Ukryty punkt krytyczny w mieszaninach binarnych – badania metodami symulacji Monte – Carlo
Celem pracy było zbadanie struktur molekularnych w mieszaninach izomerów nitrotoluenu z nalkanami, towarzyszących zjawisku separacji faz oraz zjawiskom topnienia. Za pomocą symulacji techniką Monte-Carlo przebadano modele mieszanin m- i o-nitrotoluenu z nalkanami: pentan, heksan, heptan, oktan, dekan, dodekan, i heksadekan. Stwierdzono, że stężenie przedkrytyczne mieszaniny zależy od liczby atomów węgla w nalkanie. Zależność może być opisana równaniem, jak to wykazano poprzednio w badaniach eksperymentalnych. Wykazano, że temp. krzepnięcia także zależy od n: . Stwierdzono, że dla krótkich nalkanów maksymalna wartość parametru g w temp. krzepnięcia jest relatywnie mała. Oznacza to, że formujące się klastery molekularne mają małe rozmiary. Dla niektórych nalkanów zidentyfikowano strukturę fazy stałej. Porównując mieszaniny m- i o-nitrotoluenu wykazano, że temp. krzepnięcia mieszanin m-nitrotoluenu jest wyższa średnio o 10K. Obserwowany eksperymentalnie i teoretycznie wzrost klasterów molekularnych w mieszaninach m-nitrotoluenu zahamowany zostaje przez zakrzepnięcie układu w stosunkowo wysokich temp. Wielkości klasterów obserwowanych w mieszaninach m-nitrotoluenu są dużo mniejsze. Wyniki uzyskane metodami symulacji Monte-Carlo potwierdzają obserwacje ksperymentalne, które postulują istnienie ukrytego punktu krytycznego w mieszaninach m-nitrotoluenu z nalkanami. The aim of this work was the examination of molecular structures of binary mixtures of nitrotoluene izomers with nalkanes, which are assiosiated with the liquid–liquid phase transitions and the melting phenomena. By using Monte–Carlo simulations, the systems of m- and o-nitrotoluene with nalkanes: pentane, heksane, heptanes, octane, decane, dodecane and heksadecane were studied. Obtained results show that the pre-critical concentration of the examined mixtures is related with the number of carbon atoms in nalcane. This relation was described by the equation which is the same for the experiments. Freezing temp. also depends on n: . For short nalcanes a maximum value of g parameter in the freezing point is relativelly small. This means that clusters formed in the systems are small. For some nalcanes the solid phase structure was identified. Comparision of m- and o-nitrotoluene mixtures showed that the freezing temp. of the m-nitrotoluene mixtures was higher (about 10K). The growth of the molecular clusters observed for m-nitrotoluene mixtures was stopped by the freezing of the systems in relativelly high temp. Molecular clusters observed in the m-nitrotoluene mixtures are smaller. Obtained results confirm experimental results and clearly show that the apparent critical point in the system of m-nitrotoluene with nalkanes exist as it was postulated before by experimental studies.
ukryty punkt krytyczny, apparent critical point, symulacje, siomulations, symulacja Monte – Carlo, Monte Carlo study
Networked Digital Library of Theses and Dissertations