Особенности определения параметров кубической кристаллической решетки клатратных гидратов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность и цели. Рассматриваются особенности определения пара- метров кубической кристаллической решетки клатратных гидратов. Многие свойства клатратных гидратов аналогичны гексагональному льду, тем не менее взаимодействие поглощенных молекул с льдоподобной кристаллической решеткой имеет особенности. Материалы и методы. Основным методом, который используется в работе, является получение параметров функциональной зависимости методом наименьших квадратов. Полиноминальный подход к единому описанию предлагается ввиду сложной при- роды движения гостевых молекул с их многочисленными степенями свободы, различных степеней связи этого движения с решеткой хозяина. Результаты. Предложено использование полученного соотношения в зависимости от температуры системы и типа гидратообразователя. Средние расхождения согласно предложенному методу для гидратообразователей в температурных диапазонах от 10 до 280 К составляют 0,04 % и не превышают 0,09 %. Выводы. Развитый подход позволяет получать более точные результаты в широком диапазоне условий.

Об авторах

Никита Андреевич Шостак

Кубанский государственный технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikeith@mail.ru

кандидат технических наук, доцент, заместитель директора Высшей инженерной школы «Нефтегазовый и энергетический инжиниринг»

(Россия, г. Краснодар, ул. Московская, 2)

