离子液体溶液平均活度系数的测定

0. 012 6
107
1. 39
0. 011 8
90. 06
2. 40
0. 015 0
103
1. 56
0. 012 5
90. 02
3. 20
0. 017 9
97. 5
1. 77
0. 013 3
88. 28
4. 00
0. 020 0
92. 2
2. 07
0. 014 4
86. 96
7. 90
0. 028 1
C14m inBr H 2O c/
( m oL L - 1 ) 1/2
m /us c m 2 mo l
C 10- 4 / m oL L - 1
C16m inBr H 2O c/
( m oL L - 1 ) 1/2
98. 18
0. 80
0. 008 9
121
1. 25
0. 011 2
92. 09
1. 60
3 结果与讨论
3. 1 Cnm inB r H 2O ( n = 12, 14, 16)的临界胶束浓度和极限摩尔电导 m 根据表 1, 做 Cnm inBr H2O ( n= 12, 14, 16) 的电导率-浓度 ( K C) 图 ( 如图 1~ 3)
图 1 C12m inB r H2OK C关系图
3. 52
0. 018 8
83. 82
21. 7
0. 046 6
89. 4
3. 79
0. 019 5
83. 80
22. 6
0. 047 5
90. 1
4. 60
0. 021 4
82. 98
23. 4
0. 048 4
89. 5
5. 64
0. 023 7
81. 98
24. 4
0. 049 4
87. 9
5. 86
5. 75
0. 075 8
6. 00
0. 077 5
6. 25
0. 079 0
6. 50
0. 080 6
6. 75
0. 082 2
7. 00
0. 083 7
7. 50
0. 086 6
表 2 不同浓度 Cn m inBr H 2O. 溶液的摩 尔电导 ( 25 )
m /us c m 2 mo l
C 10- 4 / m oL L - 1
摘 要 用电导法测定了 298. 15 K 下不同浓度离子液体 Cnm inB r H 2O ( n = 12、14, 16) 水溶液 的电导率. 根据 Kohlraush经验公式外推得到极限摩尔电导, 由 Debye-H cker和 Osager-Fa lkenhangen公式计算出 298. 15K CC nm inB r H2O 的平均活度系数. 根据电导率 - 浓度曲线转折点求 出了不同链长 Cn m inB r H 2 O 的临界胶束浓度. 结果表明: Cn m inB r H 2 O 的临界胶束分别为 5. 75 10- 3 m oL L- 1、2. 45 10- 3 m oL L- 1和 3. 50 10- 4 m oL L- 1. 平均活度系数随浓度的增 大而降低. 关键词 电导, 离子液体, 活度系数, 临界胶束浓度 中图分类号 O175 文献标识码 A 文章编号 1672-6634( 2010) 01-0030-05
0. 024 2
25. 4
0. 050 4
86. 0
6. 10
0. 024 7
26. 5
0. 051 5
83. 1
6. 36
0. 025 2
27. 8
0. 052 7
80. 5
6. 64
0. 025 8
31. 9
0. 056 5
73. 4
6. 84
0. 026 3
35. 8
0. 059 8
68. 5
( m-
m ), 其中, A = 1. 824 6
106 / (
3
T ) 2, B1
=
( 2.
8 01
106
|
Z+
Z- | q )
/[ (
3
T ) 2 ( 1+
q ) ], B2 =
1
41. 25 ( | Z+ | + | Z- | ) / ( T ) 2 , q = | Z+ Z- | / ( | Z+ | + | Z- | ) ( L+ + L- ) / ( | Z+ | L- + | Z- | L+ ) . 溶
第 23卷
(见如表 2) .
C 10- 3 / m oL L - 1
0. 20
C inB r
m
H2O
c/
( m oL L - 1 ) 1/2 0. 014 1
0. 40
0. 02 0
0. 60
0. 024 5
2. 00
0. 044 7
3. 00
0. 054 8
4. 00
0. 063 2
5. 25
0. 072 5
液.
