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二元液体混合物的分子相互作用的研究包含更高的醇在不同的温度下

米斯拉克希1,R拉梅什拉2C Rambabu2,问罗摩饶3K•4*

1稳压器悉达多工程学院化学系,Vijayawada-07,印度

2化学系,Acharya Nagarjuna大学尔,印度

3大学物理系,佛法Apparao Nuzvid,印度

4稳压器悉达多工程学院物理系,Vijayawada-07,印度

*通讯作者:
K•
物理系
稳压器悉达多工程学院
Vijayawada-07、印度
电话:+ 91 98850 38074

收到日期:23/12/2012;修订日期:03/02/2013;接受日期:07/02/2013

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文摘

超声波速度、密度和粘度测量二元液体混合物的环己酮与n-heptanol n-octanol和iso-octanol温度(303.15,308.15,313.15和318.15)K /整个组成范围。通过使用这些数据,绝热压缩系数等参数,计算β,摩尔体积,V和一些多余的参数过多的绝热压缩系数βE,过量摩尔体积、VE、偏差在粘度,Δη,和吉布的过剩自由能激活的粘性流,ΔG计算。多余的计算和偏差函数Redlich-Kister已经安装多项式方程。观察到的正面和负面的过剩值或偏差参数解释分子间相互作用的光出现在这些二元液体混合物。

关键字

过量摩尔体积、粘度偏差、环己酮、醇

介绍

超声波测量是非常有用的在化工、食品加工、材料测试、水下测距和清洗。一般利用超声波振动机械机械材料(1),制备胶体或乳剂,种子催芽,生物组织成像(2),代谢过程的活化能3),共沸混合物的形成和破坏在石化行业(4)在无损检测(NDT)。研究不同组成的二元混合物的热力学性质和环境提供的机会不断调整可观测的属性,因此,产生一个实验背景优化溶剂的选择在多方面的应用。

提取的苯、甲苯、乙苯和二甲苯炼油厂石脑油等产品,煤油和燃料喷射石化工业是非常重要的。正因为如此,纯液体的物理性质的信息和液体混合物含有芳香族和脂肪族化合物和他们的依赖与成分和温度是非常重要的基础数据。

研究可能改变混合物的热力学性质和程度的偏离理想被发现是一个很好的定性和定量方法获得信息液体混合物的分子结构和分子间作用力。这推动了理论和实验研究上多余的液体混合物的热力学性质。

热力学液-液混合物的性质是非常重要的,作为热力学的研究的一部分,声学和运输方面。分子间作用力的液体混合物中表现出相当大的物理和化学性质的影响(5- - - - - -9]。热力学和水动力特性与1-alkanols环己酮是重要的混合过程的基本理解,在许多实际问题涉及化学分离、传热、传质和流体流动。

形成的分子间氢键液体混合物是一种常见的化学效应,影响热力学性质的解决方案在更大程度上比其他任何特定和物理相互作用[10,11]。含氢分子与一个原子电负,表现出倾向于与其他分子的相互关联和互动拥有访问原子的电负性。自我关联的程度和不同种分子之间的分子间键随成分的混合物,例如强烈的氢键的稀释和逐步减少聚合物的浓度。这将是参加了吸收的热量以及体积的膨胀。体积变化的大小可以由结构的破坏能力惰性溶剂。如果不同种分子参与氢键,它会导致热量和体积收缩的进化。在混合物中,上述效应彼此竞争,多余的符号函数将取决于主要的效果。溶剂结构的性质决定了喜欢和不同种分子之间的相互作用的液体二元混合物。它还提供了用于评估solute-solvent交互的基本信息。

超声波速度、密度和粘度值是以二元液体混合物与n-heptanol环己酮,n-octanol和iso-octanol温度(303.15,308.15,313.15和318.15)K /整个范围的摩尔分数。通过使用这些数据,参数,如绝热压缩,摩尔体积和一些参数,如绝热压缩过剩,过剩βE,过量摩尔体积VE偏差在粘度、Δη和超额吉布的活化自由能粘性流,ΔG计算。多余的计算和偏差函数Redlich-Kister多项式方程拟合。观察到的正面和负面的过剩值或偏差参数解释的基础上,这些二元液体混合物中存在分子间的相互作用。

