ВЯЗКОСТЬ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ МОНО-, ДИ- И ТРИЭТИЛЕНГЛИКОЛЕЙ
Аннотация
Целью данного исследования является анализ изменения структуры комплексов в водных растворах низкомолекулярных гликолей в зависимости от состава смеси. Были проведены измерения динамической вязкости водных растворов низкомолекулярных гликолей (моно-, ди- и триэтиленгликоля) во всем концентрационном диапазоне при температуре 25 °С и атмосферном давлении. Предложена новая концентрационная шкала для общего описания концентрационных зависимостей вязкости. На основе экспериментальных данных рассчитана избыточная вязкость. Для водного раствора моноэтиленгликоля избыточная вязкость отрицательна во всем концентрационном диапазоне. Показано, что для водного раствора диэтиленгликоля избыточная вязкость отрицательна в диапазоне от 0 до 20 мол.% и становится положительной в области, богатой диэтиленгликолем. В случае раствора триэтиленгликоль-вода избыточная вязкость отрицательна в интервале от 0 до 10 мол.%. Был рассчитан параметр Грюнберга-Ниссана. Было установлено соответствие между характером изменения параметра Грюнберга-Ниссана и динамикой комплексообразования в зависимости от концентрации раствора на основании опубликованных в литературе параметров водородных связей. Показано, что из концентрационной зависимости параметра Грюнберга-Ниссана можно выделить области концентрации, на границе которых происходит изменение характера взаимодействия между водой и молекулами гликоля.
<span style="opacity: 0;"> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . </span>
Литература
Sun T., Teja A.S. Density, viscosity, and thermal conductivity of aqueous ethylene, diethylene, and triethylene glycol mixtures between 290 and 450 k. J. Chem. Eng. Data. 2003. V. 48. P. 198−202. DOI: 10.1021/je025610o.
Tsierkezos N.G., Molinou I.E. Transport properties of 2:2 symmetrical electrolytes in (water + ethylene glycol) binary mixtures at T = 293.15 K. J. Chem. Thermodyn. 2006. V. 38. P. 1422–1431. DOI: 10.1016/j.jct.2006.01.011.
Palaiologou M.M., Arianas G.K., Tsierkezos N.G. Thermodynamic investigation of dimethyl sulfoxide binary mixtures at 293.15 and 313.15 k. J. Solution Chem. 2006. V. 35. P. 1551-1565. DOI: 10.1007/s10953-006-9082-5.
Pires R.M., Costa H.F., Ferreira A.G.M., Fonseca I.M.A. Viscosity and density of water+ethyl acetate+ethanol mixtures at 298.15 and 318.15 k and atmospheric pressure. J. Chem. Eng. Data. 2007. V. 52. P. 1240-1245. DOI: 10.1021/je600565m.
Wang Q., Keffer D.J., Deng S., Mays J. structure and diffusion in cross-linked and sulfonated poly(1,3-cyclohexadiene)/polyethylene glycol-based proton exchange membranes. J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. P. 4901−4912. DOI: 10.1021/jp309793z.
Sun C., Ritchie J.E. Star-shaped mepegn polymers as H+ conducting electrolytes. J. Phys. Chem. B. 2011. V. 115. P. 8381−8389. DOI: 10.1021/jp1112153.
Davletbaeva I.M., Emelina O.Y., Vorotyntsev I.V., Davletbaev R.S., Grebennikova E.S., Petukhov A.N., Akhmetshina A.I., Sazanova T.S., Loskutov V.V. Synthesis and properties of novel polyurethanes based on amino ethers of boric acid for gas separation membranes. RSC Adv. 2015. V. 5. P. 65674–65683. DOI: 10.1039/c5ra11417a.
Ye C.W., Li J. Density, viscosity, and surface tension of n-octanol-phosphoric acid solutions in a temperature range 293.15–333.15 K. Russ. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 86. P. 1515-1521. DOI: 10.1134/S003602441.
Li H., Zhou J., Chen X.S. Density and viscosity of 1,7-dibromoheptane-ethanol solutions in a temperature range 288–323 K. Russ. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 86. P. 1522-1525. DOI: 10.1134/S0036024412100111.
Krest’yaninov M.A., Titova A.G., Zaichikov A.M. Intra- and in-termolecular hydrogen bonds in ethylene glycol, monoethanolamine, and ethylenediamine. Russ. J. Phys. Chem. 2014. V. 88. P. 2114-2120. DOI: 10.1134/S0036024414120164.
