研究和评论:纯粹和应用雷竞技苹果下载物理杂志》上
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ISSN: 2320 - 2459
政府对女性艺术学院(自治),Pudukkottai,泰米尔纳德邦001年- 622年,印度。
收到日期:25/09/2015;接受日期:25/04/2016;发表日期:28/04/2016
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洗涤剂是表面活性剂的聚集、建筑商、填料通过使湿表面快速、有效的解决方案。它还乳化含油土壤和保持、漂白剂、染料、酶和其他成分。表面活性剂清理和分散悬浮所以他们不解决表面上。实现卓越的清洁性能,建筑商和填料等化合物添加表面活性剂。钠十二烷基硫酸盐是一种阴离子表面活性剂,主要成分添加到洗涤剂和清洁产品。在目前的调查,研究了SDS的分子相互作用通过增加填料的氯化钠和硫酸钠。的重要使用生理盐水和Na2SO4洗涤剂的生产。硫酸钠是一种非常廉价的材料,消耗约占世界总产量的50%。它有助于“平整”,减少负电荷在纤维织物染料可以穿透均匀。同样的氯化钠添加SDS时也是有效的填充。 The efficiency of these SDS and fillers in detergent action can be analyzed by the thermo dynamical study using ultrasonic method with the measurement of ultrasonic velocity, viscosity and density. Using the measured values, thermo dynamical parameters like internal pressure, free volume, osmotic pressure, Δπi, Gibb’s free energy, molar cohesive energy were evaluated for aqueous SDS with fillers at different temperatures. Ultrasonic study of the aqueous solutions reveals some information regarding internal pressure which is a single factor appears to vary due to the internal cohesive forces resultant from attractive and repulsive forces between the molecules. It measures the molecular cohesion and instantaneous volume derivative of cohesive energy associated with an isothermal expansion of solutions. The internal pressure of hydrogen bonded liquids (water) is large as compared to nonhydrogen bonded liquids. Hence it can be used for studying molecular association of hydrogen bonding. Similarly free volume is one of significant factor in explaining the free space and its dependent properties have close connection with molecular structure and it may show features about various interactions. It seems to be conditioned by repulsive forces whereas internal pressure is sensitive to attractive forces. Gibb’s free energy is the energy associated with a chemical reaction that can be used to do work. Molar cohesive energy is arising due to the mutual attractiveness of molecules. Osmotic pressure is the minimum pressure which needs to be applied to a solution to prevent the inward flow of solvent molecules across a semipermeable membrane. Various interactions of SDS with fillers are explained in terms of above parameters and also the relationships πi=π0+Am2+Bm for internal pressure and Vf=Vf0+Cm2+Dm for free volume were also verified. Thecoefficients A, B and C, D for the above equation have been calculated at different temperatures. Δπi gives an idea about the effect of cohesive forces in ion-solvent interaction. It is understood that sensitive information regarding the cohesive forces is well obtained by the data Δπi instead of the coefficients of the above equation.
