Феноменологические методы эффективны для исследования закономерностей, связывающих свойства веществ со строением молекул и пригодны для массового расчёта и прогнозирования физико-химических свойств химических соединений.
Данные методы реализуются в виде аддитивных схем расчета и прогнозирования, которые успешно применяются в гомологических рядах [1, 2]. Рассмотрим аддитивные схемы расчета для аминов [3].
(1)
где рс-с, рс-н и рс-х – эффективные энергии соответствующих связей, X= NH2, hсс = (n-1), hсн = (2n+2-m), hсх = m. Здесь Гcс, Гcx, Гxx, Dccc, Dccx, Dcxx, Dxxx – эффективные взаимодействия пар и троек соответствующих атомов через один атом углерода, а tcc, tcх, τхх, wcc, wcх, ωхх – эффективные взаимодействия соответствующих пар атомов через два и три атома углерода по цепи молекулы.
Аддитивные схемы расчета могут иметь теоретико-графовую интерпретацию. В таких схемах топологические индексы участвуют как числа параметров. Так схему (1) можно запи сать как
(2)
где
а = (n-1)pс-с +(2n+2-m) pс-н+mpс-х
или
(3)
Здесь р1 = хсс0= m = n–1, р2 = хсс1, р3 = хсс2, р4 = хсс3 – число путей сответственно длины 1, 2, 3 и 4, а R = хссc1 – число троек смежных рёбер.
В таблице показаны используемые нами параметры схем расчета рассматриваемых соединений.
Параметры расчётных схем оценки свойств аминов
|
№ |
Молекула |
Число параметров |
|||||||||
|
p1 |
p’1 |
p2 |
p’2 |
R |
R’ |
p3 |
р’3 |
p4 |
p’4 |
||
|
1. |
CH5N |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2. |
CH3CH2NH2 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3. |
H2NCH2CH2NH2 |
1 |
2 |
0 |
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
4. |
(CH3)2NH |
0 |
2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
5. |
CH3CH2CH2NH2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
6. |
(CH3)2CHNH2 |
2 |
1 |
1 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
7. |
(CH3)3N |
0 |
3 |
3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
8. |
H2NCH2CН(NH2)CH3 |
2 |
2 |
1 |
3 |
0 |
1 |
0 |
2 |
0 |
0 |
|
9. |
CH3CH2CH2CH2NH2 |
3 |
1 |
2 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
10. |
CH3CH2CН(NH2)CH3 |
3 |
1 |
2 |
2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
11. |
(CH3) 2CHCН2NH2 |
3 |
1 |
3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
|
12. |
(CH3CH2)2NH |
2 |
2 |
1 |
2 |
0 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
|
13. |
CH3CH2CН(NH2)CH2NH2 |
3 |
2 |
2 |
3 |
0 |
1 |
1 |
3 |
0 |
1 |
|
14. |
(CH3) 2C(NH2)CН2NH2 |
3 |
2 |
3 |
4 |
1 |
3 |
0 |
3 |
0 |
0 |
|
15. |
(CH3CH2)3N |
3 |
3 |
3 |
3 |
1 |
0 |
6 |
0 |
3 |
0 |
Ряд параметров Гxx, Dcxx, Dxxx, τхх, ωхх , как видно из данной таблицы, выпадает из-за нехватки экспериментальных данных.
По схеме (2) нами был выполнен расчет энтальпии образования ряда аминов.
Рассчитанные величины, в общем, согласуются с экспериментальными и позволяют предсказать (в пределах ошибок опыта) недостающие значения свойств членов исследуемого ряда.