2 实验
2. 1 仪器及药品
DDSJ-308 A 型电导率仪, 二次水, Cnm inBr( n= 12, 14, 16) , 其合成方法如下: N - 甲基咪唑和 1-溴代
烷烃 ( CnH 2n= 1 B r, 两样品均购自上海晶纯试剂有限公司, N-甲基咪唑使用前减压蒸馏提纯 ) . 氮气保护下, 将 0. 73 m o l的 N-甲基咪唑和稍过量的 1-溴代烷烃加入到 150 mL 的二氯甲烷溶液中, 约 80 下, 搅拌回
剂的介电常数; 溶剂黏度; T 热力学温度; m ―电解质的无限稀释摩尔电导率; I 溶液的离子强
度; Z- Z+ 正负离子的电荷数; L + L - 正负离子无限稀释摩尔电导率. 活度系数 f = ( 1+ 0. 001 2
m vM ), lg = ( m - m ) - lg ( 1 + 0. 001 2 ), 其中: M 溶剂的摩尔质量, v 电解质的正负离子数 目的总和, m 电解质溶液的浓度. 公式 ( 1) 只适用于非缔合式电解质溶液且浓度在 0. 1 m ol /L 以下的溶
不同浓度的溶液, 测其在室温 ( 25 ) 下的电导率, 得表 1数据.
表 1 298 K 下 Cn m inBr H2 O 不同浓度溶液的电导率
C12m inBr H 2O
C 10- 3 /
K1 /
m oL L - 1
u s cm - 1
0. 20
19. 640.
0. 40
37. 1
0. 60
54. 2
10- 3m o l/L ) , 强电解质的摩尔电导率符合此公式, 利用其外推
lgf = - (A | Z+ Z- | I ) / ( 1 + B a I).
收稿日期: 2009-06-12 基金项目: 山东省自然科学基金资助项目 ( Y 2006B05) ; 聊城大学化学化工学院教学研究资助项目 通讯作者: 魏西莲, E-ma i:l w e ix ilian@ 126. com.
第 1期
陈莉 莎等: 离子液体溶液平均活度系数的测定
31
1. 4 O sager-Fa lkenhangen公式
m = m - (B1 m + B 2 ) I) /( 1 + B a I ),
( 1)
可推出公式 lgf = (A | Z+ Z- | ) / [ (B 1 m + B 2 ) ( m - m ) ], 令 = (A | Z+ Z- | / (B1 m + B2 ) 则 lgf =
u s cm- 1
1. 25
14. 03
1. 39
15. 21
1. 56
16. 65
1. 77
18. 66
2. 07
21. 3
2. 2. 2
4. 00 5. 25 5. 75 6. 00 6. 25 6. 50 6. 75 7. 00 7. 50
Cn m inB r
348
7. 90
74. 7
2. 48
图 2 C14m inBr H 2OK C 关系图
图 3 C16m inBr H 2OK C 关系图
2. 00
180. 2
3. 00
265
C14m inBr H 2O
C 10- 4 /
K1 /
m oL L - 1
u s cm- 1
80
12. 47
1. 60
19. 90
2. 40
27. 6
3. 20
34. 0
4. 00
39. 7
C16m inBr H 2O
C 10- 4 /
K1 /
m oL L - 1
91. 0
2. 48
0. 015 7
86. 83
16. 0
0. 040 0
89. 5
2.百度文库75
0. 016 6
86. 41
19. 6
0. 044 3
89. 3
2. 91
0. 017 1
84. 81
20. 3
0. 045 1
89. 1
3. 09
0. 017 6
84. 61
21. 0
0. 045 8
89. 2
