Влияние температуры и давления метана на спектральные характеристики полос комбинационного рассеяния н-бутана в диапазоне 300–1100 см–1

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Исследованы изменения спектральных характеристик колебательных полос н-бутана в спектральной области 300–1100 см–1 при вариации температуры от 285 до 365 К, а также давления метана в диапазоне 2–40 атм. Установлено, что энтальпия транс–гош-перехода н-бутана в газовой фазе составляет 657±66 кал/моль. Показано, что среда метана в исследуемом диапазоне давлений пренебрежимо мало влияет на конформационное равновесие н-бутана. Определено влияние изменения спектральных характеристик н-бутана на точность измерения состава природного газа с помощью спектроскопии КР.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. С. Таничев

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Author for correspondence.
Email: tanichev_aleksandr@mail.ru
Russian Federation, Томск

Д. В. Петров

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН; Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: dpetrov@imces.ru
Russian Federation, Томск; Томск

И. И. Матросов

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Email: tanichev_aleksandr@mail.ru
Russian Federation, Томск

А. Р. Зарипов

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Email: tanichev_aleksandr@mail.ru
Russian Federation, Томск

References

  1. Guo J., Luo Z., Liu Q. et al. // Sensors. 2021. V. 21. № 10. P. 3539. https://doi.org/10.3390/s21103539
  2. Knebl A., Domes C., Domes R. et al. // Anal. Chem. 2021. V. 93. № 30. P. 10546. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c01500
  3. Hanf S., Keiner R., Yan D. et al. // Ibid. 2014. V. 86. № 11. P. 5278. https://doi.org/10.1021/ac404162w
  4. Petrov D.V., Matrosov I.I., Zaripov A.R. et al. // Sensors. 2022. V. 22. № 9. P. 3492. https://doi.org/10.3390/s22093492
  5. Wang J., Chen W., Wang P. et al. // Opt. Express. 2021. V. 29. № 20. P. 32296. https://doi.org/10.1364/oe.437693
  6. Bai Y., Xiong D., Yao Z. et al. // J. Raman Spectrosc. 2022. V. 53. № 5. P. 1023. https://doi.org/10.1002/jrs.6320
  7. ГОСТ 31371.7–2008. Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов.
  8. Allinger N.L., Fermann J.T., Allen W.D. et al. // J. Chem. Phys. 1997. V. 106. № 12. P. 5143. https://doi.org/10.1063/1.473993
  9. Rosenthal L., Rabolt J.F., Hummel J. // Ibid. 1982. V. 76. № 2. P. 817. https://doi.org/10.1063/1.443052
  10. Balabin R.M. // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113, № 6. P. 1012. https://doi.org/10.1021/jp809639s
  11. Barna D., Nagy B., Csontos J. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2012. V. 8, № 2. P. 479. https://doi.org/10.1021/ct2007956
  12. Whalley E. // Rev. Phys. Chem. Japan. 1980. V. 50. P. 119
  13. Taniguchi Y. // J. Mol. Struct. 1985. V. 126. P. 241. https://doi.org/10.1016/0022-2860(85)80117-4
  14. Taniguchi Y., Takaya H., Wong P.T.T. et al. // J. Chem. Phys. 1981. V. 75, № 10. P. 4815. https://doi.org/10.1063/1.441908
  15. Dare-Edwards M.P., Gardiner D.J., Walker N.A. // Nature. 1985. V. 316, № 6029. P. 614. https://doi.org/10.1038/316614a0
  16. Kasezawa K., Kato M. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113, № 25. P. 8607. https://doi.org/10.1021/jp900073p
  17. Verma A.L., Murphy W.F., Bernstein H.J. // J. Chem. Phys. 1974. V. 60, № 4. P. 1522. https://doi.org/10.1063/1.1681228
  18. Murphy W.F., Fernández-Sanchez J.M., Raghavachari K. // J. Phys. Chem. 1991. V. 95, № 3. P. 1124. https://doi.org/10.1021/j100156a020
  19. Kint S., Scherer J.R., Snyder R.G. // J. Chem. Phys. 1980. V. 73, № 6. P. 2599. https://doi.org/10.1063/1.440471
  20. Petrov D. V., Matrosov I.I., Zaripov A.R. // Opt. Spectrosc. 2018. V. 125, № 1. P. 5. https://doi.org/10.1134/S0030400X18070226
  21. Tanichev A.S., Petrov D.V. // J. Raman Spectrosc. 2022. V. 53, № 3. P. 654. https://doi.org/10.1002/jrs.6145
  22. Tanichev A.S., Petrov D.V. // Molecules. 2023. V. 28, № 8. P. 3365. https://doi.org/10.3390/molecules28083365
  23. Komasa J., Piszczatowski K., Łach G. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2011. V. 7, № 10. P. 3105. https://doi.org/10.1021/ct200438t
  24. Roueff E., Abgrall H., Czachorowski P. et al. // Astron. Astrophys. 2019. V. 630, № May 2020. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201936249
  25. Sung K., Steffens B., Toon G.C. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2020. V. 251. P. 107011. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2020.107011
  26. Bernath P.F., Bittner D.M., Sibert E.L. // J. Phys. Chem. A. 2019. V. 123, № 29. P. 6185. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.9b03321
  27. Gassler G., Hüttner W. // Zeitschrift fur Naturforsch. – Sect. A J. Phys. Sci. 1990. V. 45, № 2. P. 113. https://doi.org/10.1515/zna-1990-0206
  28. Kozlov D.N., Smirnov V.V., Volkov S.Y. // Appl. Phys. B. 1989. V. 48. P. 273. https://doi.org/10.1007/BF00694359
  29. Strekalov M.L., Burshtein A.I. // Chem. Phys. 1981. V. 60. № 1. P. 133. https://doi.org/10.1016/0301-0104(81)80112-7
  30. Strekalov M.L., Burshtein A.I. // Ibid. 1983. V. 82. № 1–2. P. 11. https://doi.org/10.1016/0301-0104(83)85344-0
  31. Tanichev A.S., Petrov D.V. // Spectrochim. Acta – Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 2023. V. 291. P. 122396. https://doi.org/10.1016/j.saa.2023.122396
  32. Szasz G.J., Sheppard N., Rank D.H. // J. Chem. Phys. 1948. V. 16. № 7. P. 704. https://doi.org/10.1063/1.1746978
  33. Sheppard N., Szasz G.J. // Ibid. 1949. V. 17. № 1. P. 86. https://doi.org/10.1063/1.1747059
  34. Ito K. // J. Am. Chem. Soc. 1953. V. 75. № 10. P. 2430. https://doi.org/10.1021/ja01106a046
  35. Chen S.S., Wilhoit R.C., Zwolinski B.J. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1975. V. 4. № 4. P. 859. https://doi.org/10.1063/1.555526
  36. Durig J.R., Compton D.A.C. // J. Phys. Chem. 1979. V. 83. № 2. P. 265. https://doi.org/10.1021/j100465a012
  37. Compton D.A.C., Montero S., Murphy W.F. // Ibid. 1980. V. 84. № 26. P. 3587. https://doi.org/10.1021/j100463a018
  38. Colombo L., Zerbi G. // J. Chem. Phys. 1980. V. 73. № 4. P. 2013. https://doi.org/10.1063/1.440298
  39. Stidham H.D., Durig J.R. // Spectrochim. Acta Part A Mol. Spectrosc. 1986. V. 42. № 2–3. P. 105. https://doi.org/10.1016/0584-8539(86)80169-6
  40. Durig J.R., Wang A., Beshir W. et al. // J. Raman Spectrosc. 1991. V. 22. № 11. P. 683. https://doi.org/10.1002/jrs.1250221115
  41. Herrebout W.A., Van Der Veken B.J., Wang A. et al. // J. Phys. Chem. 1995. V. 99. № 2. P. 578. https://doi.org/10.1021/j100002a020
  42. Petrov D. // Anal. Chem. 2021. V. 93. № 48. P. 16282. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c03358

