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卡齐穆罕默德·奥马尔,Jean-Noel Jaubert jave a Awan, ”密度、表观摩尔体积膨胀系数,Hepler常数,和等压热膨胀系数的二元混合物哌嗪与水、甲醇和丙酮T= 293.15到328.15 K”,国际化学工程杂志》上, 卷。2018年, 文章的ID8689534, 10 页面, 2018年。 https://doi.org/10.1155/2018/8689534
密度、表观摩尔体积膨胀系数,Hepler常数,和等压热膨胀系数的二元混合物哌嗪与水、甲醇和丙酮T= 293.15到328.15 K
卡齐穆罕默德·奥马尔
,1
Jean-Noel Jaubert,2
和
jave a Awan1
1学院的化学工程与技术、工程与技术学院,大学的旁遮普,拉合尔,巴基斯坦
2大学德洛林,法国巴黎des产业Chimiques Laboratoire反应et des精灵支持UMR CNRS (7274), 1 Grandville街,54000年法国南希,
文摘
3含哌嗪二元混合物的性质进行这项工作。在第一步,两个二元混合物的密度(哌嗪+甲醇)和(哌嗪+丙酮)测量的温度范围293.15到328.15 K和293.15到323.15 K,分别在大气压力通过使用鲁道夫研究分析密度计(DDM 2911)。哌嗪的浓度(哌嗪+甲醇)混合物的不同从0.6978到14.007摩尔/公斤,和哌嗪的浓度(哌嗪+丙酮)混合是不同的从0.3478到1.8834摩尔/公斤。另一方面,密度数据(哌嗪+水)混合物的温度范围从文学298.15到328.15 K。在第二个步骤中,3调查系统,表观摩尔体积( )和限制表观摩尔体积( )在无限稀释使用Redlich-Mayer方程计算。限制表观摩尔体积( )被用来研究solute-solvent和solute-solute交互的影响。温度依赖性的表观摩尔体积被用来估计表观摩尔扩展性,Hepler的常数 ,和等压热膨胀系数 。
1。介绍
信息解决方案的物理性质在广阔的范围内的溶质浓度在不同的温度下非常重要的物理化学过程(分离过程中,结晶、蒸发海水淡化,浪费水处理、环保、石油检索等)和自然环境1,2]。
非常相关的表观摩尔体积来确定分子相互作用(溶质,溶质,溶质溶剂,溶剂和溶剂)中发生的解决方案(3]。此外,明显在无限稀释摩尔体积的解决方案是有用的获取信息关于溶质溶剂和溶剂溶剂相互作用。然而,表观摩尔体积取决于力量的解决方案,可用于测定溶质,溶质相互作用[4- - - - - -6]。
哌嗪+水的热物理性质是重要的设计气体处理技术(7天然气)的治疗有大量的H2年代和炼厂废气的处理以及合成气NH的制造业3,解决哌嗪+水作为溶剂的去除酸性气体(二氧化碳和硫化氢)。公司的高效去除2从工业气体也可以由混合哌嗪等酒精2-amino-2-methyl-1-propanol [7,8),这表明哌嗪的酒精的解决方案在许多分离过程也很重要。作为另一个例子,o -和p-chlorobenzoic酸的分离的共晶混合物通常使用的混合物(哌嗪+甲醇)(9)作为溶剂。在化学过程中,存在哌嗪与原油产品,必须分开。在这种情况下,丙酮经典应用由于其较强的分子间相互作用与哌嗪酮相比,高分子量(10]。
总之,3二进制系统的热物理性质(哌嗪+水),(哌嗪+丙酮),(哌嗪+甲醇)参与许多分离过程,因此需要知道。因此,它是决定测量的密度(哌嗪+丙酮)和(哌嗪+甲醇)系统在293.15到328.1 K温度范围和293.15到323.15 K,分别,因为他们没有在公开文献。哌嗪不一的浓度从0.6978到14.007摩尔/公斤,从0.3478到1.8834摩尔/公斤甲醇和丙酮,分别。(哌嗪+水)的密度数据是取自文献298.15到328.15 K温度范围内的。(11]。3研究了双星系统的密度数据被用于计算表观摩尔体积的限制明显的摩尔体积,表观摩尔膨胀系数,Hepler常数,和等压热膨胀系数。
2。实验工作
2.1。材料