实验

材料

液体的质量分数、醇(来自SRL的化学物质,孟买)如下:n-Heptanol (0.99), n-octanol(0.990)和iso-octanol(0.990)和液体,环己酮(来自默克、班加罗尔)是0.99。所有的液体从供应商获得进一步纯化的标准程序(12]。

方法

准备所需的工作比例的混合物的连续变异方法和混合使用保存在well-stoppered锥形烧瓶。烧瓶剩下未扰动,使它们达到热平衡。

质量测量的岛津制作所进行的AUY220,日本电子天平的精度±0.1毫克是用于质量测量。纯液体的密度及其混合物测定用比重瓶带有不确定性±0.5%。

奥斯特瓦尔德粘度计校准使用水和苯一直是用来测量液体粘度在所需的温度。流时间后被测量每个混合熔体温度的程度。电子秒表精度为0.01年代已被用于测量流时间。纯化合物和混合物,5 - 7进行了测量和使用这些值的平均值计算。粘度的不确定性是±horsham三米。

单晶超声脉冲回波干涉仪(模型:f - 80 x企业米塔尔,印度),配备了高频率发生器和测量细胞已被用于测量超声波速度。这些测量是在一个固定的频率3兆赫。通过测量速度carbontetrachloride和苯的设备校准。与文献报道结果是在良好的协议(13]。速度测量的误差±0.5%。温度控制通过液体细胞周围的水循环使用恒温控制的恒温水浴,不确定性±0.01 K。

密度(ρ)的实验值,粘度(η)和超声速度(u)的混合物在整个范围的组成及T =(303.15, 308.15, 313.15和318.15)提出了K表1

chemistry-Ultrasonic-velocity-density-viscosity-values

表1:超声波速度、密度和粘度值二元混合物在T = (303.15, 308.15, 313.15, 318.15) K

实验值的密度、粘度和超声波速度,绝热压缩,摩尔体积计算使用方程,

方程

ρ是混合物的密度和u是超声波速度。

方程

方程是由方程其中M1和M2是纯粹的摩尔质量组件。

组件之间的相互作用的强度二元混合物的分子是反映在多余的函数的偏差从理想。多余的属性,如绝热压缩过剩,βE,过量摩尔体积、VE、粘度偏差,Δη,和吉布的过剩自由能激活的粘性流,ΔG* E计算了使用标准的方程(14]。多余的以上参数值为每个混合物已拟合的多项式方程(15]

方程

系数的值由最小二乘法计算标准差σ(YE)。系数可调参数为更好地适应多余的功能。从获得的标准偏差值

方程

m是实验数据点的数量,n是参数的数量,Y出口食品和Y卡尔分别实验和计算参数。

Ai Redlich-Kister多项式系数的值评估通过最小二乘的方法和标准偏差了表2

chemistry-Redlich-Kister-Coefficients

表2:Redlich-Kister系数和标准差

结果和讨论

超声波速度的实验值、密度和粘度在不同摩尔分数为不同温度中列出表1。从这些结果,可以看出速度增加,粘度随环己酮的浓度的增加而减小。速度和粘度降低温度在任何特定浓度的增加。

环己酮的摩尔分数的增加提高了净色散相互作用,因此观察到的速度不断增加。在醇、甲基变得更非极性链长增加。此外,-哦组可以溶解最好是极地组件。在较低的摩尔分数范围,增加与甲基环己酮几乎没有互动或醇羟基,因此声速似乎减少。环己酮被非极性,主要分散类型与临时偶极相互作用类型都存在分子间作用力的净结果在所有的系统中,但更iso-octanol系统。这些观察结果一致与超声波速度变化的一般趋势二元液体(16- - - - - -18]。