Jindal A., Vasudevan S. Conformation of ethylene glycol in the liquid state: intra- versus intermolecular interactions. J. Phys. Chem. B. 2017. V. 121. P. 5595-5600. DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b02853.
Petterson K.A., Stein R.S., Drake M.D., Roberts J.D. An NMR investigation of the importance of intramolecular hydrogen bonding in determining the conformational equi-librium of ethylene glycol in solution. Magn. Reson. Chem. 2005. V. 43. P. 225–230. DOI: 10.1002/mrc.1512.
Egorov G.I., Makarov D.M., Kolker A.M. Volumetric properties of the water-ethylene glycol mixtures in the temperature range 278–333.15 K at atmospheric pressure. Russ. J. Gen. Chem. 2010. V. 80. P. 1577-1585. DOI: 10.1134/S107036321.
Bhanupriya, Rajwade R.P., Pande R. Densities, refractive indices and excess properties of n-p-tolylbenzohydroxamic acid in dimethyl sulfoxide at 298.15 to 313.15 k. J. Solution Chem. 2009. V. 38. P. 1173-1181. DOI: 10.1007/s10953-009-9437-9.
Zarei H.A., Iloukhani H. Excess molar enthalpies of methyl isobutyl ketone (MIBK) with alkan-1-ols (C1–C6) and their correlations at 298.15 K. Thermochim. Acta. 2005. V. 427. P. 201-205. DOI: 10.1016/j.tca.2004.09.012.
Ali A., Nain A.A.K., Hyder S. Molecular Interactions in Formamide + Isomeric Butanols: An Ultrasonic and Volumetric Study. J. Solution Chem. 2003. V. 32. P. 865-877. DOI: 10.1023/B:JOSL.0000013430.02702.
Kaiser A., Ritter M., Nazmutdinov R., Probst M. Hy-drogen bonding and dielectric spectra of ethylene gly-col−water mixtures from molecular dynamics simulations. J. Phys. Chem. B. 2016. V. 120. P. 10515−10523. DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b05236.
Kumar R. M., Baskar P., Balamurugan K., Sumitesh S., Subramanian V. On the perturbation of the H-bonding interaction in ethylene glycol clusters upon hydration. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 116. P. 4239-4247. DOI: 10.1021/jp300693r.
Rodnikova M.N., Chumaevskii N.A., Troitskii V.M., Kayumova D.B. Structure of liquid ethylene glycol. Russ. J. Phys. Chem. 2006. V. 80. P. 826-830. DOI: 10.1134/S0036024406050293.
Saiz L., Padro J.A., Guardia E. Structure of liquid ethylene glycol: A molecular dynamics simulation study with different force fields. J. Chem. Phys. 2001. V. 114. P. 3187-3189. DOI: 10.1063/1.1340605.
McDonnell M.T., Xu H., Keffer D.J. Ab initio molecular dynamics simulations of an excess proton in a triethylene glycol−water solution: solvation structure, mechanism, and kinetics. J. Phys. Chem. B. 2016. V. 120. P. 5223–5242. DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b02445.
Guettari M., Gharbi A. A correspondence between Grunberg–Nissan constant d′ and complex varieties in wa-ter/methanol mixture. Phys. Chem. Liq. 2011. V. 49. P. 459-469. DOI: 10.1080/00319101003646546.
Herráez J.V., Belda R., Díez O., Herráez V. An equa-tion for the correlation of viscosities of binary mixtures. J. Solution Chem. 2008. V. 37. P. 233. DOI: 10.1007/s10953-007-9226-2.
Marczak W., Adamczyk N., Łężniak M. Viscosity of associated mixtures approximated by the Grunberg-Nissan model. Int. J. Thermophys. 2012. V. 33. P. 680-691. DOI: 10.1007/s10765-011-1100-1.
Messaâdi A., Ouerfelli N., Das D., Hamda H., Hamzaoui A.H. Correspondence between Grunberg–Nissan, Arrhenius and Jouyban–acree parameters for viscosity of isobutyric acid+water binary mixtures from 302.15 to 313.15 K. J. Solution Chem. 2012. V. 41. P. 2186-2208. DOI: 10.1007/s10953-012-9931-3.