SDS、氯化钠、硫酸钠、摩尔内聚能,内部压力,自由体积,吉布的自由能。
洗衣粉成分通常包括六个组物质:表面活性剂、建筑商、酶、漂白剂、填料和其他一些小的添加剂如分散剂、织物软化粘土和光学电镀(1]。洗涤剂和家庭、个人产品占超过一半的使用表面活性剂(2]。因此了解表面活性剂性质与其他成分的驱动力是洗涤剂的使用及其相关的工业应用。在这篇文章中,在表面活性剂分子相互作用的研究存在的解决方案结合填充物由热力学参数及其计算结果进行了讨论。正在研究采取的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸盐钠用于大体积比任何其他组由于其易用性和低成本的生产。洗涤剂填充物是添加到洗涤剂添加剂改善清洗性能。洗涤剂添加填料的目的是使洗涤剂液体或粉末形式把怜洗涤剂。超声波速度等参数、密度、粘度和其他相关热力学参数提供更好的了解分子间的相互作用。调查进行的热力学参数计算钠十二烷基硫酸添加填料和解释的结果(表1)。
| 温度 | 质量摩尔浓度(毫米) | 内部压力(* 108 N / m2) | 自由体积(*换米3) | 渗透压 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 298 K | 生理盐水 | Na2所以4 | 生理盐水 | Na2所以4 | 生理盐水 | Na2所以4 | |
| 0 | 27.8756 | 27.8756 | 1.7193 | 1.7193 | 0.2231 | 0.2231 | |
| 2 | 27.5480 | 27.5539 | 1.7775 | 1.7763 | 0.0892 | 0.0889 | |
| 4 | 27.6697 | 27.5847 | 1.7540 | 1.7702 | 0.1783 | 0.1334 | |
| 6 | 27.6966 | 27.7351 | 1.7499 | 1.7404 | 0.2674 | 0.2666 | |
| 8 | 27.7230 | 27.7292 | 1.7455 | 1.7414 | 0.356 | 0.3554 | |
| 10 | 27.7128 | 27.7102 | 1.7480 | 1.7450 | 0.444 | 0.4436 | |
| 12 | 27.8241 | 27.8254 | 1.7301 | 1.7240 | 0.5325 | 0.5305 | |
| 14 | 27.9212 | 27.8997 | 1.7147 | 1.7135 | 0.6211 | 0.6175 | |
| 308 K | 0 | 25.4539 | 25.4539 | 2.4601 | 2.4601 | 0.2306 | 0.2306 |
| 2 | 25.2589 | 25.2763 | 2.5267 | 2.3348 | 0.0922 | 0.0919 | |
| 4 | 25.1526 | 25.2292 | 2.5595 | 2.4028 | 0.1843 | 0.1378 | |
| 6 | 25.3200 | 25.3334 | 2.5116 | 2.4445 | 0.2764 | 0.2756 | |
| 8 | 25.4856 | 25.4866 | 2.4671 | 2.5205 | 0.3679 | 0.3673 | |
| 10 | 25.4911 | 25.5298 | 2.4654 | 2.5829 | 0.4589 | 0.4585 | |
| 12 | 25.5434 | 25.6333 | 2.4520 | 2.6682 | 0.5504 | 0.5483 | |
| 14 | 25.5734 | 25.7396 | 2.4482 | 2.3926 | 0.642 | 0.6382 | |
| 318 K | 0 | 22.4784 | 22.4784 | 3.9129 | 3.9129 | 0.2381 | 0.2381 |
| 2 | 23.6586 | 23.6792 | 3.3550 | 3.3453 | 0.0952 | 0.0949 | |
| 4 | 23.6075 | 23.6637 | 3.3784 | 3.3516 | 0.1903 | 0.1423 | |
| 6 | 23.5976 | 23.6474 | 3.3824 | 3.3566 | 0.2854 | 0.2845 | |
| 8 | 23.7156 | 23.6963 | 3.3358 | 3.3358 | 0.3799 | 0.3792 | |
| 10 | 23.8258 | 23.7348 | 3.2929 | 3.3217 | 0.4738 | 0.4734 | |
