Reactive Molecular Dynamics Simulation and Chemical Kinetic Evaluation of Combustion of Triethylaluminium (Tea)

Abstract

The combustion process of triethylaluminum is investigated by means of reactive molecular dynamics simulations using the ReaxFF force field. The behavior of the system in five different temperatures ranging from 2000-4000 K was evaluated. As a pyrophoric material, TEA reacts also with water, generating gaseous hydrogen, whose content increases with the system temperature. Rapid water formation and O 2 depletion were observed and, using Arrhenius equation, the preexponential factor and activation energy were found to be 9.67E+09 s -1 and 1.242 kJ mol -1 , respectively. The results obtained are in accordance to the expected for pyrophoric materials and the simulation in question can help elucidating and analyzing the complex reaction mechanism of TEA combustion.

Dinâmica Molecular Reativa Da Abertura Do Anel Epóxi Em Reações Com Poliamina

“…Uma ordem de ligação corrigida (BO ij ) é usada para calcular as energias de ligação: 14 (7) O ReaxFF também considera o excesso e a falta de coordenação, os termos do ângulo de valência (contribuição de energia dos termos do ângulo de valência tende a zero quando BO é zero), os ângulos de torção (para BO → 0 e BO > 1), a energia molecular, as interações não ligadas de Van der Waals (interações repulsivas a curtas distâncias interatômicas devido às principais energias de ortogonalização e a atração de Pauli a longas distâncias devido à dispersão, para todos os átomos) e as interações de Coulomb (ajustadas para sobreposição orbital entre os átomos a distâncias próximas com um potencial Coulomb blindado). 14 A simulação de modelagem molecular corresponde às seguintes etapas: (1) geração de modelo desvinculado; (2) inicialização; (3) reticulação e (4) equilíbrio final do sistema. A primeira etapa envolve a geração inicial de um modelo desvinculado aleatório a partir de monômeros separados e moléculas de extensor de cadeia.…”

“…O ReaxFF pode reproduzir com precisão todos os dados relevantes de mecânica quântica, bem como fornecer descrições atomísticas de várias reações químicas complexas. 14 A simulação da reação entre a resina epoxídica e a diamina foi realizada em uma célula unitária de dimensões 20 x 20 x 20 Å, contendo 15 moléculas de C 2 H 4 O (óxido de etileno ou epóxi-etano) e 35 moléculas de CH 6 N 2 (metanodiamina). O sistema foi minimizado utilizando dinâmica molecular de baixa temperatura (5 K).…”

“…Esse campo de força reativa divide a energia do sistema em várias contribuições parciais de energia, como demonstrado pela Eq. (1):14,15 E sistema = E ligação + E sobre + E sub + E val + E pen + E tors + E conj + E vdWaals + E ligação representa a energia de ligação; • E sobre e E sub representa o átomo sob-coordenado com excesso e falta na contribuição de energia, respectivamente; • E val , E pen e E tors são os termos da energia do ângulo de valência, penalidade de energia (estabilidade do sistema) e energia do ângulo de torsão, respectivamente; • E conj , E vdWaals e E Coulumb representam os efeitos de conjugação à energia molecular, interação de van der Waals e interação Coulômbica, respectivamente. A distância interatômica do ReaxFF é obtida a partir da ordem de ligação e a energia de ligação entre o par de átomos, de acordo com a Eq.…”