进一步增加温度降低由于热骚动的交互,这是明显的减少超声波速度更高的温度。类似的观察是由Syal et al (19]和Subramaniyam Naidu & Ravindra Prasad [20.]在调查的温度依赖性的超声波速度在某些二元液体混合物。超声波速度值的减少和增加温度由于异性的破坏和人类分子簇在更高的温度。降低粘度与环己酮摩尔分数的增加表明,现有大小的分子间相互作用减弱。然而,环己酮声速随摩尔分数的增加会导致系统的观点越来越紧凑。图1(a到c)- - -图4(a到c)显示多余的属性和偏差的变化与环己酮的摩尔分数。结果表明,绝热压缩过剩,βE,过量摩尔体积VE和吉布的过剩自由能激活的粘性流,ΔG* E是积极的在整个组成范围。

chemistry-Variation-excess-adiabatic-compressibility

图1:变异的绝热压缩过剩molefraction环己酮,环己酮+ n-heptanol系统。

chemistry-n-octanol-system

图1 b:变异的绝热压缩过剩molefraction环己酮,环己酮+ n-octanol系统。

chemistry-iso-octanol-system

图1 c:变异的绝热压缩过剩molefraction环己酮,环己酮+ iso-octanol系统。

chemistry-n-heptanol-system

图2:过量摩尔体积的变化与环己酮,环己酮+ molefraction n-heptanol系统。

chemistry-n-octanol-system

图2 b:过量摩尔体积的变化与环己酮,环己酮+ molefraction n-octanol系统。

chemistry-iso-octanol-system

图2 c:过量摩尔体积的变化与环己酮,环己酮+ molefraction iso-octanol系统。

chemistry-n-heptanol-system

图3:偏差与molefraction粘度变化的环己酮环己酮+ n-heptanol系统。

chemistry-n-octanol-system

图3 b:偏差与molefraction粘度变化的环己酮环己酮+ n-octanol系统。

chemistry-iso-octanol-system

图3 c:偏差与molefraction粘度变化的环己酮环己酮+ iso-octanol系统。

chemistry-n-heptanol-system

图4:吉布过剩自由能的变化与摩尔分数的环己酮环己酮+ n-heptanol系统。

chemistry-n-octanol-system

图4 b:吉布过剩自由能的变化与环己酮,环己酮+ molefraction n-octanol系统。

chemistry-iso-octanol-system

图4 c:吉布过剩自由能的变化与环己酮,环己酮+ molefraction iso辛醇系统。

β的变化E环己酮的混合物组成提出了图1(a到c)。从数据可以看出βE达到一个最大值约为0.5摩尔分数为所有温度进行了研究。Kiyohara和本森21表明βE是几个反对的合成效果。很强的分子间相互作用通过电荷转移,偶极子诱导偶极偶极偶极相互作用,间质住宿和方向排序更紧凑的结构使βE消极和酒精的分解结构倾向于使βE积极的。的βE价值观是积极的二元液体混合物的环己酮与n-heptanol n-octanol iso-octanol。积极的β值E环己酮的混合物与n-heptanol n-octanol和iso-octanol意味着分块的醇环己酮的存在导致积极的βE值。积极的偏差在绝热压缩系数随着温度的增加而增加表明相互作用强度的弱化在更高的温度。

V的变化E这些系统与环己酮的摩尔分数在不同的温度下提出了图2(a - c)。看到的是VE价值观是积极的对所有的系统在整个组合在不同的温度范围。这是一个众所周知的事实,醇通过氢键自相关。环己酮的混合醇有望产生氢键平衡和静电相互作用的变化与不同的合成混合物的体积。环己酮的分子之间的相互作用的弱化倾向于增加体积。同样的,酒精的影响多聚体通过氢键的断裂使V的积极贡献E。VE二元混合物的值的环己酮醇遵守秩序,n-heptanol < n-octanol < iso-octanol。这可能是由于这一事实氢键和自我协会的程度随醇的链长增加而减小。相互作用的削弱iso-octanol n-octanol相比,可能是由于位阻(22]。

