ТЕРМОДИНАМИКА ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ ЖИДКОСТЬ–ГАЗ В СИСТЕМЕ ДИИЗОПРОПИЛСУЛЬФОКСИД–ВОДА
Аннотация
Измерено давление насыщенного пара водных растворов диизопропилсульфоксида различных концентраций при температурах 303,15 и 308,15 К. Показано, что общее давление насыщенного пара увеличивается с уменьшением концентрации диизопропилсульфоксида в растворе и с повышением температуры. Как и в случаях водных растворов диэтилсульфоксида и дипропилсульфоксида, наблюдается отрицательное отклонение от закона Рауля, что подтверждает ассоциирующие свойства диизопропилсульфоксида. На основании полученных результатов рассчитаны парциальные давления и коэффициенты активностей диизопропилсульфоксида и воды, а также избыточная энергия Гиббса их смешения. Показано, что избыточная энергия Гиббса смешения отрицательна и достигает своего минимального значения при мольной доле диизопропилсульфоксида равной 0,38. Полученные данные избыточной энергии Гиббса смешения диизопропилсульфоксида и воды обработаны с помощью уравнения Редлиха–Кистера. Также установлено, что взаимодействие между молекулами диизопропилсульфоксида и воды сильнее, чем в системе диэтилсульфоксид+вода, и слабее, чем в системе дипропилсульфоксид+вода. Этот факт можно объяснить усилением электронодонорной способности алкильной группы с увеличением длины углеводородной цепи, что увеличивает реакционную способность атома кислорода сульфоксидной группы. В итоге при переходе от диэтилсульфоксида к диизопропилсульфоксиду или дипропилсульфоксиду способность их молекул к взаимодействию с молекулами воды с образованием водородных связей увеличивается. Вместе с тем, уменьшение гидрофобных эффектов и дисперсионных сил между молекулами диизопропилсульфоксида с разветвленной углеводородной цепью приводит к ослаблению взаимодействия между молекулами в системе диизопропилсульфоксид+вода по сравнению с системой дипропилсульфоксид+вода, что также наблюдается экспериментально.
Для цитирования:
Григорян Г.С., Саркисян А.Р. Термодинамика фазовых равновесий жидкость–газ в системе диизопропилсульфоксид–вода. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 1. С. 67-73. DOI: 10.6060/ivkkt.20246701.6933.
Литература
Grigoryan K., Zatikyan A., Shilajyan H. Effect of Monovalent Ions on the Thermal Stability of Bovine Serum Albumin in Dimethylsulfoxide Aqueous Solutions. Spectroscopic approach. J. Biomol. Struct. Dyn. 2021. V. 39. N 6. P. 2284-2288. DOI: 10.1080/07391102.2020.1743759.
Aznauryan M.G., Markarian S.A. Properties of DNA + Dipropylsulfoxide or Dibutylsulfoxide + Water Ternary So-lutions. J. Solution Chem. 2010. V. 39. P. 43-50. DOI: 10.1007/s10953-009-9481-5.
Gabrielyan L.S. FTIR and ab Initio Studies of Diisopropyl-sulfoxide and its Solutions. J. Solution Chem. 2017. V. 46. P. 759-776. DOI: 10.1007/s10953-017-0600-4.
Wallace V.M., Dhumal N.R., Zehentbauer F.M., Kim H.J., Kiefer J. Revisiting the Aqueous Solutions of Dime-thyl Sulfoxide by Spectroscopy in the Mid- and Near-Infrared: Experiments and Car-Parrinello Simulations. J. Phys. Chem. B. 2015. V. 119. N 46. P. 14780-14789. DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b09196.
Ghazoyan H.H., Markarian S.A. Densities and Thermo-chemical Properties of Dimethylsulfone in Dimethylsulfoxide and Dimethylsulfoxide/Water Equimolar Mixture. J. Mol. Liq. 2013. V. 183. P. 85-88. DOI: 10.1016/j.molliq.2013. 04.010.
