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Conformations of Ethane and Propane

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In an organic molecule, free rotation about the carbon-carbon single bond results in energetically different conformers of the molecule. Due to this rotation, called the internal rotation, ethane has two major conformations — staggered and eclipsed.
Staggered conformation is a low energy and more stable conformation with the C-H bonds on the front carbon placed at 60°dihedral angles relative to the C-H bonds on the back carbon, leading to a reduced torsional strain. In staggered...
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Mass Spectrometry: Branched Alkane Fragmentation01:29

Mass Spectrometry: Branched Alkane Fragmentation

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This lesson delves into the mass spectrometry of branched alkane fragmentation. Branched alkanes possess secondary or tertiary carbon atoms, which generate relatively stable carbocations if the cleavage occurs at the branching point. The high stability of carbocations drives the instant fragmentation of branched alkanes. Accordingly, the branched alkane's molecular ion peak is very weak or invisible in the mass spectra, especially in comparison to a linear alkane.
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¹³C NMR: Distortionless Enhancement by Polarization Transfer (DEPT)01:20

¹³C NMR: Distortionless Enhancement by Polarization Transfer (DEPT)

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When proton-coupled carbon-13 spectra are simplified by a broadband proton decoupling technique, structural information about the coupled protons is lost. Distortionless enhancement by polarization transfer (DEPT) is a technique that provides information on the number of hydrogens attached to each carbon in a molecule. While the DEPT experiment utilizes complex pulse sequences, the pulse delay and flip angle are specifically manipulated. The resulting signals have different phases depending on...
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Size-Exclusion Chromatography01:08

Size-Exclusion Chromatography

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The rate of acid-catalyzed hydration of alkenes depends on the alkene's structure, as the presence of alkyl substituents at the double bond can significantly influence the rate.
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Olefin Metathesis Polymerization: Acyclic Diene Metathesis (ADMET)00:53

Olefin Metathesis Polymerization: Acyclic Diene Metathesis (ADMET)

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Acyclic diene metathesis polymerization or ADMET polymerization involves cross-metathesis of terminal dienes, such as 1,8-nonadiene, to give linear unsaturated polymer and ethylene. As ADMET is a reversible process, the formed ethylene gas must be removed from the reaction mixture to complete the polymerization process.
Similar to cross-metathesis, ADMET also involves the formation of metallacyclobutane intermediate by [2+2] cycloaddition of one of the double bonds of a terminal diene with...
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  • 1Department of Chemistry and Biochemistry , California State University , Long Beach , California 90840 , United States.

Journal of the American Chemical Society
|January 28, 2020
PubMed
Resumen

Los nuevos materiales cristalinos porosos (CPM) ofrecen una capacidad de absorción de etano (C2H6) significativamente mayor que los materiales de referencia para la separación de C2H6/C2H4. Estos robustos CPM son prometedores para mejorar las tecnologías de separación de gases.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencias de los materiales
  • Ingeniería Química
  • Ciencia de la separación

Sus antecedentes:

  • La separación eficiente del etano (C2H6) del etileno (C2H4) es crucial para los procesos petroquímicos.
  • El MOF-74-Fe peroxo-funcionalizado es un material de referencia para la separación de C2H6/C2H4, que ofrece una alta selectividad pero una capacidad de absorción de C2H6 moderada (74,3 cm3/g).
  • El material ideal requiere una alta capacidad de absorción de C2H6 y una alta selectividad de C2H6/C2H4, una combinación que sigue siendo difícil de lograr.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar nuevos materiales cristalinos porosos (CPM) con una mayor capacidad de absorción de C2H6 para la separación de C2H6/C2H4.
  • Investigar el potencial de separación y las propiedades de estos CPM divididos por poros.
  • Explorar materiales que podrían superar el rendimiento de los parámetros de referencia existentes, como el peroxo-MOF-74-Fe.

Principales métodos:

  • Síntesis y caracterización de una familia de materiales porosos cristalinos divididos por espacio de poros (CPM).
  • Medición de la capacidad de absorción de C2H6 a 1 atm y 298 K.
  • Evaluación de la selectividad C2H6/C2H4 y del calor isostérico de adsorción.
  • Evaluación de la estabilidad térmica y acuosa, de la energía de regeneración y de la tonificabilidad del material.

Principales resultados:

  • Los CPM lograron una capacidad excepcional de absorción de C2H6 de hasta 166,8 cm3/g, más del doble que el peroxo-MOF-74-Fe.
  • Estas CPM muestran una selectividad C2H6/C2H4 moderada (hasta 1,75) pero poseen calores de adsorción isostéricos significativamente más bajos (21,9 a 30,4 kJ/mol) en comparación con el valor de referencia.
  • Los CPM desarrollados demuestran una alta estabilidad térmica (hasta 450 °C), estabilidad acuosa, baja energía de regeneración y alta atonizabilidad.

Conclusiones:

  • Los CPM recién desarrollados con espacio poroso ofrecen una alternativa prometedora para la separación de C2H6/C2H4 debido a su capacidad superior de absorción de C2H6.
  • Si bien la selectividad aún no supera al peroxo-MOF-74-Fe, las propiedades robustas y la sintonizabilidad de estos CPM presentan ventajas significativas para aplicaciones industriales.
  • Estos materiales abren nuevas vías para el diseño de adsorbentes avanzados para la separación selectiva de gases.