Плотность тригексилтетрадецилфосфонийбис{(трифторметил)сульфонил}амида и его растворовв ацетонитриле Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 541.133

E.H. Короткова, Ю.М. Артемкина, Н.М. Кузнецов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ПЛОТНОСТЬ ТРИГЕКСИЛТЕТРАДЕЦИЛФОСФОНИЙ

БИС{(ТРИФТОРМЕТИЛ)}СУЛЬФОНИЛ}АМИДА И ЕГО РАСТВОРОВ В АЦЕТОНИТРИЛЕ

В интервале температур 20 - 60 °С пикнометрическим методом измерена плотность ионной жидкости тригексилтетрадецилфосфоний бис{(трифторметил)}сульфонил}амида и ее растворов в ацетонитриле. Построены зависимости плотности тригексилтетрадецилфосфоний бис{(трифторметил)}сульфонил}амида и ее растворов в ацетонитриле от температуры и установлены аналитические зависимости от температуры и концентрации.

Исследованная в работе ионная жидкость была синтезирована в Королевском университете Белфаста (Северная Ирландия). Химическая формула исследованной ИЖ приведена на рис. 1.

Рис. 1. Химическая формула тригексилтетрадецилфосфоний бис{(трифторметил)}сульфонил}амида ([Р66614] [№1"2])

В ходе работы при температурах 20, 30, 40, 50, 60С была измерена плотность ионной жидкости (ИЖ) тригексилтетрадецилфосфоний бис{(три-фторметил)}сульфонил}амида ([Р66614][№Г2]) и ее растворов в ацетонитриле.

Измерение плотности проводилось пикнометрическим методом. Калибровка пикнометра, рис. 2, осуществлялась следующим образом:

1. Пикнометр тщательно промывали моющими растворами и дистиллированной водой. После этого его высушивали в сушильном шкафу при 110 ± 10 °С не менее 30 мин, вынимали из электропечи, выдерживали при комнатной температуре не менее 30 мин и взвешивали.

Затем пикнометр снова помещали в сушильный шкаф и выдерживали при той же температуре не менее 15 мин, вынимали из шкафа, выдерживали

в помещении не менее 30 мин и взвешивали. Разность между результатами двух взвешиваний каждого пикнометра не превышала 1 • 10"4 г .

2. Пикнометр заполняли при помощи шприца свежекипяченой охлажденной до комнатной температуры дистиллированной водой немного выше отметки на его шейке и закрывали пробкой, помещали в стакан с водой так, чтобы вода покрывала заполненную часть пикнометра и опускали стакан в термостат. Пикнометр выдерживали в термостате при (20,00 ± 0,05) °С в течение 30 мин.

Рис. 2. Схема пикнометра для определения плотности

rjvjt

Температуру воды контролировали термометром с ценой деления 0,05 °С, опущенным в термостат.

3. Пикнометр вынимали из термостата, доводили при помощи шприца и фильтровальной бумаги уровень воды до отметки на его шейке (по верхнему краю мениска). Внутреннюю поверхность шейки пикнометра выше отметки тщательно вытирали фильтровальной бумагой, не касаясь уровня воды в пикнометре, вытирали снаружи досуха полотенцем и оставляли в витрине весов не менее 20 мин. После этого пикнометр взвешивали. Опыт повторяли не менее трех раз. За значение массы принимали среднее арифметическое результатов всех взвешиваний.

Результаты измерений плотности исследуемой ионной жидкости и ее ацетонитрильных растворов приведены в таблицах 1,2.

Табл. 1. Плотности [Р66614][№1"2] при температурах 20 - 60 °С

СС ё, г/см

ИЖ-У1

20 1,0705

30 1,0625

40 1,0545

50 1,0465

60 1,0385

Табл. 2. Плотность растворов [Р66614] [№1"2] в ацетонитриле в интервале температур 20 - 60 °С

