Организация проведения научных исследований

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) являются одними из самых распространенных загрязнителей и служат в качестве предшественников в образовании сажи при горении углеводородов. На первом этапе работы образуются простейшие ПАУ, такие как бензол, нафталин, индин, фенатрен, пирен, в дальнейшем они укрупняются, образуя фулерены, наночастицы, твердофазные частицы, включая угольную пыль, частицы графена и сажу. Определяющим в этом процессе является формирование первого ароматического кольца - бензола. Метил и циклопентадиенил являются одними из наиболее важных и ключевых видов радикалов в образовании ПАУ и сажи. Метил радикал может быть образован дроблением различных более сложных углеводородов или же их взаимодействием с кислородом, тогда как циклопентадиенил нарабатывается при пиролизе фенокси радикала, в реакциях бензола и фенила с атомарным кислородом, фенола, циклопентадиена и т.д. Интерес к реакции CH₃ + C₅Н₅ обусловлен тем, что в ней происходит формирование первого ароматического соединения - бензола, являющегося исходным кирпичиком в образовании более сложных веществ: ПАУ, сажа, углеродные наночастицы, фуллерен и т.д. Реакция метил радикала с циклопентадиенилом занимает важное место в кинетических реакционных схемах образования ароматических соединений. Цель исследования на этапе 2017 г. - получение новых кинетических констант процессов для реакций, задействованных во взаимодействии метил радикала и циклопентадиенила. В 2017 г. найдены оптимизированные структуры, колебательные частоты, энергии нулевых колебаний и относительные энергии всех соединений, участвующих в реакциях циклопентадиенила с метил радикалом на основе квантовомеханических расчетов. Получены массивы расчетных данных, зависящих от давления (в интервале 0,03 - 100 атм) и температуры (в интервале 300 - 2500 K) констант скоростей и коэффициентов ветвления для каналов продуктов реакций, задействованных во взаимодействии циклопентадиенила с метил радикалом. Показано, что реакционные пути, ведущие к продуктам, на 99% пролегают через изомер C₅H₄CH₃. В последующих процессах происходит образование фульвена и бензола за счет прямого отрыва Н от изомеров C₆H₇ или в последовательности мономолекулярных преобразований.