Новости

7 мая, 2019 17:54

Российские ученые описали взаимодействия между двумя газами

Источник: Индикатор
Сотрудники Омского государственного технического университета проанализировали свойства фаз веществ в модели, в которой смешаны два типа газа, и описали взаимодействия между ними. Полученные результаты позволят усовершенствовать оборудование, которое меняет химические показатели веществ. Работа проходила в рамках проекта, поддержанного грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, а ее результаты опубликованы в журнале Adsorption.
Источник: demiart.su

Все природные явления в мире делятся на химические и физические. При первых образуется новое вещество: например, при горении выделяется углекислый газ. При физических явлениях соединение не образуется, но изменяется состояние уже имеющегося. Так, когда вода испаряется, она переходит из жидкого состояния в газообразное — пар.

Специалисты в вычислительной химии изучают эти явления при помощи компьютерных моделей. Авторы работы исследуют процессы самоорганизации на поверхности, в частности особенности поведения поверхностных молекулярных монослоев из смеси молекул разного типа. Ранее авторы начали исследования простейшей модели адсорбционной системы, в которой одно вещество поглощает молекулы другого, находящиеся рядом с ним. Это происходит, потому что силы межмолекулярного воздействия на границе этих двух веществ неравны, так что одно из них может разорвать внутренние связи между частицами другого и «утянуть» их к себе.

Авторы изучили модельную систему, в которой поглощение происходит между двумя газами на поверхности с квадратной симметрией. Ее можно сравнить с шахматным полем: все клетки одинаковые и находятся в строгом порядке, а фигуры, которыми в этом случае и являются молекулы газов, могут занять только одну клетку. При этом газы взаимодействуют друг с другом, отталкивая либо притягивая друг друга.

«Существует бесконечное количество наборов межмолекулярных взаимодействий, и нашей задачей было сгруппировать их в соответствии с особенностями фазового поведения адсорбционного монослоя», — рассказал один из авторов статьи Василий Фефелов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник кафедры «Химическая технология» Нефтехимического института ОмГТУ.

Адсорбционный монослой — это слой, который состоит из «прилипших» к поверхности молекул из газовой смеси. На нем могут формироваться упорядоченные структуры в зависимости от концентраций молекул в газе и их взаимодействий.

В ходе работы ученые выяснили, что у отталкивающих сил есть 14 типов фазовых диаграмм, а у притягивающих — 12. Также существует адсорбция невзаимодействующих газов разного типа: молекулы взаимодействуют только с представителями своего сорта. В этой группе ученые увидели шесть разных типов диаграмм.

Авторы отмечают, что работа носит фундаментальный характер, однако, несмотря на это, ее результаты перспективны для разных областей науки и техники. Так, ученые показывают перспективы высокоточного адсорбционного оборудования, которое позволит менять химические потенциалы, изменяя, например, концентрацию газовых компонентов, с точностью, соизмеримой с энергиями межмолекулярных взаимодействий. Это приведет к качественным изменениям протекающих химических реакций: ускорению и повышению избирательности при одновременном снижении температуры. К такому оборудованию относятся микрореакторы, которые позволяют комбинировать отдельные базовые устройства (смесители, теплообменники) в одной системе.

«Полученные результаты могут быть полезны для интерпретации экспериментальных данных газоразделения, процессов молекулярной самосборки на поверхности, ускорения реакций при низких температурах», — добавил Василий Фефелов.


21 октября, 2021
В Тульской области нашли водоросль с высоким содержанием жирных кислот
Ученые обнаружили на территории России штамм зеленой одноклеточной водоросли Coelastrella multistria...
21 октября, 2021
«Обрезание» гена сделало самцов дрозофил бесплодными
Биологи выяснили, что три четверти самцов мух-дрозофил с укороченным геном orb2 становятся бесплод...