当今世界保护环境和可持续利用资源备受关注, 绿色化学成为化学发展必然趋势. 近年来, 离子液体 作为一种绿色溶剂受到化学界的青睐 [ 1] . 离子液体 [ 2 ] 是完全由离子组成的液体, 是低温 ( < 100 ) 下呈 液态的盐, 一般由有机阳离子和无机阴离子所组成. 离子液体作为溶剂使用具有理想的性质 [ 3 ~ 6] : ( 1) 提 供强的极性环境, 对很多无机和有机物质有良好的溶解性. ( 2) 宽的液态温度范围, 有较好的热稳定性, 不可燃. ( 3) 蒸汽压极小, 减少因挥发造成的环境污染及对人的危害. 离子液体种类繁多, 在用于化学反 应的离子液体中, 以烷基咪唑类居多 [ 7] . 因该类离子液体具有表面活性, 人们对其表面活性的研究给予了 很大关注, 但对其活度系数的研究还未见报道. 在离子液体实际应用过程中, 活度系数的数据也具有很重 要的作用. 因此, 本文利用电导法测定了不同长链烷基咪唑型离子液体 1-长链烷基 3-甲基咪唑溴化盐 ( Cnm inB r H 2O, n = 12, 14, 16)的电导率, 由电导率 - 浓度曲线的转折点得到了不同链长化合物的临界胶 束浓度 ( cm c) , 据 Kohlraush经验公式得到极限摩尔电导, 经 Debye-H cker和 Osager-F alkenhangen 公式计 算出 298 K 下 Cnm inB r H2O 的平均活度系数. 为表面活性剂的应用研究提供一些参考数据.
流 48 h. 产物用乙酸乙酯重结晶多次. 产品的表面张力 - 浓度 ( - logC) 曲线无最低点即视为纯品.
2. 2 实验数据
2. 2. 1 Cnm inB r( n = 12, 14, 16)溶液的电导率. 配置 25 下 0. 05 m ol /L 的 Cnm inB r溶液. 逐渐稀释法得
7. 28
0. 027 0
40. 0
0. 063 2
64. 0
43. 8
0. 066 2
60. 3
m /us c m 2 m ol
97. 74 96. 38 95. 41 94. 84 94. 14 92. 69 90. 50 90. 33 89. 93 89. 74 89. 32 89. 32 88. 91 87. 69 86. 21 84. 41 82. 21 80. 10 77. 45
4. 91
26. 5
225
5. 07
27. 8
228
5. 24
31. 9
237
5. 43
35. 8
248
5. 64
40. 0
259
5. 86
43. 8
267
6. 10
70. 0
128. 8
6. 36
6. 64
6. 84
7. 28
H 2O ( n = 12, 14, 16) 溶液的摩尔电导. 利用公式 ( 1) 得到 Cnm inB r
456
16. 0
145. 9
2. 75
497
19. 6
179. 4
2. 91
509
20. 3
185. 3
3. 09
529
21. 0
191. 7
3. 29
545
21. 7
198. 4
3. 52
566
22. 6
208
3. 79
581
23. 4
214
4. 17
615
24. 4
219
4. 60
25. 4
223
24. 8 26. 7 28. 1 29. 7 31. 4 33. 4 35. 8 38. 4 42. 9 46. 4 47. 7 49. 0 50. 5 51. 9 53. 2 54. 4 55. 5 56. 4 57. 4 58. 2
H2 O 的摩尔电导
32
聊 城 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
第 23 卷 第 1期 2010 年 3月
聊城大学学报 (自然科学版 ) Jou rnal of L iaocheng U n ivers ity( N at. Sc.i )
V o.l 23 N o. 1 M ar. 2010
离子液体溶液平均活度系数的测定
陈莉莎 任丽慧 魏西莲
(聊城大学 化学化工 学院, 山东 聊城 252059)
1 理论基础
1. 1 根据文献 [ 8- 13] , 在溶液状态下, 溶质的电导率、摩尔电导率与溶液、溶剂的电导率之间的关系为
1. 2 Kohlraush经验公式
溶质 = 溶液 - 溶剂 , m = 溶质 /C.
m = m ( 1 + c ), 在较低浓度下 ( 可得极限摩尔电导. 1. 3 Debye-H cker公式