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spatial structure of (a) trans- and (b) gosh conformers of n-butane

Download (63KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Effect of temperature and pressure on the vibrational CR bands of n-butane in the region 290-450 cm-1 (a), 770-860 cm-1 (b), and 940-1090 cm-1 (c). The lower spectra correspond to pure n-butane at temperatures of 285, 325, and 365 K (2 atm pressure). Above are spectra of pure n-butane at 2 atm pressure and n-butane/methane (4/96%) mixture at 20 and 40 atm pressure (temperature 300 K), where the methane bands have been subtracted. All spectra were normalised by integral intensity. The bands of trans and gosh conformers are labelled with symbols (T) and (G), respectively. The positions of the hydrogen lines are indicated by asterisks

Download (352KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependences of the natural logarithm of the ratio of intensities of the trans- and gosh-conformer bands of n-butane on temperature (a) and pressure (b). The linear approximation is shown by a solid line. Confidence intervals are given for 95% confidence probability

Download (100KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Raman spectra of n-butane and n-pentane in the range 600-1600 cm-1. The bands of trans- and gosh conformers of n-butane are labelled by (T) and (G), respectively

Download (83KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Absolute error of n-pentane concentration measurement (using the 839 cm-1 band) in natural gas when the effect of methane temperature and pressure on the n-butane spectrum is ignored. The concentration of n-butane is 4 per cent. Confidence intervals are given for 95% confidence intervals

Download (64KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences