Физико-химический анализ жидких систем.

В основном энергия, необходимая для разрыва ассоциата, берется из химического взаимодействия между Ах и S:

Ах + m xS = x ASm.

Точное определение степени ассоциации веществ в растворе может быть большей частью проведено с помощью методов, основанных на законе Рауля. Наиболее распространенными методами являются эбуллиоскопия и криоскопия. (надежно только в разбавленной области). С повышением концентрации раствора точность методов определения степени ассоциации быстро падает. Связано это не только с несовершенством эксперимента и расчетной методикой, из-за недостаточного теоретического обоснования метода, но прежде всего с возрастанием по мере роста концентрации раствора степени неопределенности понятия “ассоциация”.

Для определения степени ассоциации индивидуальной жидкости предложено несколько методов. Часто для этой цели применяют уравнения Рамзая-Шильдса и Беннета-Митчелли, основанных на данных по поверхностному натяжению.

Определенную информацию о степени ассоциации индивидуальной жидкости можно почерпнуть из температурных зависимостей вязкости и диэлектрической проницаемости.

Весьма точная оценка ассоциативного состояния индивидуальной жидкости может быть получена при экспериментальном определении коэффициента самодиффузии, для чего применяют метод ЯМР.

Хорошие результаты оценки ассоциативного состояния индивидуальных жидкостей и концентрированных растворов дает ряд методов, основанных на изучении флуктуаций свойств с помощью релеевского расстояния света.

Тоже ИК-спектроскопия частоты ассоциированных молекул отличаются от неассоциированных, и меняются с разбавлением растворов.

2) Химическое взаимодействие между компонентами жидкой системы

Химическое взаимодействие – взаимодействие, приводящее к образованию новых химических связей. В данном случае химическая связь, когда нижний предел энергии фиксируемых взаимодействий в жидкой фазе ≈ 5 кДж/моль (т. к. этому значению отвечает энергия теплового движения молекул большинства жидкостей при 300°К).

В большом числе случаев образование раствора при смешении двух его компонентов сопряжено с образованием химического соединения

Возможно протекание реакций присоединения:

mA + nB = AmBn

Возможно протекание реакций соединения:

mA + nB = pC

Пример: реакции изотиоционатов с аминами:

C3H5NCS + C2H5NH2 → C2H5 NHCSNHC3H5.

Компоненты жидкой системы могут вступать в реакции по обменному механизму

mA + nB = pC + qD

Примером жидкофазного обменного взаимодействия могут служить реакции этерификации:

R COOH + R´OH = R COOR´ + H2O.

ФХА не позволяет при исследовании системы определить, какой именно из перечисленных типов химического взаимодействия реализуется в жидкой фазе. Поэтому перед ФХА обязательно определяют тип взаимодействия, если это заранее точно не ясно.

Одним из основных приемов интерпретации диаграммы состав-свойство в ФХА жидких систем является сопоставление экспериментальных изотерм свойства с изотермами, рассчитанными в предложении отсутствия химического взаимодействия. Понятие “система с химическими невзаимодействующими компонентами” отличается от понятия “идеальная система”, т. к. предполагает возможность после образования раствора изменения молекулярного состояния компонентов.

ФХА позволяет зафиксировать слабые химические взаимодействия с энергией порядка 0,5 кДж/моль. Однако в большинстве случаев в растворах столь слабые взаимодействия не могут быть с уверенностью обнаружены. Дело в том, что энергетические эффекты смешения соизмеримы, а часто и значительно превышают указанный порядок. Поэтому слабая энергетика химического взаимодействия не может быть выделена на фоне значительных энергетических эффектов смешения. В этих случаях говорят об отсутствии химического взаимодействия. Это приближение является оптимальным при рассмотрении процессов, протекающих в жидких, особенно двойных системах.

Определение стехиометрии и глубины протекания взаимодействий (приведенных выше) является основной задачей ФХА жидких систем.

Другое по теме

Астероиды вблизи Земли
Возможно, нам, жителям Земли, наиболее важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к орбите нашей планеты. Обычно выделяют три семейства сближающихся с Землёй астероидов. Они названы по именам типичных представителей - малых планет: 1221 Амур, 1862 Аполлон, 2962 Атон. К семейству Амура относятся астероиды, ор ...

Одноатомные непредельные спирты (алкенолы и алкинолы)
Непредельные спирты (алкенолы и алкинолы) — производные непредельных углеводородов, в молекулах которых водородный атом замещен на гидроксильную группу. ...