Постановка задачи

Целью работы является изучение особых сольватационных свойств бинарных водно-органических смесей, в частности, подавления гидрофобного эффекта органическим сорастворителем и предпочтительной сольватации, в зависимости от природы и концентрации органического компонента на основе величин термодинамических функций сольватации углеводородов.

Анализ литературных данных показывает, что к настоящему моменту определены только энтальпии сольватации предельных углеводородов и бензола в некоторых водно-органических смесях, причем только в областях с низким содержанием воды. Информация по коэффициентам активности в этих системах либо полностью отсутствует, либо представлена отрывочными и недостоверными данными. Ни один из авторов не изучал экспериментально одновременно и энергии Гиббса, и энтальпии сольватации в водно-органических смесях.

В связи с этим, нами были поставлены следующие задачи:

– экспериментально определить коэффициенты активности н-октана, бензола и толуола в смесях воды с различными растворителями: тетрагидрофураном, ацетоном, ацетонитрилом, 1,4-диоксаном, ДМСО, N-метилформамидом, трет-бутанолом;

– экспериментально определить энтальпии растворения октана и толуола в смесях воды с тетрагидрофураном, ацетоном и ацетонитрилом, бензола в смесях воды с N- метилформамидом

– проанализировать вид зависимостей термодинамических функций от состава смеси и природы сорастворителя, а также соотношения энтальпий и энергий Гиббса сольватации;

– с помощью методов компьютерного моделирования рассчитать энергии образования полости в растворителе и взаимодействия растворенного вещества с растворителем в изученных средах для простых одноатомных частиц и сопоставить результаты с экспериментальными данными.

2. Экспериментальная часть

2.1 Реактивы

Список реактивов, использованных в работе, приведен в таблице 1.

Таблица 1. Реактивы, их чистота и источник

Реактив	Источник	Чистота
Бензол	Компонент-Реактив	0.998
Октан	Компонент-Реактив	0.97
Толуол	Компонент-Реактив	0.9985
Тетрагидрофуран	Компонент-Реактив	0.99
Ацетонитрил	JT Baker	0.999
Ацетон	Компонент-Реактив	0.9985
Диметилсульфоксид	Компонент-Реактив	0.998
1,4-Диоксан	Компонент-Реактив	0.995
Трет-бутанол	Компонент-Реактив	0.998
N-метилформамид	Sigma-Aldrich	0.99
Вода	Деионизированная (Водолей)	–

Диметилсульфоксид был дополнительно очищен от примесей диметилсульфида, диметилсульфона и воды по стандартной методике [71]. ДМСО кипятили с оксидом кальция, а затем с гидридом кальция и отгоняли при пониженном давлении. Так как ДМСО очень гигроскопичен, чистый растворитель хранился над молекулярными ситами 4Å. Тетрагидрофуран очищали от примесей пероксидов и воды [71], сначала выдерживая в течение двух дней над гидроксидом калия для устранения перекисей, а затем, после отрицательной йодной пробы, перегоняли над металлическим натрием. Трет-бутанол был осушен с помощью молекулярных сит 4Å.

Остальные реактивы не подвергались дополнительной очистке. Площадь пиков примесей на хроматограммах не превышала 1% от площади пика исследуемого вещества, либо пики отсутствовали вовсе. Отсутствие значительных количеств воды во всех реактивах, кроме N-метилформамида и ацетона, было подтверждено кулонометрическим титрованием по Карлу-Фишеру, а в N-метилформамиде и ацетоне – с помощью ИК-спектроскопии.