Thermische Zustandsgleichung auf der Grundlage quantenchemischer Kraftfeldberechnungen

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Prädiktive Modelle zur Vorhersage des thermodynamischen Zustandsverhaltens auf der Basis von Gruppenbeitragsmethoden existieren seit mehreren Jahrzehnten. Ihnen gemeinsam ist, dass sie binäre Wechselwirkungsparameter beinhalten, die durch optimale Anpassung der Modellparameter an eine umfangreiche Datenbasis entstehen. Trotz der langjährigen, intensiven Forschung an derartigen Modellen reichen diese für viele verfahrenstechnische Berechnungen, wie sie bspw. bei der Prozesssimulation oder Anlagenoptimierungen herangezogen werden, nicht aus, entweder weil sie zu ungenau oder für einen der eingesetzten Stoffe nicht anwendbar sind. Einen von diesem Vorgehen völlig unterschiedlichen bottom-up-Ansatz stellen quantenchemische Kraftfeldberechnungen in Kombination mit statistisch-mechanischen Fluidmodellen dar. So geht das COSMO-RS-Modell nicht von molekularen Gruppen sondern von Atomen aus. Es erlaubt, über die quantenchemische Modellierung von Molekülen in einem perfekten Leiter molekulare Eigenschaften vorherzusagen, mit denen Wechselwirkungsenergien zwischen Molekülsegmenten und damit schließlich makroskopische thermodynamische Größen wie gE vorausberechnet werden. Da der Einsatz von gE-Modellen auf einen begrenzten thermodynamischen Zustandsbereich beschränkt ist, sollen im vorliegenden Forschungsvorhaben Zustandsgleichungen, die auf solchen quantenchemischen Kraftfeldberechnungen basieren, aufgestellt werden.