بخشی از مقاله
چکیده
خواص بحرانی و ضریب بیمرکزی از مهمترین خواص فیزیکی برای مدلسازی ترمودینامیکی مواد به کمک معادلات حالت میباشند. خواص بحرانی بسیاری از مواد دارویی به علت حساسیت دمایی بالا، به روش آزمایشگاهی قابل اندازه گیری نیست. در این موارد، روش های همبخشی گروهی یک روش متداول برای پیش بینی خواص بحرانی میباشند که در آن خواص بحرانی بر اساس ساختار شیمیایی مواد تخمین زده میشود. در این تحقیق در ابتدا با استفاده از دو روش همبخشی گروهی کلینسویچ و ویلسون جاسپرسون خواص بحرانی برخی مواد دارویی محاسبه شد.
برای تعیین دقت این روشها، نتایج بدست آمده در معادله حالت پنگ رابینسون قرار داده شد و فشار بخار مواد محاسبه شد و با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد. نتایج نشان می دهد روشهای همبخشی گروهی در پیش بینی خواص بحرانی مواد دارویی موفق عمل نمیکنند. بنابراین در ادامه تحقیق، به کمک بخشی از دادههای آزمایشگاهی فشار بخار و معادله حالت پنگ رابینسون، خواص بحرانی مواد دارویی تخمین زده شد و سپس به کمک خواص بحرانی بدست آمده و معادله حالت پنگ رابینسون، خواص ترمودینامیکی فشار بخار و گرمای نهان تصعید محاسبه شد. میانگین قدر مطلق انحراف نسبی 9/72 درصد در محاسبه فشار بخار و 7/76 درصد برای گرمای نهان تصعید نشان دهنده دقت خوب خواص بحرانی محاسبه شده در این تحقیق است.
کلمات کلیدی خواص بحرانی، روشهای همبخشی گروهی، فشار بخار، معادله حالت
مقدمه
پایه و اساس طراحی و شبیه سازی واحدهای شیمیایی مجموعهای از خواص ترمودینامیکی و فیزیکی مواد مورد استفاده در آنها میباشد. در بعضی موارد یافتن مقادیر واقعی برای این خواص به دلیل غیرعملی بودن اندازهگیری آنها به روش آزمایشگاهی امکانپذیر نمیباشد . یکی از مهمترین خواص فیزیکی-شیمیایی مواد، دما و فشار بحرانی میباشد. بسیاری از مواد در نزدیکی دمای بحرانی خود پایدار نبوده و همین امر اندازهگیری تجربی آنها را با مشکل روبهرو کرده است. بنابراین توسعه روشهایی که قادر به پیشبینی های دقیق و منطقی هستند، احساس میشود .
روش کلاسیک برای محاسبه خواص بحرانی شامل استفاده از روشهای همبخشی گروهی میباشد، که در آن هر مولکول به گروههای پایه و اساسی تشکیل دهندهی خود شکسته شده و سهم هر گروه در مقدار خاصیت بحرانی مربوطه تعیین میشود . مهمترین روش های همبخشی گروهی برای تخمین خواص بحرانی مواد عبارتند از ویلسون جاسپرسون، لیدرسن ،کلینسویچ ،جوباک و امبروس همچنین روابط مختلفی برای تخمین ضریب بیمرکزی مواد مختلف ارائه شده است. رابطهی لی کسلر در سال 1975 برای تخمین ضریب بیمرکزی مواد بر اساس نقطه جوش نرمال، دما و فشار بحرانی ارائه شد.
معادلات حالت از پرکاربردترین روشها برای تخمین خواص ترمودینامیکی مواد از جمله فشاربخار، چگالی، آنتالپی تصعید وآنتالپی تبخیر، ضریب فوگاسیته و ... میباشد. معادلات حالت مکعبی یکی از سادهترین و دقیقترین روشهای محاسبات در مهندسی شیمی شناخته میشود . معادله حالت مکعبی پنگ رابینسون معمولترین معادله حالت برای مدلسازی میباشد. در این تحقیق، با استفاده از داد های تجربی فشار بخار و معادله حالت پنگ-رابینسون، خواص بحرانی مواد دارویی محاسبه میشود و با نتایج بهدست آمده از روشهای همبخشی گروهی مقایسه میشود تا دقت روشهای همبخشی گروهی در پیش بینی خواص بحرانی مواد دارویی مورد ارزیابی قرار گیرد.
روش انجام کار
در این پژوهش ابتدا با استفاده از روشهای کلینسویچ و ویلسون جاسپرسون دما و فشار بحرانی برای تعدادی از مواد دارویی پیشبینی میشود. برای این منظور، هر مولکول به گروههای پایه و اساسی تشکیل دهندهی خود شکسته میشود و سپس با استفاده از روابط مربوطه خواص بحرانی و ضریب بی مرکزی تخمین زده میشود.برای اطمینان از دقت خواص بحرانی تخمین زده شده با روشهای مبتنی بر همبخشی گروهی، این خواص در معادله حالت پنگ-رابینسون قرار داده میشود و به کمک این معادله، فشار بخار این مواد محاسبه میشود و با داده های آزمایشگاهی مقایسه میشود. دادههای آزمایشگاهی مورد استفاده در این تحقیق از مقالات علمی معتبر گردآوری شد است .
در ادامه، با استفاده از بخشی از دادههای فشار بخار و استفاده از معادله حالت پنگ رابینسون، خواص بحرانی مواد محاسبه و سپس به کمک خواص بحرانی بهدست آمده بقیه فشار بخارها محاسبه و با دادههای آزمایشگاهی مقایسه میشود. همچنین برای اطمینان بیشتر از صحت خواص بحرانی، با استفاده از آنها گرمای نهان تصعید مواد نیز محاسبه می شود و با داده های آزمایشگاهی مقایسه می شود.