这项工作中所使用的化学物质是哌嗪(纯度≥99%),甲醇(≥99.4%),丙酮(≥99.8%)。他们提供的Sigma-Aldrich(德国)和使用没有任何进一步的净化或治疗。使用这些化学物质的纯度以及它们的来源和化学文摘号列在下表中1。去离子水已经准备在实验室通过alfa-pore机(WAP-4)。
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2.2。密度的测量
分析数字振动玻璃u形管密度计(ddm - 2911,鲁道夫)精度为0.05公斤/米3是用来测量2混合物的密度:哌嗪+甲醇和哌嗪+丙酮。使用密度计的示意图如图1。二元混合物是由使用缝匠肌重量分析重量平衡的不确定性±0.00029 g(相应的质量摩尔浓度的不确定性是±0.0004摩尔/公斤)。纯溶剂的密度与哌嗪及其混合测定在不同温度范围从298.15到333.15 K。仪器的校准是通过比较空气和水的密度在293.15 K和气压。空气通过吸入管提供了充满硅球以确保提供干燥的空气,和重蒸馏的水通过注射器注入密度计。硅球经常被加热到移除大气中的水分吸收。一旦校准,u形管密度计是用蒸馏水洗净,与丙酮和空气干燥。密度平均数据在本研究报告至少三分。消除气泡的样品,所有的解决方案都是通过使用一个通用超声波清洁用了30分钟。后,样本存储在瓶中,放入干燥器为10分钟适当的混合和沉降。 For each measurement, the tube was washed with water and dried with acetone. During the measurements, the air pump was always turned off to avoid irregularities due to vibrations.
表2显示了纯溶剂(甲醇和丙酮)的密度测量在这项研究中293.1 - -328.15 K温度范围内的值在文献中报道。平均偏差约0.03%是观察两组之间的数据,这表明我们的数据与之前是一致的测量密度,我们的设备是可靠的。
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3所示。结果与讨论
所有三个二元混合物的密度(哌嗪+水),(哌嗪+甲醇),(哌嗪+丙酮)哌嗪的质量摩尔浓度和温度的函数表3和绘制数据2- - - - - -4。实验覆盖了商业上重要的哌嗪浓度范围和水,甲醇,丙酮,即浓度在工业应用中是非常重要的,就像气体处理技术的设计,液液萃取和浸出。更具体地说,哌嗪的混合物+甲醇浓度范围为2.187 wt准备。30.978 wt %。%(0.6978摩尔/公斤到14.007摩尔/公斤)。同样,混合物的哌嗪+丙酮浓度范围从1.98 wt准备。% 9.86 wt. %(0.3478摩尔/公斤1.8834摩尔/公斤)。可以看出混合物的密度增加而增加哌嗪的浓度。然而,密度随温度的增加而减小。
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表观摩尔体积(26)( )(在米3/摩尔)哌嗪的计算密度的解决方案通过使用下面的方程给出: 在哪里米是哌嗪的质量摩尔浓度(摩尔/公斤),和密度(公斤/米3)解决方案的和纯溶剂,分别米是哌嗪的摩尔质量(公斤/摩尔)。表观摩尔体积( )所有的三个二元混合物(哌嗪+水),(哌嗪+甲醇),(哌嗪+丙酮)计算从方程(1)哌嗪质量摩尔浓度和温度的函数列在下表中4和绘制数据5- - - - - -7(用标记)。数据5- - - - - -7表明,值上升为每个二元混合物温度上升,强调整体的秩序结构改进或增加溶液的温度升高(27]。质量摩尔浓度的影响取决于研究的系统,也就是说,表观摩尔体积会增加,减少,或通过一个最大的进步。我们的数据与Redlich-Mayer方程(28]: 在哪里是限制哌嗪混合物和表观摩尔体积年代v和Bv是两个回归参数。数据6和7突出我们的数据是准确与这样一个简单的模型。相应的值 ,年代v,Bv列表在表5。从这个表中,值得注意的是,值上升与每个二元混合物的温度上升。也突出了(29日),这种行为特征的存在强烈的溶质与溶剂的相互作用,加强温度的上升。值得注意的是,这种行为也观察到许多系统。我们可以把(甲醇+乙酸甲酯)系统审核(30.),(甲醇+乙酸乙酯),(乙醇+乙酸甲酯)和(乙醇+乙酸乙酯)系统研究[29日),(甲醇+异丙醇)、(水杨酸甲酯+ DMSO)和(异羟肟酸+ DMSO)检查(31日]。的混合物的值上升按照以下顺序:(哌嗪+甲醇)<(哌嗪+水)<(哌嗪+丙酮),可于解释(29日)——一种增强实力的溶质溶剂相互作用。这种增强的结果增加了体积收缩。