| 12 | 23.8221 | 23.8100 | 3.2950 | 3.2894 | 0.5683 | 0.5661 | |
| 14 | 23.8643 | 23.9441 | 3.2784 | 3.2329 | 0.6628 | 0.659 | |
| 328 K | 0 | 21.5276 | 21.5276 | 4.8451 | 4.8451 | 0.2456 | 0.2456 |
| 2 | 21.8923 | 21.9034 | 4.6040 | 4.5946 | 0.0982 | 0.0979 | |
| 4 | 21.8826 | 22.0608 | 4.6139 | 4.4695 | 0.1963 | 0.1468 | |
| 6 | 21.9542 | 22.1747 | 4.5697 | 4.4010 | 0.2944 | 0.2935 | |
| 8 | 21.8970 | 22.2975 | 4.6043 | 4.3200 | 0.3918 | 0.3912 | |
| 10 | 21.9099 | 22.4040 | 4.6011 | 4.2744 | 0.4887 | 0.4883 | |
| 12 | 21.9775 | 22.5524 | 4.5648 | 4.1762 | 0.5861 | 0.5839 | |
| 14 | 21.9994 | 22.5567 | 4.5526 | 4.1655 | 0.6837 | 0.6797 | |
表1:价值观的内部压力,自由体积和渗透压水钠十二烷基硫酸结合氯化钠和硫酸钠在不同的温度下。
AnalaR品位硫酸钠dodeyl样品,氯化钠和硫酸钠被用于目前的调查。解钠十二烷基硫酸盐(10毫米)添加填料在不同浓度氯化钠和硫酸钠(2毫米至14毫米)。超声波速度是用超声波测量干涉仪(米塔尔f - 81 d)与固定频率2 MHz。密度测量用比重瓶在不同温度下恒温浴。粘度是使用奥斯特瓦尔德粘度计测量。
理论公式
下面的热力学参数计算出使用速度的关系后,密度和粘度值(表2)。
| 温度 | 质量摩尔浓度(毫米) | 摩尔内聚能(* 104 KJ摩尔1) | 吉布的自由能(* 10-21 KJ摩尔1) | Δπ我 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 298 K | 生理盐水 | Na2所以4 | 生理盐水 | Na2所以4 | 生理盐水 | Na2所以4 | |
| 0 | 5.0384 | 5.0384 | 5.6148 | 5.6148 | 0.7435 | 0.7435 | |
| 2 | 4.9847 | 4.9857 | 5.3996 | 5.5773 | -0.3276 | -0.3216 | |
| 4 | 5.0068 | 4.9915 | 5.4231 | 5.4697 | -0.2059 | -0.2908 | |
| 6 | 5.0102 | 5.0204 | 5.3973 | 5.4047 | -0.1790 | -0.0140 | |
| 8 | 5.0142 | 5.0195 | 5.3702 | 5.3518 | -0.1525 | -0.1463 | |
| 10 | 5.0115 | 5.016 | 5.3374 | 5.2148 | -0.1628 | -0.1653 | |
| 12 | 5.0273 | 5.0361 | 5.34365 | 5.1452 | -0.0515 | -0.0501 | |
| 14 | 5.0410 | 5.0447 | 5.34360 | 5.3381 | 0.0455 | 0.0241 | |
| 308 K | 0 | 4.6316 | 4.6316 | 4.5665 | 4.5665 | 0.4987 | 0.4987 |
| 2 | 4.5887 | 4.5905 | 4.3507 | 4.5573 | -0.1950 | -0.1775 | |
| 4 | 4.5678 | 4.5817 | 4.2633 | 4.4368 | -0.3013 | -0.2246 | |
| 6 | 4.5960 | 4.6016 | 4.3093 | 4.3779 | -0.1338 | -0.0120 | |
| 8 | 4.6221 | 4.6281 | 4.3343 | 4.2732 | 0.0317 | 0.0327 | |
| 10 | 4.6232 | 4.6371 | 4.3253 | 4.1886 | 0.0371 | 0.0759 | |
