Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Январь » 13 » Влияние концентрации спирта на структуру СР. “Разупорядоченная фаза”.
16:16
Влияние концентрации спирта на структуру СР. “Разупорядоченная фаза”.

   Как мы уже отметили ранее, изучение смешанных растворителей важно, в том числе, по причине корректировки свойств СР для достижения заданных условий протекания процессов. Чаще всего требуется определить растворимость органического (или иного малополярного) соединения в смеси воды и второго компонента СР. Возможна обратная задача, подобрать минимальную добавку органического компонента (например, спирта) к воде, обеспечивающую необходимую растворимость конкретного органического соединения в СР при данных условиях (температура, давление и пр.).

   Для решения этих и многих других задач исследуют тройные системы, в которых два компонента это вода и спирт, а третий компонент – малополярный неэлектролит. Неэлектролит является своего рода, маркером, указывающем на полярность СР, на количество свободных полостей структуры, наличие и свойства ассоциатов и пр.

   Наиболее простые исследования предусматривают использование низших алифатических спиртов и инертных газов (в качестве малополярного электролита). Молекула инертного газа имеет небольшие размеры, сферическую форму и при этом почти абсолютно неполярная. Использование других малополярных неэлектролитов (например, фуллерены, металлоорганические соединения, алканы, арены и пр.) может быть осложнено наличием устойчивых сольватных комплексов и др. вариантов специфических взаимодействий.

   В области низких концентраций влияние добавки спирта к воде сводится (в основном) к гидрофобной гидратации. Под гидрофобной гидратацией принято понимать смещение равновесия в растворе в сторону попадания молекул воды из полостей в каркас, ассоциированный водородными связями.

   По мере заполнения всех свободных полостей воды молекулами спирта происходит вытеснение свободных молекул воды из полостей (“льдоподобной фазы”) в каркас. При заполнении всех полостей молекулами спирта начинается образование участков насыщенных молекулами спирта, что приводит к разрушению каркаса из молекул воды, ассоциированных трехмерной сеткой водородных связей. Начинается переход к структуре спирта.

   Достаточно широкая промежуточная область состава СР, при переходе от структуры воды к структуре спирта, может быть описана процессом образования “разупорядоченной фазы”. “Разупорядоченная фаза” – это промежуточные области (между более плотными глобулами) имеющие низкую плотность упаковки молекул растворителя. В связи с одновременным наличием в “разупорядоченной фазе” молекул воды и молекул спирта, там не может быть реализована ни трехмерная сетка водородных связей воды, ни цепочечно-циклическая структура спирта. Это приводит к низкой плотности упаковки и высокой подвижности молекул в “разупорядоченной фазе”. В ходе процесса растворения любого соединения, проникновение малополярных (неполярных) или просто крупных молекул (ВМС, полимеры) в растворитель вначале происходит именно в “разупорядоченную фазу”.

   “Разупорядоченная фаза” заполняет прослойки между глобулами, имеющими структуру воды. В глобулах сохраняется трехмерной сетки водородных связей. Пустоты структуры воды в глобулах так же занимают молекулы спирта и некоторое количество растворенного малополярного неэлектролита. При повышении концентрации спирта происходит увеличение толщины прослоек “разупорядоченной фазы” и уменьшение размеров и количества глобул. При достижении определенной концентрации спирта глобулы растворяются полностью и начинается быстрый переход от структуры “разупорядоченной фазы” к структуре спирта. Это сопровождается небольшим увеличением плотности упаковки молекул и образованием упорядоченных цепочечно-циклических ассоциатов из молекул спирта. Данный процесс перехода обычно сопровождается небольшим снижением растворимости малополярных неэлектролитов в СР. Поэтому, например, бетулин имеет максимум растворимости в водно-этанольных СР при содержании этанола около 86-92% массовых при большинстве температур. Большая концентрация спирта приводит к небольшому увеличению плотности упаковки молекул, что препятствует проникновению крупных малополярных молекул бетулина в структуру растворителя.

   В следующий раз мы подробнее осветим вопросы структуры СР на конкретных примерах.

Категория: Физическая химия растворов | Просмотров: 525 | Добавил: Chemadm | Теги: водно-органические растворители, раствор спирта, строение растворов | Рейтинг: 5.0/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]