為提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)低級(jí)直鏈醇分子橫截面積測定結(jié)果的準(zhǔn)確性,本研究通過最大氣泡法,以Szyszkowski公式為擬合方程,在所設(shè)定的4個(gè)濃度區(qū)間內(nèi)對(duì)各種低級(jí)直鏈醇的分子橫截面積進(jìn)行系統(tǒng)化研究,從而確定了不同醇適用該法的大致濃度區(qū)間,同時(shí)討論了直鏈醇碳鏈長度、濃度與醇分子表面吸附行為3者之間的內(nèi)在聯(lián)系。 

【文章來源】：化學(xué)教育(中英文). 2020,41(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

各種低級(jí)直鏈醇在不同濃度區(qū)間的σ～c曲線圖

對(duì)于每個(gè)濃度區(qū)間內(nèi)的最長碳鏈醇來講,可能由于其濃度接近于飽和,且其分子結(jié)構(gòu)決定其表面活性作用較強(qiáng),因而界面相內(nèi)溶質(zhì)分子間作用變得復(fù)雜,導(dǎo)致實(shí)際吸附行為與理想狀態(tài)產(chǎn)生了較大偏差,則擬合方程中所得各參數(shù)與理論值(或文獻(xiàn)值)之間就會(huì)存在很大出入。反之,最短碳鏈醇擬合方程所獲得參數(shù)似乎理應(yīng)最為理想,然而事實(shí)卻并非如此。在有據(jù)可考的兩個(gè)濃度區(qū)間內(nèi),即5～40 mol·m-3中的丙醇、0.5～8 mol·m-3中的戊醇,P2都或多或少有所偏離,且S0偏離理論值的程度更大。這一事實(shí)顯然與以往的研究分析[1-2]完全相反。為解釋這一反常的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),我們不妨從低級(jí)直鏈醇水溶液在相界面的實(shí)際吸附行為入手。Fomina E S.等[8]已研究證明脂肪醇分子受氫鍵、疏水作用和分子間范德華力的影響,在溶液表面的定向排列并不是完全垂直于液面的理想狀態(tài)(圖2(a)),而是呈一定角度的傾斜(圖2(b))。VollhardtD等[9]關(guān)于十二烷基磺酸鈉/十二醇混合溶液表面單分子層結(jié)構(gòu)的X-ray衍射研究也證明了這一點(diǎn)。因此,在短鏈醇處于極低的濃度區(qū)間內(nèi)時(shí),由于醇與溶劑水之間的氫鍵作用較強(qiáng),疏水作用較弱,其分子排列的傾角θ偏小,呈躺伏或半躺在溶液表面的狀態(tài),通過擬合公式外推所計(jì)算的Γ∞自然就會(huì)偏小,從而導(dǎo)致S0偏大。由表2中數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn),每一濃度區(qū)間內(nèi)碳鏈最短、親水作用最強(qiáng)的醇,其S0的計(jì)算結(jié)果不僅皆偏大,且隨碳鏈增長還有增大的趨勢(4.00～8.36×10-19 m2),大概是其分子在表面傾斜的排列狀態(tài)和分子長度增加共同作用的結(jié)果。因此,低級(jí)直鏈醇S0的測定并不是濃度越低越趨近于理論值,一方面受低濃度下溶液表面醇分子的排列狀態(tài)的影響,另一方面也受限于表面張力儀的測量精度(因?yàn)楸砻婊钚匀醯拇荚诘蜐舛葧r(shí),表面張力變化小)。對(duì)短碳鏈醇而言,隨著醇濃度的增大,進(jìn)入表面層醇分子數(shù)目的增多,這種相互之間“位阻”作用會(huì)對(duì)醇分子原有的“自由”狀態(tài)有所制約,導(dǎo)致θ角增大趨近于90°,因而S0的測定值會(huì)逐漸趨于理論值。4 結(jié)論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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