| 12 | 4.6311 | 4.6553 | 4.3338 | 4.0904 | 0.0894 | 0.1794 | |
| 14 | 4.6319 | 4.6702 | 4.3284 | 4.3791 | 0.1195 | 0.2857 | |
| 318 K | 0 | 4.0998 | 4.0998 | 3.3185 | 3.3185 | -0.7750 | -0.7750 |
| 2 | 4.3157 | 4.3200 | 3.7752 | 3.7727 | 1.1802 | 1.2252 | |
| 4 | 4.3054 | 4.3174 | 3.7281 | 3.7446 | 1.1291 | 1.2097 | |
| 6 | 4.3038 | 4.3157 | 3.7163 | 3.7188 | 1.1192 | 1.1934 | |
| 8 | 4.3230 | 4.3247 | 3.7206 | 3.7145 | 1.2372 | 1.2423 | |
| 10 | 4.3409 | 4.3303 | 3.7449 | 3.7031 | 1.3473 | 1.2808 | |
| 12 | 4.3399 | 4.3447 | 3.7314 | 3.7156 | 1.3437 | 1.3560 | |
| 14 | 4.3470 | 4.3702 | 3.7233 | 3.7617 | 1.3859 | 1.4901 | |
| 328 K | 0 | 3.9438 | 3.9438 | 2.9056 | 2.9056 | -0.4114 | -0.4114 |
| 2 | 4.0119 | 4.0150 | 3.07593 | 3.0597 | 0.3646 | 0.3758 | |
| 4 | 4.0085 | 4.0445 | 3.04418 | 3.1088 | 0.3549 | 0.5332 | |
| 6 | 4.0213 | 4.0654 | 3.05823 | 3.138 | 0.4266 | 0.6471 | |
| 8 | 4.0113 | 4.0882 | 2.99829 | 3.1656 | 0.3694 | 0.7699 | |
| 10 | 4.0116 | 4.1080 | 2.9836 | 3.198 | 0.3822 | 0.8764 | |
| 12 | 4.0213 | 4.1325 | 2.98437 | 3.2251 | 0.4498 | 1.0248 | |
| 14 | 4.0247 | 4.1337 | 2.9631 | 3.1963 | 0.4718 | 1.0291 | |
表2:摩尔内聚能的值,吉布的自由能和Δπ我水钠十二烷基硫酸结合氯化钠和硫酸钠在不同的温度下。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6),超声速度(米/秒),U =ρ=密度(公斤/米3)、粘度η=(销售经理2),Meff =有效分子量,b =填料因子,R =气体常数(8.314 * 107),
T =温度(开尔文),k =温度独立常数(4.28 * 109),玻尔兹曼常数k = (1.3806 * 10-23)。
内部压力
内部压力是很重要的测量液体的热力学性质的研究。内部压力是凝聚力,这是一种力的合成分子之间的吸引和排斥的力量(3,4]。内部压力随浓度的增加,并减少对温度。这个内部压力下降表明减少粘性力和吸引力的力量下降。内部压力似乎受制于引力而自由体积是斥力作用敏感。内部压力的变化对两种填料浓度在不同的温度下被描述图1和2。
图1和图2:内部压力填料氯化钠和Na2所以4vs.Concentration。
自由体积
液体的分子并不密集,因此他们之间总有一些自由的空间。这种自由空间被称为自由体积。这是一个重要的因素在解释自由空间及其相关性质与分子结构(有密切联系5),它可能显示功能交互ion-solvent、取向,solute-solvent交互。当溶质加入溶剂,溶剂的结构被打破了。溶剂的可用空间解决方案是降低因此,解决方案就会变得更紧凑。所以自由体积随浓度提高。当温度上升时,溶质和溶剂之间的斥力和自由空间可用性也增加。所以自由体积随着温度增加而增加。图3和图4显示了自由体积随着氯化钠浓度的变化和Na2所以4。自由体积的增加和内部压力下降,表明存在一个强烈solute-solvent交互。因此添加填料表面活性剂SDS的效率增加。
图3和图4:自由体积的填料氯化钠和Na2所以4与浓度。
的温度依赖性的π我和Vf
