Моделирование реакции уксусной кислоты и этанола

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Вычислительная техника и инженерная кибернетика»

Лабораторная работа

по дисциплине «Компьютерное моделирование химических реакций»

Моделирование реакции уксусной кислоты и этанола

Выполнил: студент гр. БПО 21-01        Идрисов И.А.

__________________

подпись, дата

Проверил: д-р хим. наук, профессор                Халилов Л.М.

___________________

оценка, подпись, дата

Уфа, 2024

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        3

1 Теоретическая часть        4

1.1 Этилацетат. Основные свойства и получение        4

2 Практическая часть        8

2.1 Подготовка исходных данных        8

2.2 Геометрическая оптимизация молекулы этилацетата        10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        16

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ        17

ВВЕДЕНИЕ

Химические исследования составляют основу человеческой жизни. Эксперименты, показывающие важность практической реализации химических теорий, постоянно совершенствуются, подкрепляются выводами и показывают успех полученных результатов. Одним из важных элементов в данном процессе – моделирование химических реакций, подкрепленных изучением химических свойств и воспроизведением основных параметров, возможных вариантов исхода. Так на основе экспериментов накапливается всё больше теоретическая база, что расширяет границы в области химических исследований и достижений. С развитием компьютерных технологий данный процесс становится более активным и доступным для понимания.

Моделирование увеличивает функциональные возможности в исследованиях и открывает новые горизонты для изучения. Моделирование химических реакций сейчас – это важная часть процесса исследований, роль которой становится все более весомой.

Одним из подходов к исследованию – применение методов квантовой химии. Квантовая химия – раздел теоретической химии, в котором строение и свойства химических соединений, их взаимодействие и превращения в химических реакциях рассматриваются на основе представлений и с помощью методов квантовой механики. Используя методы квантовой химии, можно описать электронное строение, спектры и другие свойства атомов. Современное программное обеспечение дает возможность произвести расчеты на основе методов квантовой химии.

Данная лабораторная работа основывается на достижении цели – оптимизации молекулы этилацетата, полученного в результате этерификации уксусной кислоты и этанола, методами квантовой химии.

1 Теоретическая часть

1.1 Этилацетат. Основные свойства и получение

Этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты) CH3−СОО−CH2−CH3 — бесцветная летучая жидкость с резким запахом.

[pic 1]

Рис. 1 Структурная формула этилацетата

Физические свойства

Бесцветная подвижная жидкость с резким запахом эфира. Молярная масса 88,11 г/моль, температура плавления −83,6 °C, температура кипения 77,1 °C, плотность 0,9001 г/см³, n204 1,3724. Растворяется в воде 12 % (по массе), в этаноле, диэтиловом эфире, бензоле, хлороформе; образует двойные азеотропные смеси с водой (т. кип. 70,4 °C, содержание воды 8,2 % по массе), этанолом (71,8; 30,8), метанолом (62,25; 44,0), изопропанолом (75,3; 21,0), CCl4 (74,7; 57), циклогексаном (72,8; 54,0) и тройную азеотропную смесь Э.: вода: этанол (т. кип. 70,3 °C, содержание соотв. 83,2, 7,8 и 9 % по массе).