Якісний аналіз кластеризації в спиртово-водних розчинах III
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.10.865Ключові слова:
розчини, вода, одноатомнi спирти, елементарнi кластери, особлива точкаАнотація
У роботi обговорюються особливостi кластеризацiї у водних розчинах одноатомних спиртiв. Основна увага фокусується на деталях кластеризацiї у водних розчинах перших чотирьох спиртiв гомологiчного ряду метанолу та iзомерiв бутанолу. Приймається, що об’єм елементарного кластера, виявляється меншим за сумарний молекулярних об’ємiв компонент, що утворюють цей кластер. Визначено ступiнь кластеризацiї водних розчинiв за температури 15 ∘С у концентрацiйних iнтервалах вiд 0 до концентрацiї, що вiдповiдає особливiй точцi розчину конкретного спирту. Отримано концентрацiйну залежнiсть ступеня кластеризацiї водних розчинiв iзомерiв бутанолу за температури 20 ∘С.
Посилання
D.I. Mendeleev. Solutions (Izd. Akad. Nauk SSSR, 1956) (in Russian).
G. Landesen. Investigations of Thermal Expansion of Aqueous Solutions (K. Mattisen's Printing Office, 1905) (in Russian).
A. Ladenburg. Lectures on the History of the Development of Chemistry From Lavoisier to Our Time: With the Addition of an Essay on the History of Chemistry in Russia by Acad. P. I. Walden (MATHESIS, 1917) (in Russian).
C. Sanchez, M. Aguilar, O. Pizio. On the apparent molar volume of methanol in water-methanol mixtures. Composition and temperature effects from molecular dynamics study. Condens. Matter Phys. 23, 34601 (2020).
https://doi.org/10.5488/CMP.23.34601
G.C. Benson, O. Kiyohara. Thermodynamics of mixtures of nonelectrolytes. I. Excess volumes of water-alcohol mixtures at several temperatures. J. Sol. Chem. 9, No. 10, 791 (1980).
https://doi.org/10.1007/BF00646798
N.P. Malomuzh, E.L. Slinchak. The cluster structure of dilute aqueous-alcoholic solutions and molecular light scattering in them. Russ. J. Phys. Chem. A. 81, 1777 (2007).
https://doi.org/10.1134/S0036024407110106
N. Nishi, K. Koga, C. Ohshima, K. Yamamoto, U. Nagashima, K. Nagami. Molecular association in ethanolwater mixtures studied by mass spectrometric analysis of clusters generated through adiabatic expansion of liquid jets. J. Am. Chem. Soc. 110, 5246 (1988).
https://doi.org/10.1021/ja00224a002
V.E. Chechko, V.Ya. Gotsulskyi. Qualitative analysis of clustering in aqueous alcohol solutions. Ukr. J. Phys. 63, 521 (2018).
https://doi.org/10.15407/ujpe63.6.521
V.E. Chechko, V.Ya. Gotsulskyi, T.V. Diieva. Qualitative analysis of clustering in aqueous alcohol solutions II. Ukr. J. Phys. 64, 143 (2019).
https://doi.org/10.15407/ujpe64.2.143
V.E. Chechko, V.Ya. Gotsulsky, M.P. Malomuzh. Peculiar points in the phase diagram of the water-alcohol solutions. Condens. Matter Phys. 16, 23006 (2013).
https://doi.org/10.5488/CMP.16.23006
V.Ya. Gotsulskiy, N.P. Malomuzh, V.E. Chechko. Particular points of water-alcohol solutions. Russ. J. Phys. Chem. A 89, 207 (2015).
https://doi.org/10.1134/S0036024415020119
V.Ya. Gotsul'skii, N.P. Malomuzh, M.V. Timofeev, V.E. Chechko. Contraction of aqueous solutions of monoatomic alcohols. Russ. J. Phys. Chem. A 89, 51 (2015).
https://doi.org/10.1134/S0036024415010070
V.Ya. Gotsul'skii, N.P. Malomuzh, V.E. Chechko. Features
of the temperature and concentration dependences of the
contraction of aqueous solutions of ethanol. Russ. J. Phys.
Chem. A 87, 1638 (2013).
https://doi.org/10.1134/S0036024413100087
I. Langmuir. The distribution and orientation of molecules.
Colloid Symp. Monograph 3, 48 (1925).
N.A. Smirnova. Molecular Theories of Solutions (Khimiya,
(in Russian).
N. Micali, S. Trusso, C. Vasi, D. Blaudez, F. Mallamace.
Dynamical properties of water-methanol solutions studied
by depolarized Rayleigh scattering. Phys. Rev. E 54, 1720
(1996).
Y. Zhong, G.L. Warren, S. Patel. Thermodynamic and
structural properties of methanol-water solutions using
nonadditive interaction models. J. Comput. Chem. 29, 142
(2008).
A. Geiger, F.H. Stillinger, A. Rahman. Aspects of the
percolation process for hydrogen-bond networks in water.
J. Chem. Phys. 70, 4185 (1979).
L. Dougan, S.P. Bates, R. Hargreaves, J.P. Fox, J. Crain,
J.L. Finney, V. Reat, A.K. Soper. Methanol-water solutions: A bi-percolating liquid mixture. J. Chem. Phys.
, 6456 (2004).
M. Ageno, C. Frontali. Viscosity measurements of alcoholwater mixtures and the structure of water. Proc. Nat.
Acad. Sci. USA 54, 856 (1967).
https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1967.tb10709.x
M.N. Buslaeva, O.Ya. Samoilov. Thermochemical research
of the stabilization of water structure by non-electrolyte
molecules. Zh. Strukt. Khim. 4, 502 (1963) (in Russian).
