Решение: Найти ΔH и ΔS методом Кайнора

Для решения данной задачи по определению стандартной энтальпии образования \(\Delta H_{f}^{0}\) и стандартной энтропии \(S^{0}\) методом Бенсона (часто называемым методом групповых вкладов Кайнора-Бенсона), необходимо разбить молекулы на составляющие их структурные группы. 1. Анализ первого соединения (2,2,4,4-тетраметилпентан): Структурная формула: \(CH_{3}-C(CH_{3})_{2}-CH_{2}-C(CH_{3})_{3}\) Группы в молекуле: - Шесть групп \(C-(C)(H)_{3}\) (концевые метильные группы). - Две группы \(C-(C)_{4}\) (четвертичные атомы углерода). - Одна группа \(C-(C)_{2}(H)_{2}\) (вторичный атом углерода в центре). Матрица вкладов (количество групп): \[ \begin{pmatrix} Группа & Кол-во \\ C-(C)(H)_{3} & 6 \\ C-(C)_{4} & 2 \\ C-(C)_{2}(H)_{2} & 1 \end{pmatrix} \] Расчет \(\Delta H\) и \(S\) производится путем суммирования табличных значений для каждой группы: \[ \Delta H_{total} = 6 \cdot \Delta H[C-(C)(H)_{3}] + 2 \cdot \Delta H[C-(C)_{4}] + 1 \cdot \Delta H[C-(C)_{2}(H)_{2}] \] \[ S_{total} = 6 \cdot S[C-(C)(H)_{3}] + 2 \cdot S[C-(C)_{4}] + 1 \cdot S[C-(C)_{2}(H)_{2}] - R \ln(\sigma) \] где \(\sigma\) — число симметрии молекулы. 2. Анализ второго соединения (этиловый эфир 2-метилпентановой кислоты): Структурная формула: \(CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH(CH_{3})-CO-O-C_{2}H_{5}\) Группы в молекуле: - Три группы \(C-(C)(H)_{3}\) (метильные группы в цепи и радикале). - Две группы \(C-(C)_{2}(H)_{2}\) (метиленовые группы в основной цепи). - Одна группа \(C-(C)_{2}(H)(C=O)\) (третичный углерод, связанный с карбонилом). - Одна группа \(C=O-(C)(O)\) (карбонильная группа сложного эфира). - Одна группа \(O-(C=O)(C)\) (эфирный кислород). - Одна группа \(C-(O)(C)(H)_{2}\) (метиленовая группа этильного радикала). Матрица вкладов для второго соединения: \[ \begin{pmatrix} Группа & Кол-во \\ C-(C)(H)_{3} & 3 \\ C-(C)_{2}(H)_{2} & 2 \\ C-(C)_{2}(H)(C=O) & 1 \\ C=O-(C)(O) & 1 \\ O-(C=O)(C) & 1 \\ C-(O)(C)(H)_{2} & 1 \end{pmatrix} \] Итоговые значения \(\Delta H\) и \(\Delta S\) (изменение энтропии реакции образования) получаются подстановкой констант из справочника Бенсона в данные матрицы. Метод позволяет с высокой точностью предсказывать термодинамические свойства органических веществ, что крайне важно для развития отечественной химической промышленности и науки.