлаждения и снижает нервную активность, что объясняет его широкое применение в качестве отдушки и вкусовой добавки в пищевой и табачной промышленности, косметике, а также в качестве мягкого анестетика и антисептика в стоматологии. Цель работы заключалась в комплексном термодинамическом исследовании L-ментола в кристаллическом и газообразном состояниях.

Методы. Методом бомбовой калориметрии сгорания была определена энергия сгорания L-ментола в кристаллическом состоянии. Методом адиабатической калориметрии была получена температурная зависимость теплоемкости L-ментола в интервале 5–370 К и найдены его параметры плавления. Квантово-химические вычисления производились на выделенной виртуальной машине в облачном сервисе Google Cloud Platform с использованием 8 вычислительных ядер Intel Xeon Scalable Processor (Skylake) с тактовой частотой 2.0 ГГц (до 2.7 ГГц при пиковой нагрузке) и 8 ГБ оперативной памяти.

Результаты. Были определены энергия и энтальпия сгорания L-ментола в кристаллическом состоянии. С использованием величины стандартной энтальпии сублимации был выполнен расчет стандартной энтальпии образования L-ментола в газообразном состоянии. На основании сглаженных значений теплоемкости и параметров плавления получены стандартные термодинамические функции (приведенная энтальпия, энтропия и приведенная энергия Гиббса) L-ментола в кристаллическом и жидком состояниях. Обоснована группа изодесмических реакций для ab initio расчета энтальпии образования газообразного L-ментола, и с использованием композитного квантово-химического метода Gaussian 4 вычислены электронная энергия и частоты нормальных колебаний молекул–участников этих реакций. В рамках модели электростатического потенциала по расширенному уравнению Политцера рассчитана энтальпия сублимации L-ментола.

Выводы. Впервые было проведено комплексное термодинамическое исследование L-ментола в различных агрегатных состояниях. Величины, рассчитанные с помощью полуэмпирических методов, согласуются в пределах погрешностей с опытными величинами, что подтверждает достоверность полученных результатов.

Об авторах

А. В. Блохин
Белорусский государственный университет
Беларусь

Блохин Андрей Викторович, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры физической химии. Scopus Author ID 7101971167, ResearcherID AAF-8122-2019

220006, Минск, ул. Ленинградская, д. 14



Я. Н. Юркштович
Белорусский государственный университет
Беларусь

Юркштович Яна Николаевна, студентка кафедры физической химии.

220006, Минск, ул. Ленинградская, д. 14



Список литературы

1. Eccles R. Menthol and Related Cooling Compounds. J. Pharm. Pharmacol. 1994;46(8):618-630. https://doi.org/10.1111/j.2042-7158.1994.tb03871.x

2. Curtiss L.A., Redfern P.C., Raghavachari K. Gaussian-4 theory. J. Chem. Phys. 2007;126(8):84108. https://doi.org/10.1063/1.2436888

3. Kabo G.J., Blokhin A.V., Kabo A.G. Investigation of thermodynamic properties of organic substances. Chemical problems of the development of new materials and technologies: Сб. ст. Вып. 1, под. ред. О.А. Ивашкевича. Мн.: БГУ, 2003. С. 176–192.

4. Blokhin A.V., Kabo G.J., Paulechka Y.U. Thermodynamic properties of [C6 mim][NTf2 ] in the condensed state. J. Chem. Eng. Data. 2006;51(4):1377-1388. https://doi.org/10.1021/je060094d

5. Washburn E.W. Standard states for bomb calorimetry. J. Res. Nat. Bur. Standards. 1933;10:525-558.

6. Kabo G.J., Blokhin A.V., Paulechka E., Roganov G.N., Frenkel M., Yursha I.A., Diky V., Zaitsau D., Bazyleva A., Simirsky V.V., Karpushenkava L.S., Sevruk V.M. Thermodynamic properties of organic substances: Experiment, modeling, and technological applications. J. Chem. Thermodynamics. 2019;131:225-246. https://doi.org/10.1016/j.jct.2018.10.025