Список литературы

  1. Stoll R. D., Bryan G. М. Physical properties of sediments containing gas hydrates // Journal of Geophysical Research. 1979. Vol. 84, № 4. P. 1629‒1634.
  2. Tse J. S., McKinnon W. R., Marshi M. Thermal Expansion of structure I Ethylene Oxide Hydrate // Journal of Physical Chemistry. 1987. Vol. 91. P. 4188‒4193.
  3. Hansen T. C.; Falenty A., Kuhs W. F. Lattice constants and expansivities of gas hydrates from 10 K up to the stability limit // Journal of Chemical Physics. 2016. Vol. 144. P. 054301. doi: 10.1063/1.4940729
  4. Дядин Ю. А., Удачин К. А., Бондарюк И. В. Соединения включения. Новосибирск : Изд-во Новосибирского ун-та, 1988. 92 с.
  5. Hester K. C., Huo Z., Ballard A. L., Koh C. A., Miller K. T., Sloan E. D. Thermal Expansivity for sI and sII Clathrate Hydrates // Journal of Physical Chemistry. 2007. Vol. 111. P. 8830‒8835. doi: 10.1021/jp0715880
  6. Alavi S., Ripmeester J. A. Effect of small cage guests on hydrogen bonding of tetrahydrofuran in binary structure II clathrate hydrates // Journal of Chemical Physics. 2012. Vol. 137. P. 054712. doi: 10.1063/1.4739928
  7. Макогон Ю. Ф. Плотность гидратов природных газов // Труды МИНХиГП. 1970. № 88. С. 232–235.
  8. Stackelberg M., Müller H. R. Feste gashydrate II // Z. Electrochem. 1954. Bd. 58, № 1. S. 25‒39.
  9. Stackelberg M., Jahns W. Feste gashydrate VI. Die ditteraufweit ungsarbeit // Z. Electrochem. 1954. Bd. 58, № 3. S. 162‒164.
  10. Pauling L. A., Marsh R. E. The structure of chlorine hydrate // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1952. Vol. 38. P. 112‒118.
  11. Stackelberg M., Meuthen B. Feste Gashydrate VII. Hydrate wasscrloslicher. Ather // Z. Electrochem. 1958. Bd. 62. S. 130‒131.
  12. Bertie J. E., Othen D. A. The infrared spectrum of ethylene oxide clathrate at 100 К between 4000 and 360 cm-1 // Canadian Journal of Chemistry. 1973. Vol. 51, № 8. P. 1159‒1168.
  13. Gough S. R., Davidson D. W. Composition of tetrahydrofuran hydrate and the effect of pressure on decomposition // Canadian Journal of Chemistry. 1971. Vol. 49. P. 2691‒2699.
  14. Wittstruck T. A., Brey W. S., Buswell A. M., Rodebush W. H. Solid hydrates of some halomethanes // Journal of Chemical & Engineering Data. 1961. Vol. 6, № 3. P. 343‒346.
  15. Tanaka H., Tamai Y., Koga K. Large thermal expansivity of clathrate hydrates // The Journal of Physical Chemistry B. 1997. Vol. 101 (33). P. 6560‒6565.
  16. McIntyre J. A., Petersen D. K. Thermal and composition expansion of clathrates in the Ethylene Oxide ‒ Water system // Journal of Chemical Physics. 1967. Vol. 47, № 10. P. 3850‒3852.
  17. Takeya S., Hori A., Uchida T., Ohmura R. Crystal Lattice Size and Stability of Type H Clathrate Hydrates with Various Large-Molecule Guest Substances // Journal of Physical Chemistry B. 2006. Vol. 110. P. 12943. doi: 10.1021/jp060198v
  18. Imasato K., Murayama K., Takeya S., Alavi S., Ohmura R. Effect of nitrogen atom substitution in cyclic guests on properties of structure H clathrate hydrates // Canadian Journal of Chemistry. 2015. Vol. 93 (8). P. 906‒912. doi: 10.1139/cjc-2014-0553
  19. Hester K. C., Huo Z., Ballard A. L., Koh C. A., Miller K. T., Sloan E. D. Thermal expansivity for sI and sII clathrate hydrates // Journal of Physical Chemistry B. 2007. Vol. 111 (30). P. 8830‒8835. doi: 10.1021/jp0715880.
  20. Запорожец Е. П., Шостак Н. А. Математическое моделирование некоторых осо- бенностей диссоциации газовых гидратов // Вестник Воронежского государствен- ного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80, № 2. С. 313‒322.
  21. Ogienko A. G., Kurnosov A. V., Manakov A. Y., Larionov E. G., Ancharov A. I., Sheromov M. A., Nesterov A. N. Gas hydrates of argon and methane synthesized at high pressures: composition, thermal expansion, and self-preservation // Journal of Physical Chemistry B. 2006. Vol. 110 (6). P. 2840‒2846. doi: 10.1021/jp053915e
  22. Wilms D. A., Haute A. A. Thermodynamics and composition of chlorine hydrates // Desalination. 1973. Vol. 12, № 3. P. 379‒393.
  23. Shpakov V. P., Tse J. S., Tulk C. A., Kvamme B., Belosludov V. R. Elastic moduli calculation and instability in structureI methane clathrate hydrate // Chemical Physics Letters. 1998. Vol. 282. P. 107‒114. doi: 10.1016/s0009-2614(97)01241-4
  24. Bourry C., Charlou J.-L., Donval J.-P., Brunelli M., Focsa C., Chazallon B. X-ray synchrotron diffraction study of natural gas hydrates from African margin art. no. L22303 // Geophysical Research Letters. 2007. Vol. 34, № 22. P. NIL46‒NIL50. doi: 10.1029/2007GL031285
  25. Ikeda T., Mae S. Distortion of Host Lattice in Clathrate Hydrate as a Function of Guest Molecule and Temperature // Journal of Physical Chemistry A. 2000. Vol. 104 (46). P. 10623‒10630.
  26. Gutt C., Asmussen B., Press W., Johnson M. R., Handa Y. P., Tse J. S. The structure of deuteaed methane-hydrate // Journal of Chemical Physics. 2000. Vol. 113. P. 4713‒4721.
  27. Udachin K. A., Ratcliffe C. I., Ripmeester J. A. Structure, composition, and thermal expansion of CO2 hydrate from single crystal X-ray diffraction measurements // Journal of Physical Chemistry. 2001. Vol. 105. P. 4200‒4204.
  28. Huo Z. Hydrate Phase Equilibria Measurements by X-Ray Diffraction and Raman Spectroscopy : PhD Thesis. Colorado School of Mines, 2002. 171 p.
  29. Jones C. Y., Marshall S. L., Chakoumakos B. C., Rawn C. J., Ishii Y. Structure and thermal expansivity of tetrahydrofuran deuterate determined by neutron powder diffraction // Journal of Physical Chemistry B. 2003. Vol. 107. P. 6026‒6031.
  30. Takeya S., Fujihisa H., Hachikubo A., Sakagami H., Gotoh Y. Distribution of butane in the host water cage of structure II clathrate hydrates // Chemistry. 2014. Vol. 20 (51). P. 17207‒17213. doi: 10.1002/chem.201403575
  31. Igawa N., Taguchi T., Hoshikawa A., Fukazawa H., Yamauchi H., Utsumi W., Ishii Y. CO2 motion in carbon dioxide deuterohydrate determined by applying maximum entropy method to neutron powder diffraction data // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2010. Vol. 6 (71). P. 899‒905.
  32. Jäger A., Václav V., Johannes G., Roland S., Hrubý J. Phase equilibria with hydrate formation in H2O-CO2 mixtures modeled with reference equations of state // Fluid Phase Equilibria. 2013. Vol. 338. P. 100‒113.
  33. Takeya S., Muromachi S., Yamamoto Y., Umeda H., Matsuo S. Preservation of CO2 hydrate under different atmospheric conditions // Fluid Phase Equilibria. 2016. Vol. 413. P. 137‒141.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».