Смешанные растворители и их свойства
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ых растворителей осуществляется по уравнению, идентичному по форме уравнению (2.1.3) [3]:
где
2.2. Вязкость
В литературе приводится очень большое число уравнений, предназначенных описывать вязкость смесей химически не взаимодействующих жидких компонентов. Все эти уравнения независимо от того, были они выведены теоретическим путем или установлены эмпирически, подразделяются на две основные группы. К первой относятся уравнения, связывающие вязкость смеси ? с вязкостью исходных компонентов ?i и их содержанием в смеси с (с - в данном случае произвольный способ выражения концентрации):
Уравнения второй группы помимо параметров, содержащихся в уравнениях типа (2.2.1), включают также различные находимые из эксперимента либо рассчитываемые теоретически постоянные к1 к2тАж
Поскольку точность расчета вязкости смесей растворителей по уравнениям типа (2.1.2) не выше, чем по уравнениям типа (2.2.1), ограничимся рассмотрением последних.
Сопоставление различных уравнений для двойных жидких систем [4] показало, что в большинстве случаев вязкость систем с химически не взаимодействующими компонентами с удовлетворительной точностью (до 5 %) описывается степенной (экспоненциальной) функцией от молярно-долевого состава:
или для двойного смешанного растворителя:
Из (2.1.3) вытекает, что относительный температурный коэффициент вязкости смесей химически не взаимодействующих жидкостей описывается уравнением:
2.3 Плотность, молярный объем
По определению, плотность р для систем рассматриваемого типа есть объемно-аддитивная функция состава:
или для двойных систем:
Из (2.3.1) вытекает, что молярный объем идеальных систем является мольно-аддитивной функцией состава:
Молекулярная масса смеси, по определению, также является мольно- аддитивной функцией:
Для двойных смешанных растворителей эти соотношения представляются в вариантах:
Неидеальность систем приводит к относительным отклонениям плотности и молярного объема, как и иных волюмометрических свойств, порядка 1% [4]. При этом примерно равновероятно сжатие и расширение растворов. В системах, находящихся при условиях, близких к расслаиванию, может наблюдаться значительное сжатие. Впрочем, двойные смеси, образованные большинством из распространенных в практике неводных растворителей, при обычных температурах представляют собою растворы, далекие от расслаивания.
Учитывая линейную зависимость плотности от температуры, по уравнениям (2.3.1) и (2.3.2) можно рассчитать значения плотности и молярного объема при необходимой температуре.
2.4 Электрическая проводимость
Сколь-нибудь существенная электропроводимость в смешанных растворителях, образованных химически не взаимодействующими компонентами, может проявиться лишь в том случае, если хотя бы один из компонентов относится к проводящим ток в индивидуальном состоянии. Описано немало систем типа электролитный компонент - индифферентный растворитель. К таким системам относятся растворы минеральных кислот (азотной, ортофосфорной), карбоновых кислот (трифторуксусной, муравьиной), ацидокомплексов аминов и хлорного олова , а также некоторых тетраалкиламмонийных солей в индифферентных по отношению к этим объектам растворителях.
Закономерности зависимости электропроводимости от состава двойного смешанного растворителя типа электролитный компонент - индифферентный растворитель определяются влиянием двух основных факто- ров: в первую очередь, вязкости, а затем ДП системы. "ияние этих факторов количественно учитывается как полуэмпирическим уравнением
где обозначения без индекса относятся к свойствам смеси, индекс тАЮl относится к электролитному компоненту; а - коэффициент пропорциональности,так и неэмпирическим
где с - концентрация, моль- л-1; const рассчитывают по уравнениям, исходя из кристаллографических радиусов ионов, дипольных моментов молекул компонентов смешанного растворителя и ДП компонентов системы.
Из уравнений (2.4.1) и (2.4.2) вытекает, что изотермы логарифма электропроводимости, исправленной на вязкость и на концентрацию ln?c-, должны_быть линейной функцией от обратной ДО. Справедливость этого вывода подтверждается рис1.
При необходимости получить смешанный растворитель с заданными значениями двух или более физических
Рис 1 Зависимости ln?c- от 1/СФ при 393,15 К для систем, образованных тетрабутиламмонийбромидом с апротонным растворителем.Второй компонент системы обозначен на прямых
свойств в общем случае необходимо манипулировать, соответственно, с трех- и более многокомпонентными смесями. Управление свойствами многокомпонентных смешанных растворителей достигается приемами оптимизации на основании аналитических зависимостей каждого из свойств от состава:
Описанные здесь концентрационные зависимости ДП, вязкости, плотности (молярного объема) и электропроводимости позволяют с полной определенностью выбрать состав смешанного растворителя, характеризующийся любым значением каждого из этих свойств, которые находятся между значениями величин этих свойств для исходных компонентов.
3.