Особенности определения параметров кристаллической решетки из льдоподобных ассоциатов молекул воды при гидратообразовании
Н.А. Шостак
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.1071
Краткое сообщение
Аннотация: В настоящей статье описаны особенности определения энтальпийных характеристик процесса гидратообразования. Описаны аспекты формирования гидратных структур из молекул гидратообразователей и воды. Показано, что процессы образования и диссоциации гидратов имеют различный характер, который определяется взаимодействием гидратообразователя с водой, находящейся в том или ином фазовом состоянии: гидратообразователь – твердая фаза воды – лед,гидратообразователь – жидкая фаза воды, гидратообразователь в критическом (псевдокритическом) состоянии – жидкая фаза воды. Проанализирована зависимость температуры кристаллизации воды от давления и природы гидратообразователя. Описаны энергетические процессы, протекающие при формировании кластеров и элементарных ячеек кристаллических решеток гидратов структур, обусловленные выделением и поглощением тепловой энергии. Предложены зависимости для расчета теплота образования кристаллической решетки из льдоподобных ассоциатов молекул воды. Показано, что процесс перестроения ледяной решетки в гидратную может быть как экзотермическим, так и эндотермическим.
Ключевые слова: гидратообразователь, гидратообразование, гидратная структура, кластер, кристаллическая решетка, льдоподобные ассоциаты, теплота образования
- Шостак Никита Андреевич – к.т.н., доцент, заместитель директора Высшей инженерной школы «Нефтегазовый и энергетический инжиниринг», ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»
Ссылка на статью:
Шостак, Н.А. Особенности определения параметров кристаллической решетки из льдоподобных ассоциатов молекул воды при гидратообразовании / Н.А. Шостак // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 1071-1078. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.1071.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Carroll, J. Natural gas hydrates: a guide for engineers / J. Carroll. – 3rd ed. – Amsterdam: Gulf Professional Publishing, 2014. – 340 p.
2. Stackelberg, M.v. Feste gashydrate / M.v. Stackelberg // Naturwissenschaften. – 1949. – V. 36. – I. 11. – P. 327-333. DOI: 10.1007/BF00596788.
3. Makogon, Y.F. Hydrates of hydrocarbons / Y.F. Makogon. – Tulsa (Okla): Pennwell books, 1997. – 482 p.
4. Божко, Ю.Ю. Моделирование структуры, состава и структурных переходов гидратов гелия и неона, а также клатратных гидратов смеси неона и метана, гелия и метана: дис. … канд. физ.-мат. наук: 02.00.04. Новосибирск: Институт неорганической химии им. A.B. Николаева СО РАН, 2014. – 118 с.
5. Шостак, Н.А. Моделирование образования и диссоциации гидратов при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений: дис. … канд. тех. наук: 25.00.17. Краснодар: Кубанский государственный технологический университет, 2015. – 118 с.
6. Бык, С.Ш. Газовые гидраты / С.Ш. Бык, Ю.Ф. Макогон, В.И. Фомина. – М.: Недра, 1980. – 296 с.
7. Shostak, N.A. Efficiency of chemicals to prevent the formation and elimination of gas hydrates / N.A. Shostak, E.P. Zaporozhets // Russian Journal of Inorganic Chemistry. – 2020. – V. 65. – I. 2. – P. 234-240. DOI: 10.1134/S0036023620020175.
8. Pauling, L.A. The structure of chlorine hydrate / L.A. Pauling, R.E. Marsh // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 1952. – V. 38. – I. 2. – P. 112-118. DOI: 10.1073/pnas.38.2.112.
9. Афанасьев, Б.Л. Исследование некоторых клатратных гидратов методом ЯМР / Б.Л. Афанасьев, В.И. Квливидзе, Г.Г. Маленков // Доклады АН СССР. – 1968. – Т. 183. – № 2. – С. 360-363.
10. Lipkowski, J.S. Structure of clathrates / J.S. Lipkowski // Annual Reports Section «C» (Physical Chemistry). – 1995. – V. 92. – Ch. 2. – P. 307-338. DOI: 10.1039/PC9959200307.
11. Zaporozhets, E.P. Method for calculating the parameters of formation of hydrates from multicomponent gases / E. P. Zaporozhets, N. A. Shostak // Russian Journal of Physical Chemistry A. – 2016. – V. 90. – I. 9. – P. 1843-1848. DOI: 10.1134/S0036024416090338.
12. Franks, F. Water and aqueous solutions at subzero temperatures (Water: a comprehensive treatise, vol. 7) / F. Franks. V. 7: Water: a comprehensive treatise.– New York: Plenum Press, 1982. – 484 p.