低级直链醇分子横截面积测定实验的改进研究

发布时间：2021-07-11 17:26

　　为提高教学实验低级直链醇分子横截面积测定结果的准确性,本研究通过最大气泡法,以Szyszkowski公式为拟合方程,在所设定的4个浓度区间内对各种低级直链醇的分子横截面积进行系统化研究,从而确定了不同醇适用该法的大致浓度区间,同时讨论了直链醇碳链长度、浓度与醇分子表面吸附行为3者之间的内在联系。 

【文章来源】：化学教育(中英文). 2020,41(02)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

各种低级直链醇在不同浓度区间的σ～c曲线图

对于每个浓度区间内的最长碳链醇来讲,可能由于其浓度接近于饱和,且其分子结构决定其表面活性作用较强,因而界面相内溶质分子间作用变得复杂,导致实际吸附行为与理想状态产生了较大偏差,则拟合方程中所得各参数与理论值(或文献值)之间就会存在很大出入。反之,最短碳链醇拟合方程所获得参数似乎理应最为理想,然而事实却并非如此。在有据可考的两个浓度区间内,即5～40 mol·m-3中的丙醇、0.5～8 mol·m-3中的戊醇,P2都或多或少有所偏离,且S0偏离理论值的程度更大。这一事实显然与以往的研究分析[1-2]完全相反。为解释这一反常的实验发现,我们不妨从低级直链醇水溶液在相界面的实际吸附行为入手。Fomina E S.等[8]已研究证明脂肪醇分子受氢键、疏水作用和分子间范德华力的影响,在溶液表面的定向排列并不是完全垂直于液面的理想状态(图2(a)),而是呈一定角度的倾斜(图2(b))。VollhardtD等[9]关于十二烷基磺酸钠/十二醇混合溶液表面单分子层结构的X-ray衍射研究也证明了这一点。因此,在短链醇处于极低的浓度区间内时,由于醇与溶剂水之间的氢键作用较强,疏水作用较弱,其分子排列的倾角θ偏小,呈躺伏或半躺在溶液表面的状态,通过拟合公式外推所计算的Γ∞自然就会偏小,从而导致S0偏大。由表2中数据不难发现,每一浓度区间内碳链最短、亲水作用最强的醇,其S0的计算结果不仅皆偏大,且随碳链增长还有增大的趋势(4.00～8.36×10-19 m2),大概是其分子在表面倾斜的排列状态和分子长度增加共同作用的结果。因此,低级直链醇S0的测定并不是浓度越低越趋近于理论值,一方面受低浓度下溶液表面醇分子的排列状态的影响,另一方面也受限于表面张力仪的测量精度(因为表面活性弱的醇在低浓度时,表面张力变化小)。对短碳链醇而言,随着醇浓度的增大,进入表面层醇分子数目的增多,这种相互之间“位阻”作用会对醇分子原有的“自由”状态有所制约,导致θ角增大趋近于90°,因而S0的测定值会逐渐趋于理论值。4 结论

【参考文献】：
期刊论文
[1]Langmuir等温式应用于溶液的等温吸附实验[J]. 杜竞杉.  实验室研究与探索. 2014(10)
[2]最小二乘曲线拟合在溶液表面张力实验数据处理中的应用[J]. 吴世彪,徐玲,王亚琴,陈广美,李菲菲.  计算机与应用化学. 2010(11)
[3]溶液表面张力测定的实验数据处理分析与改进[J]. 闫华,金燕仙,钟爱国,林彩萍.  实验技术与管理. 2009(05)
[4]乙醇—水体系表面吸附量Γ与浓度C的关系初探[J]. 王文平,江棂.  淮南矿业学院学报. 1992(Z1)



本文编号：3278529