Определение дипольного момента в разбавленных растворах (метод Дебая). Щербаченко Л.А - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГУ | Иркутск

Составители: 

Рубрика: 

11
Введя большие доли
1
1
12
N
f
NN
=
+
и
2
1
12
N
f
NN
=
+
выражение (11) можно
записать в виде,
2
1122
1122
14
233
A
MfMf
Nff
KT
εµ
παα
ερ

−+
=++

+

(12)
где
1
M
- молекулярный вес растворителя,
2
M
- молекулярный вес
растворенного вещества;
ρ
- плотность;
- число Авогадро. Формулу (12)
можно записать в виде
121122
PfPfP
=+, (13)
где
1122
12
1
2
MfMf
P
ε
ερ
−+
=
+
- молярная поляризация раствора
2
11
11
2
11
41
32
A
nM
PN
n
πα
ρ
−
==
+
- молярная поляризация растворителя, численно
равная молекулярной рефракции растворителя;
1
n
- показатель
преломления растворителя;
1
ρ
- плотность растворителя;
222
22
22
2
22
414
33233
AA
nM
PNN
KTnKT
µµ
παπ
ρ

−
=+=+

+

- молярная поляризация
растворенного вещества.
Так как поляризация раствора
12
P
определяется непосредственно из
экспериментальных значений диэлектрической проницаемости и
плотности растворов, а поляризация растворителя
1
P
- показателя
преломления и плотности растворителя и мольной доли
1
f
и
2
f
известны,
то, используя формулу (13), можно рассчитывать значение молекулярной
поляризации растворенного вещества:
121
21
2
PP
PP
f
−
=+
(16)
Величина
2
P
, как правило, растет с уменьшением концентрации
растворенного вещества.
Для исключения эффекта остаточного взаимодействия между
молекулами растворенного вещества
2
P
экстраполирует до нулевой
концентрации (
2
0
f
=
) и находят значение молекулярной поляризации при
бесконечном разбавлении:
22
121
221
00
2
limlim
ff
PP
PPP
f
∞
→→

−
==+


(17)
Зная величину
2
P
∞
, можно определить значение ориентационной
поляризации растворенного вещества:
2220
ор
PPP
∞
=− при
2
12
20
2
12
1
2
nM
P
n
ρ
−
=
+
(18)
молекулярной рефракции растворенного вещества, где
2
n
- показатель
преломленного вещества;
2
ρ
- плотность растворенного вещества.
Тогда дипольный момент можно вычислить по формуле
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                                                      N1              N2
                   Введя большие доли f1 =                   и f1 =          выражение (11) можно
                                                    N1 + N 2        N1 + N 2
            записать в виде,
             ε − 1 M 1 f1 + M 2 f 2 4                        µ2 
                                   = π N A  f1α1 + f 2α 2 +      (12)
            ε +2          ρ         3                       3KT 
            где M 1 - молекулярный вес растворителя, M 2 - молекулярный вес
            растворенного вещества; ρ - плотность; N a - число Авогадро. Формулу (12)
            можно записать в виде
            P12 = f1 P1 + f 2 P2 ,                                       (13)
                        ε − 1 M 1 f1 + M 2 f 2
            где P12 =                          - молярная поляризация раствора
                        ε +2         ρ
                 4          n2 − 1 M1
             P1 = π N Aα1 = 12        - молярная поляризация растворителя, численно
                 3         n1 + 2 ρ1
            равная молекулярной рефракции растворителя; n1 - показатель
            преломления растворителя; ρ1 - плотность растворителя;
                 4              µ2     n22 − 1 M 2 4        µ2
             P2 = π N A  α 2 +         =          +  π N       - молярная поляризация
                                        n2 + 2 ρ 2 3
                                           2               A
                 3             3KT                          3KT
            растворенного вещества.
                  Так как поляризация раствора P12 определяется непосредственно из
            экспериментальных значений диэлектрической проницаемости и
            плотности растворов, а поляризация растворителя P1 - показателя
            преломления и плотности растворителя и мольной доли f1 и f 2 известны,
            то, используя формулу (13), можно рассчитывать значение молекулярной
            поляризации растворенного вещества:
                           P12 − P1
                    P2 =            + P1                                 (16)
                              f2
            Величина P2 , как правило, растет с уменьшением концентрации
            растворенного вещества.
                 Для исключения эффекта остаточного взаимодействия между
            молекулами растворенного вещества P2 экстраполирует до нулевой
            концентрации ( f 2 = 0 ) и находят значение молекулярной поляризации при
            бесконечном разбавлении:
                                          P −P    
                   P2 ∞ = lim P2 = lim  12 1 + P1          (17)
                          f 2 →0   f 2 →0
                                            f 2   
                   Зная величину P2 ∞ , можно определить значение ориентационной
                                                                                   n12 − 1 M 2
            поляризации растворенного вещества: P2ор = P2∞ − P20 при P20 =                       (18)
                                                                                   n12 + 2 ρ 2
            молекулярной рефракции растворенного вещества, где n2 - показатель
            преломленного вещества; ρ 2 - плотность растворенного вещества.
                 Тогда дипольный момент можно вычислить по формуле


                                                                                                   11
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Страницы