O. Redlich, A.T. Kister. Thermodynamics of nonelectrolyte solutions-x-y-t relations in a binary system. Ind. Eng.
Chem. 40, 341 (1948).
https://doi.org/10.1001/archopht.1948.00900030347013
O. Redlich, A.T. Kister. Algebraic representation of thermodynamic properties and the classification of solutions.
Industr. Eng. Chem. 40, 345 (1948).
https://doi.org/10.1021/ie50458a036
L.A. Bulavin, V.Y. Gotsul'skii, N.P. Malomuzh, V.E. Chechko. Relaxation and equilibrium properties of dilute aqueous solutions of alcohols. Russ. Chem. Bull. 65, 851 (2016).
https://doi.org/10.1007/s11172-016-1391-2
I'M IN. Zeltser. Mixing heat of ethanol-water solutions. Ferment. Spirt. Promyshl. 4, 11 (1966).
D.D. Grinshpan, I.I. Lishtvan, A.A. Matveev. Associates and azeotrope of water with ethanol. Vests. Nats. Akad. Navuk Belarusi 4, 41 (2012) (in Russian).
Y.B. Monakhova, T.M. Varlamova, S.P. Mushtakova, E.M. Rubtsova. Association in solutions of monoatomic alcohols and their mixtures with water. Russ. J. Phys. Chem. A 86, 380 (2012).
https://doi.org/10.1134/S0036024412030223
T. Fukasawa, Y. Tominaga, A. Wakisaka. Molecular association in binary mixtures of tert-butyl alcohol-water and tetrahydrofuran-heavy water studied by mass spectrometry of clusters from liquid droplets. J. Phys. Chem. A 108, 59 (2004).
https://doi.org/10.1021/jp031011s
G.G. Malenkov. Geometrical aspect of the stabilization of the structure of water by nonelectrolyte molecules. J. Struct. Chem. 7, 321 (1966).
https://doi.org/10.1007/BF00744418
I.N. Kochnev. Bulk effects in alcohol-aqueous solutions Mol. Fiz. Biofiz Vodn. Sist. N 1, 19 (1973) (in Russian).
CRC Handbook of Chemistry and Physics. (CRC Press, 1962).
Tables for Determining the Content of Ethyl Alcohol in Water-Alcohol Solutions (Izd. Standartov, 1972) (in Russian).
C. Dethlefsen, P.G. Sørensen, A. Hvidt. Excess volumes of propanol-water mixtures at 5, 15, and 25 ∘C. J. Solut. Chem. 13, 191 (1984).
https://doi.org/10.1007/BF00645877
A.F. Cristino, L.C.S. Nobre, F.E.B. Bioucas, A.F.S. Santos, A.N. de Castro, I.M.S. Lampreia. Volumetric and sound speed study of aqueous 1-butanol liquid mixtures at different temperatures. J. Chem. Thermodyn. 134, 127 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.jct.2019.03.006
K. Kinoshita, H. Ishikawa, K. Shinoda. Solubility of alcohols in water determined the surface tension measurements. Bull. Chem. Soc. Japan 31, 1081 (1958).
https://doi.org/10.1246/bcsj.31.1081
Solubility Data Series. Alcohols With Water, edited by A.F.M. Barton. (Pergamon Press, 1984).
R. Stephenson, J. Stuart, M. Tabak. Mutual solubility of water and aliphatic alcohols. J. Chem. Eng. Data 29, 287 (1984).
https://doi.org/10.1021/je00037a019
C.L. Yaws, J.R. Hopper, S.D. Sheth, M. Han, R.W. Pike. Solubility and Henry's law constant for alcohols in water. Waste Manag. 17, 541 (1998).
https://doi.org/10.1016/S0956-053X(97)10057-5
F. Franks, H. T. Smith. Precision densities of dilute aqueous solutions of the isomeric butanols. J. Chem. Eng. Data 13, 538 (1968).
https://doi.org/10.1021/je60039a026
S.L. Outcalt, A. Laesecke, T.J. Fortin. Density and speed of sound measurements of 1- and 2-butanol. J. Mol. Liq. 151, 50 (2010).
https://doi.org/10.1016/j.molliq.2009.11.002
A. Hvidt, R. Moss, G. Nielsen. Volume properties of aqueous solutions of tert-butyl alcohol at temperatures between 5 and 25 ∘C. Acta Chem. Scandinavica B 32, 274 (1978).
https://doi.org/10.3891/acta.chem.scand.32b-0274
P.K. Kipkemboi, A.J. Easteal. Densities and viscosities of binary aqueous mixtures of nonelectrolytes: tert-Butyl alcohol and tert-butylamine. Can. J. Chem. 79, 1937 (1994).
https://doi.org/10.1139/v94-247
Fong-Meng Pang, Chye-Eng Seng, Tjoon-Tow Teng, M.H. Ibrahim. Densities and viscosities of aqueous solutions of 1-propanol and 2-propanol at temperatures from 293.15 K to 333.15 K. J. Mol. Liq. 136, 71 (2007).
https://doi.org/10.1016/j.molliq.2007.01.003
M. Chauhdry, J. Lamb. Excess volumes of (2-butanol + water) at pressures up to 220 MPa. J. Chem. Thermodyn. 18, 665 (1986).
https://doi.org/10.1016/0021-9614(86)90069-8
Y.-H. Pai, L.-J. Chen. Viscosity and density of dilute aqueous solutions of 1-pentanol and 2-methyl-2-butanol. J. Chem. Eng. Data 43, 665 (1998).
https://doi.org/10.1021/je980034a
K. Zem'enkova, D. Gonz'alez-Salgado, E. Lomba, L. Romani. Temperature of maximum density for aqueous mixtures of three pentanol isomers. J. Chem. Thermodyn. 113, 369 (2017).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