т, моль/кг растворителя ё, г/см3

20 °С 30 °С 40 °С 50 °С 60 °С

19,36 1,0471 1,0391 1,0311 1,0231 1,0151

12,43 1,0288 1,0203 1,0118 1,0033 0,9948

7,212 1,0161 1,0075 0,9989 0,9903 0,9817

4,975 1,0055 0,9967 0,9879 0,9791 0,9703

3,712 0,9958 0,9868 0,9778 0,9688 0,9598

2,889 0,9869 0,9779 0,9689 0,9599 0,9509

2,325 0,9760 0,9670 0,9580 0,9490 0,9400

1,868 0,9682 0,9592 0,9502 0,9412 0,9322

1,542 0,9558 0,9468 0,9378 0,9288 0,9198

1,295 0,9500 0,9400 0,9300 0,9200 0,9100

1,074 0,9375 0,9275 0,9175 0,9075 0,8975

0,9046 0,9248 0,9148 0,9048 0,8948 0,8848

0,7736 0,9141 0,9041 0,8941 0,8841 0,8741

0,6628 0,9057 0,8957 0,8857 0,8757 0,8657

0,5646 0,8951 0,8851 0,8751 0,8651 0,8551

0,4808 0,8843 0,8743 0,8643 0,8543 0,8443

0,4145 0,8740 0,8630 0,8520 0,8410 0,8300

0,3555 0,8649 0,8539 0,8429 0,8319 0,8209

0,3001 0,8552 0,8442 0,8332 0,8222 0,8112

0,2556 0,8470 0,8360 0,8250 0,8140 0,8030

0,2169 0,8396 0,8286 0,8176 0,8066 0,7956

0,1217 0,8168 0,8058 0,7948 0,7838 0,7728

0,0504 0,7979 0,7869 0,7759 0,7649 0,7539

0,0118 0,7870 0,7760 0,7650 0,7540 0,7430

На основании полученных данных построены зависимости плотности тригексилтетрадецилфосфоний бис{(трифторметил)}сульфонил}амида и ее растворов в ацетонитриле от температуры (рис. 3,4).

Рис. 3. Зависимость плотности [Р66614][№1"2] от температуры

Рис. 4. Зависимость плотности растворов [Р66614] [№1"2] в ацетонитриле от температуры; значения концентраций (моль/кг) указаны на графике

На основании полученных данных были установлены аналитические уравнения зависимости плотности ИЖ [Р66614][№Г2] и ее растворов в ацетонитриле от температуры.

Аналитическое уравнение зависимости плотности [Р66614][№Г2] от температуры:

а = 1,0865 - 8,000-10-4 1 . Полученные уравнения зависимости плотности от температуры для ацетонитрильных растворов [Р66614][№Г2] приведены в таблице 3.

Табл. 3. Зависимости плотностей растворов [Р66614][№1"2] в ацетонитриле от температуры для всех исследуемых концентраций

т, моль/кг растворителя Зависимости

19,36 а= 1,0631- 8,000-10-4г

7,212 а= 1,0333- 8,600-10-4г

4,975 а= 1,0231- 8,800'10-4г

2,889 а= 1,0049- 9,000 10-41

1,868 а= 0,9862 - 9,000-Ю-41

1,542 а= 0,9738- 9,000-Ю-^

1,074 а= 0,9575 - 10,000-10-41

0,5646 а= 0,9151 - 10,000-10^4

0,1217 а= 0,8388 - 11,000-10^4

Плотность исследуемой ИЖ, а также ее ацетонитрильных растворов практически линейно уменьшается при повышении температуры в интервале 20 - 60 оС.

Работа выполнена в рамках Государственного задания ВУЗам на 2012 год, проект № 3.4487.2012 «Сравнительное изучение электрохимических и электромагнитных свойств растворов электролитов и ионных жидкостей».

УДК 541.133

Д.А. Танасюк, В.И. Ермаков

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

НЕТРИВИАЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ И ВОДНО-АЦЕТОНОВЫХ РАСТВОРОВ KCl В ИНТЕРВАЛЕ НИЗКИХ ЕГО КОНЦЕНТРАЦИЙ (1 -10) П^М.

Рассмотрено влияние органического компонента на электропроводность водных растворов с малой концентрацией электролита или в его отсутствие.

Собственная электропроводность водно-органических растворов и растворов в них электролитов малых концентраций представляет собой малоисследованную область, имеющую значительный теоретический и практический интерес. В настоящей работе исследована электропроводность смесей вода-ацетон и растворов в них электролита KCl, концентрация которого изменялась в узком интервале (1-10)-10-6М Состав смешанного растворителя соответствовал отношениям вода/ацетон 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80 объемных процентов.

Методика эксперимента

Измерения выполнялись на двух частоте 1 кГц на классическом мостовом кондуктометре типа LKB - Type 3216B. Растворы готовились в два этапа. Сначала были получены водные растворы KCl указанных концентраций, которые затем смешивались с соответствующим объемом ацетона.

Все измерения проводились при температуре 25оС. Поскольку при этом температура в помещении лаборатории была в районе 20оС, то при заполнении ячейки исследуемым раствором отсчет магазина сопротивлений производился несколько раз до достижения постоянного значения. Кроме того известно, что для слабо проводящих растворов значение константы ячейки резко зависит от интервала измеряемой удельной проводимости раствора. Поэтому расчет удельной ЭП выполнялся с учетом такого значения константы ячейки, которое отвечало наименьшему отличию сопротивлений (проводимостей) для измеряемого и эталонного растворов.

Результаты измерений

На рис. 1а приведена зависимость удельной электропроводности: водного раствора (без ацетона) от концентрации KCl, построенная по дан-