Термохимические исследования

Калориметрия сгорания

Основные направления исследований:
определение энтальпий сгорания и стандартных энтальпий образования органических соединений различных классов.

Объекты исследований:
полициклические и ароматические углеводороды; фуллерены С₆₀ и С₇₀; галоген- и гидропроизводные фуллерена C₆₀; хлорированные дибензо-п-диоксины; нитро- и галогенорганические соединения.

Методы исследования:
основной применяемый метод – калориметрия сгорания в кислороде.

Применяемая аппаратура:
прецизионный калориметр с изотермической оболочкой и стационарной бомбой, а также калориметр с вращающейся бомбой, внутренняя поверхность которой полностью покрыта платиной. Данное оборудование дает возможность исследовать соединения разного состава, включая галогенорганические производные.

Достигнутые результаты:
в последних работах научной группы главное внимание уделялось изучению полициклических углеводородов и их нитропроизводных, полихлорированных диоксинов и производных фуллерена С₆₀. Целью исследования полициклических углеводородов, помимо получения надежных термохимических данных для новых классов веществ, было установление корреляций между строением соединений и их энергетическими свойствами. Определение энтальпий образования дибензодиоксина и его нескольких хлорпроизводных позволяет создать систему термодинамических характеристик для всех полихлорированных диоксинов, которая необходима для описания процессов их образования и разложения.

Особое место в последних работах этого направления занимает изучение фуллеренов С₆₀ и С₇₀, а также производных фуллерена С₆₀, таких как галоген- и гидрофуллерены. Так, были впервые определены энтальпии сгорания и образования фторфуллеренов C₆₀F₄₈, C₆₀F₃₆, C₆₀F₁₈ и гидрофуллерена C₆₀H₃₆. Также впервые была измерения энтальпия сгорания и образования хлорида фуллерена C₆₀Cl₃₀. Эти результаты дали возможность впервые рассчитать из экспериментальных данных энтальпии связей C - F, C - Cl и C - H в данных производных фуллерена и сравнить их с энтальпиями аналогичных связей в органических соединениях разных классов.

Основные результаты научной деятельности группы опубликованы в таких журналах, как Журнал физической химии, J. Chem. Thermodynamics, J. Phys. Chemistry, а также представлены на международных конференциях по химической термодинамике (Санкт-Петербург, 2002; Росток (Германия), 2002; Москва, 2005), международных семинарах "Фуллерены и атомные кластеры" (Санкт-Петербург, 1999, 2001) и др. Ведется тесное сотрудничество с Институтом элементорганических соединений им. А.Н. Несмеянова (ИНЭОС РАН) и Институтом химической физики им. Н.Н. Семенова (ИХФ РАН). Работа поддерживалась грантом РФФИ.

В качестве основных публикаций, посвященных калориметрии сгорания, можно привести следующие работы:

1) С.М. Пименова, С.В. Мельханова, В.П. Колесов, Т.С. Кузнецова, В.П. Воробьева. Определение энергий сгорания и стандартных энтальпий образования циклооктанзамещенных триангуланов. Журнал физической химии, 2004, 78 (2), 210-215.

2) В.А. Лукьянова, Т.С. Папина, В.П. Колесов. Стандартная энтальпия образования 1,2,3,4-тетрахлордибензо-п-диоксина. Журнал физической химии, 2007, 81 (1), 7-10.

3) Т.С. Папина, В.А. Лукьянова, С.И. Троянов, Н.В. Человская, А.Г. Буяновская, Л.Н. Сидоров. Стандартная энтальпия образования хлорида фуллерена C₆₀Cl₃₀. Журнал физической химии, 2007, 81 (2), 211-215.