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的值年代V和BV也列在表吗5。的年代V值为负(哌嗪+丙酮)和积极的(哌嗪+水)和(哌嗪+甲醇)系统在每一个温度。的年代V值为每一个双星系统随温度上升而减小。溶质,溶质的相互作用的强度增加每个系统按照以下顺序:(哌嗪+甲醇)>(哌嗪+水)>(哌嗪+丙酮)。溶质,溶质相互作用随温度的增加而减小每个二进制系统。的BV值为负(哌嗪+甲醇)和(哌嗪+水)混合物和积极的在每个温度(哌嗪+丙酮)的混合物。的BV值增加为每一个双星系统温度上升。消极的BV值显示增加溶质为混合物,溶质相互作用(哌嗪+水)和(哌嗪+甲醇)。积极的BV值表示强烈的溶质,溶质(哌嗪+丙酮)系统的交互。
对温度的依赖关系限制表观摩尔体积( )可以用下面的方程来表示26]: 在哪里一个,B,C经验参数和T是温度。限制明显摩尔扩展性( )可以通过区分情商。3)对温度:
( )每个二进制值列在下表中6这使溶质与溶剂的相互作用相关的重要信息(32]。表6描述,在每一个温度,( )价值观是积极的所有三个二进制系统和减少温度上升。
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根据Hepler的理论(33所谓Hepler的常数, ,可用于分类溶质分为两类,溶质能否作为建设者的结构或断路器的结构。如果值是正数,则溶质是有利的开发或制造的结构。相反,如果值是负的,则溶质将作为断路器结构。的值−−0.33,2.89,12.25−二元混合物,即(哌嗪+水),(哌嗪+甲醇),和(哌嗪+丙酮)。因此,断路器的哌嗪作为结构的解决方案。的证明Hepler常数对微观结构的影响讨论了文献[34]。
等压热膨胀系数, ,溶质的计算使用表观摩尔体积和明显在无限稀释摩尔扩展性数据:
等压热膨胀系数, ,也列在表吗6。更高的价值获得了丙酮,低价值的呢得到的水。
4所示。结论
在这工作,新的密度数据为2二元混合物(哌嗪+甲醇)和(哌嗪+丙酮)测量从293.15 K到328.15 K。发现的混合物的密度随温度的增加,但随浓度的增加而减小。同样的,值上升甲醇中的哌嗪浓度增加而降低丙酮。此外,表观摩尔体积( ),限制表观摩尔体积( ),表观摩尔扩展性( ),Hepler常数和等压热膨胀系数( )计算和报告工作。极限表观摩尔体积随温度增加,突显出强烈的溶质与溶剂的相互作用。积极的表观摩尔扩展性( )随着温度降低,这表明随着温度的上升而增加的交互的解决方案。负的助手的常数表明哌嗪作为结构断路器的溶剂。Redlich-Mayer方程用于关联的表观摩尔体积标准差,u (Vϕ)=±0.35×10−6摩尔/ m3。
命名法
| : | 表观摩尔体积 |
| : | 明显在无限稀释摩尔体积 |
| ρ: | 解决方案的密度 |
| : | 纯溶剂的密度 |
| 年代V: | 表观摩尔体积的经验参数 |
| BV: | 表观摩尔体积的经验参数 |
| : | 等压热膨胀系数 |
| : | 限制表观摩尔体积可扩展性 |
| 米: | 溶质的摩尔质量 |
| 米: | 溶质的质量摩尔浓度。 |
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
本研究进行了作者作为就业的一部分。因此,洛林旁遮普大学和大学是热烈的感谢。本文中描述的工作提出了2018 Chisa国际会议,2018年8月在布拉格(捷克共和国)。
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