简历Suryanarayana和j . Kuppusamy6)发现,在给定温度的一般方程形式πs =π我+我2+ Bm,π我溶剂的内部压力,πs解决方案的内部压力,m是浓度,A和B是温度相关的常数,拥有良好的电解质。一个类似V的关系f= Vf0+厘米2+ Dm持有有利于自由体积Vf0自由体积的溶剂。类似C和D是依赖于温度。上述方程发现电解质的真实在许多情况下,相同的观察SDS添加填充物氯化钠和Na2所以4。
常量的值A, B, C和D内部压力和自由体积的计算给出了在不同的温度下表3。温度依赖的A, B, C和D填料解决方案的研究和所示图5 - 8。从制表很明显,C和D的变化是相反的A和B。
| 温度(K) | 内部压力* 103 | 自由体积* 103 | ||
|---|---|---|---|---|
| 生理盐水 | ||||
| 298年 | 0.88 | -0.02534 | -0.2025 | 0.004895 |
| 308年 | 1.752 | -0.00992 | -0.1725 | 0.002255 |
| 318年 | -13.298 | 0.2586 | 5.06875 | -0.11269 |
| 328年 | -12.725 | 0.1842 | 2.85 | -0.06371 |
| Na2所以4 | ||||
| 298年 | 1.3975 | -0.03025 | -0.09625 | 0.003533 |
| 308年 | 1.8695 | -0.01497 | -11.081 | 0.1288 |
| 318年 | -9.955 | 0.23429 | 1.69345 | -0.07228 |
| 328年 | -3.9725 | 0.077955 | 0.66417 | -0.0529 |
表3:内部压力系数值和自由体积的水钠十二烷基硫酸结合氯化钠和硫酸钠在不同的温度下。
图5和6:A和B内部压力系数的氯化钠和Na2所以4与温度。
图7和8:A和B内部压力系数的氯化钠和Na2所以4与温度。
Δπ我
Δπ的区别我之间的π我πs预测溶质的性质。内部压力的吸引力和排斥力的合成系统。系数指的是有吸引力的组件和B到令人厌恶的组件。B决定了Δπ的迹象我。在SDS-filler水溶液超声速度是随着浓度增加。但π我发现减少随着浓度的解决方案。π的下降我是由上述关系,B是发现在低温和消极变成积极的高温,因此Δπ吗我在低温下是负表明溶剂的内部压力减少由于填料的加入。
Δi值被发现在低温和改变它的值是负的,积极的在更高的温度。Δπ的变化我导致这样的结论:增加填充物SDS SDS的本质是一个结构变化断路器在较低的温度下和结构制造商在更高的温度。的Δπ我描述了变化图9和图10。
图9和图10:πΔi填充物氯化钠和Na2所以4与浓度。
摩尔内聚能
摩尔内聚能的能量被定义为相互吸引力的分子。的跃迁所需的能量分子从液相分子彼此非常接近,相互作用是强大的,到目前为止的气相分子从一个另一个。它是分子的相互吸引力的措施。浓度增加而增加表明,增加分子间的相互作用,可能是由于强烈的偶极-偶极相互作用的系统。
吉布的自由能
吉布的自由能与化学反应相关联的能量可以用来做的工作。热力势的措施获得的最大数量的non-expandable工作从一个热力学系统在恒定的温度和压强下。这个属性定义约西亚威拉德·吉布的预测一个过程是否会自发地发生在恒定的温度和压强下。摩尔也有类似的内聚能和吉布的自由能变化的自由体积和显示完全扭转趋势的内部压力。这表明,溶质和溶剂分子之间存在明显的相互作用。数字11 - 14描述变化摩尔凝聚力能源和吉布水SDS的自由能添加填充物氯化钠和Na2所以4。
图11和12:摩尔内聚能的填充物氯化钠和Na2所以4与浓度。
图13和14:吉布的自由能填充剂氯化钠和Na2所以4与浓度。
渗透压
渗透压是最低压力,需要应用到解决防止溶剂分子通过半透膜向内流动。它也定义为衡量的趋势解决水的渗透。渗透压是过滤的基础(“反渗透”),通常用于水净化过程。它应用于水净化和海水淡化,废弃物处理,和许多其他化学和生化实验室和工业过程。
从图15和图16,观察溶液的渗透压在给定温度成正比申报人的浓度。氯化钠溶液的渗透压是更多比Na2所以4溶液的温度和浓度。
图15和图16:渗透压的填充物氯化钠和Na2所以4与浓度。
比较生理盐水和Na2所以4
氯化钠结构只存在一个Na+离子和氯- - - - - -离子,而在Na2所以4结构有两个Na+离子,四阿- - - - - -离子和硫酸根离子。由于这个原因,相互作用的强度与溶剂填充氯化钠水溶液SDS较小比较填充硫酸钠。溶质粒子与溶剂分子之间的相互作用更在硫酸钠。从此,所有的热力学参数计算在硫酸钠和溶剂分子有更大的影响力比氯化钠。这导致这样的结论:硫酸钠像有效填充比氯化钠。它工作高效、快速去除污渍的衣服和文章。