V的积极的价值观E在整个范围的摩尔分数可能归因于在协会分子离解的主导地位。Chowdhury et al (23]提出了相关分子的混合物,主要原因积极VE和一个负Δη可能相关的分子的破坏。V的值E随着温度升高的混合物为所有三个二进制系统研究。V的增加E是由于亲水的破坏与分子之间的相互作用,温度上升,导致体积膨胀导致增加VE值(24]。

积极的VE值环己酮+ n-heptanol,环己酮+ n-octanol和环己酮+ iso辛醇混合物可以拟合的小环己酮(摩尔体积= 1.039 x 1053摩尔1)分子在孔隙由大n-heptanol(摩尔体积= 1.425 x 1053摩尔1),n-octanol(摩尔体积= 1.592 x1053摩尔1)和iso-octanol(摩尔体积= 1.579 x 1053摩尔1)分子,但这种可能性似乎渺茫。这可能是由于这样的事实,酒精分子高度相关的自我和包装的高粘度值(n-heptanolη= 5.0490 cp, n-octanolη= 6.4020 cp和iso辛醇η= 6.9459 cp)的自由体积和非常低的值(n-heptanol Vf= 1.8739厘米3摩尔1,n-octanol Vf = 1.6073厘米3摩尔1和iso-octanol Vf = 1.3640厘米3摩尔1由Suryanarayana)计算通过使用关系,在纯态,这可能会阻碍酒精相关结构的破坏和不允许拟合环己酮分子进入酒精分子的包装结构,从而导致积极的VE值的混合物。

粘度的偏差,Δη给出了分子间相互作用的定量估计。所建议的堡垒和摩尔(25),偏差在粘度变得积极互动的强度增加。Δη值可能是一般解释为考虑下列因素(26]。

1。组件的大小和形状差异分子和损失在纯组件的偶极相互作用可能导致粘度下降。

2。具体不同种分子之间的相互作用,如氢键形成和电荷转移复合物可能导致增加混合物的粘度比纯组件。

前者效果产生负偏差在粘度后产生积极的偏差。净偏差导致粘度通常被认为是两个主要的影响。在粘度偏差三个系统的温度是负表明特异性的不同种分子之间的相互作用的主导地位。

实验粘度作为环己酮的摩尔分数的函数所示三个系统图3(a - c)。Δη的值为所有的二进制文件与n-heptanol环己酮,n-octanol和iso-octanol负整个组成范围和最低约0.5环己酮的摩尔分数。这表明,非特异性相互作用的强度并不是唯一的因素影响液体混合物的粘度偏差。分子的大小和形状的组件还发挥着同样重要的作用[27]。

iso -辛醇的负面Δη值大于其他两个系统一个非常可观的金额。这似乎是由于甲基的存在在芳香族溶剂分子的不同位置提供流动阻力过程在二元混合物流动过程更加困难导致这些溶剂Δη值的增加。Δη值,因此有以下趋势:二元混合物与一个共同的环己酮:

n-heptanol < n-octanol < iso-octanol

这也是支持的过量摩尔体积的研究。随着温度的增加,粘度的大小偏差大幅减少由于快速分解的分子聚合系统,最终往往接近理想。

图4(a - c),ΔG* E发现在所有三个系统是负的。在目前的调查,发现偶极和分散部队主要操作在ΔG的行为* E支持Δη趋势(28]。为了阐明不同种分子间作用的力量,帮助多余的吉布的活化自由能的粘性流动是十分必要的。根据里德和泰勒(29日和迈耶等30.),正吉布的能源值表明特定的相互作用而负值表示色散力的统治地位。

结论

超声波速度、密度和粘度值测定二元液体混合物与n-heptanol环己酮,n-octanol和iso-octanol温度(303.15,308.15,313.15,318.15)K为整个摩尔分数范围。通过这些实验值,各种参数如绝热压缩和摩尔体积计算等一些费用参数过多的绝热压缩,βE过量摩尔体积,VE偏差在粘度、Δη和超额吉布的活化自由能粘性流,ΔG* E计算。积极的β值E,VE,ΔG* E和负的Δη表明只有色散和偶极力量与完全没有特定的交互操作。

引用