7. Štejfa V., Bazyleva A., Blokhin A.V. Polymorphism and thermophysical properties of L- and DL-menthol. J. Chem. Thermodynamics. 2019;131:524-543. https://doi.org/10.1016/j.jct.2018.11.004

8. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the “Gold Book”). Compiled by A.D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Online version (2019-) created by S.J. Chalk. ISBN 0-9678550-9-8. https://doi.org/10.1351/goldbook

9. Manion J.A. Evaluated Enthalpies of Formation of the Stable Closed-Shell C1 and C2 Chlorinated Hydrocarbons. J. Phys. Chem. Ref. Data. 2002;31(1):123-127. https://doi.org/10.1063/1.1420703

10. EPAPS document no. E-JCPSA6-126-310707, URL: http://ftp.aip.org/epaps/journ_chem_phys/E-JCPSA6-126-310707/ (дата обращения: 15.03.19).

11. Chao J., Rossini F.D. Heats of Combustion, Formation, and Isomerization of Nineteen Alkanols. J. Chem. Eng. Data. 1965;10(4):374-379. https://doi.org/10.1021/je60027a022

12. Skinner H.A., Snelson A. The heats of combustion of the four isomeric butyl alcohols. Trans. Faraday Soc. 1960;56:1776-1783. https://doi.org/10.1039/TF9605601776

13. Pittam D.A., Pilcher G. Measurements of heats of combustion by flame calorimetry. Part 8. Methane, ethane, propane, n-butane and 2-methylpropane. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1, 1972;68(0):2224-2229. https://doi.org/10.1039/F19726802224

14. Prosen E.J., Rossini F.D. Heats of combustion and formation of the paraffin hydrocarbons at 25 ºC. J. Res. NBS. 1945;34:263-269.

15. Prosen E.J., Johnson W.H., Rossini F.D. Heats of formation and combustion of the normal alkylcyclopentanes and cyclohexanes and the increment per CH<sub>2</sub> group for several homologous series of hydrocarbons. J. Res. NBS. 1946;37:51-56.

16. Сунцова М.А. Прогнозирование энтальпий о зования новых азотсодержащих высокоэнергетических соединений на основе квантово-химических расчетов: дис … канд. хим. наук. М.: МГУ, 2016. С. 101.


Дополнительные файлы

1. Проведен анализ термодинамических свойств ментола экспериментальными и расчетными методами. Для ментола определены температурные зависимости теплоемкости, энтальпии, энтропии и энергии Гиббса. С помощью квантово-химического моделирования определена структура наиболее устойчивого конформера ментола.
Тема
Тип Research Instrument
Посмотреть (93KB)    
Метаданные
2. This is to certify that the certificate issued to Thermodynamic Properties of L-menthol in Crystalline and Gaseous States commissioned to Enago by Andrey V. Blokhin and Yana N. Yurkshtovich has been translated and edited from Russian to English by Enago, an editing brand of Crimson Interactive Inc.
Тема CERTIFICATE OF TRANSLATION
Тип Прочее
Посмотреть (403KB)    
Метаданные
Проведен анализ термодинамических свойств ментола экспериментальными и расчетными методами. Для ментола определены температурные зависимости теплоемкости, энтальпии, энтропии и энергии Гиббса. С помощью квантово-химического моделирования определена структура наиболее устойчивого конформера ментола.

Для цитирования:


Блохин А.В., Юркштович Я.Н. Термодинамические свойства L-ментола в кристаллическом и газообразном состояниях. Тонкие химические технологии. 2020;15(1):28-36. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-1-28-36

For citation:


Blokhin A.V., Yurkshtovich Y.N. Thermodynamic properties of L-menthol in crystalline and gaseous states. Fine Chemical Technologies. 2020;15(1):28-36. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-1-28-36

Просмотров: 156


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)