Chaban V.V. Force Field Development and Simulations of Senior Dialkylsulfoxides. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. P. 10507–10515. DOI: 10.1039/C5CP08006A.
Gabrielyan L.S., Markaryan Sh.A. Dielectric Relaxation Spectroscopy Study of the Structure and Dynamics of Dialkyl Sulfoxide Solutions. Russ. J. Phys. Chem. A. 2018. V. 92. N 2. P. 205-213. DOI: 10.1134/S0036024418020073.
Senent M.L., Dalbouha S., Cuisset A., Sadovski D. Theoretical Spectroscopic Characterization at Low Temperatures of Dimethyl Sulfoxide: The Role of Anharmonicity. J. Phys. Chem. A. 2015. V. 119. N 37. P. 9644-9652. DOI: 10.1021/acs.jpca.5b06941.
Kirillov S.A., Gorobets M.I., Gafurov M.M., Ataev M.B., Rabadanov K.Sh. Self-Association and Picosecond Dynamics in Liquid Dimethyl Sulfoxide. J. Phys. Chem. B. 2013. V. 117. P. 9439-9448. DOI: 10.1021/jp403858c.
Ghazoyan H.H., Markarian S.A. Volumetric Properties of Solutions of Dimethylsulfone in Ethanol–Water Mixture at Temperatures Range of 298.15-323.15 K. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 7. P. 27-33 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.2017607.5564.
Gabrielyan L.S., Markarian S.A., Weingärtner H. Dielectric Relaxation of Dipropylsulfoxide. J. Mol. Liq. 2011. V. 159. P. 201–203. DOI: 10.1016/j.molliq.2011.01.007.
Gabrielyan L.S., Markarian S.A. Dielectric Relaxation Study of Dipropylsulfoxide/Water Mixtures. J. Mol. Liq. 2011. V. 162. P. 135-140. DOI: 10.1016/j.molliq.2011.06.016.
Mkhitaryan A.S., Papanyan Z.K., Gabrielyan L.S., Markarian Sh.A. Heat of Hydration of Diethylsulfone by Quantum Chemical Calculation. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 8. P. 17-21 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt20186 1008.5737.
Markarian S.A., Gabrielyan L.S., Bonora S. The Volumetric and Thermochemical Properties of Dipropylsulfoxide in Water. J. Solution Chem. 2010. V. 39. P. 591-602. DOI: 10.1007/s10953-010-9536-7.
Celso F.L., Aoun B., Triolo A., Russina O. Liquid Struc-ture of Dibutylsulfoxide. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. P. 15980–15987. DOI: 10.1039/C6CP02335E.
Ghazoyan H.H., Grigoryan Z.L., Gabrielyan L.S., Markarian Sh.A. Study of Thermodynamic Properties of Binary Mixtures of Propionitrile with Dimethylsulfoxide (or Diethylsulfoxide) at Temperatures from (298.15 to 323.15) K. J. Mol. Liq. 2019. V. 284. P. 147-156. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.03.147.
Kazakova A.I., Yakovlev I.G., Garkushin I.K. Phase Equilibrium States in a Two-Component Diphenyl-n-Nonadecane System. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 6. P. 46-53 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236606.6733.
Ghazoyan H.H. Volumetric properties of acryloni-trile+ethanol mixture over temperature range from (293.15 to 323.15) K at ambient pressure. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 2. P. 32-37. DOI: 10.6060/ivkkt.20206302.6068.
Grigoryan Z.L., Kazoyan E.A., Markaryan Sh.A. Thermodynamics of Liquid–Gas Phase Equilibrium in Dimethyl Sulfoxide–Alkanol Systems in the Range of 293.15–323.5 Russ. J. Phys. Chem. A. 2015. V. 89. N 10. P. 1790-1794. DOI: 10.1134/S0036024415100131.
Qian X., Han B., Liu Y., Yan H., Liu R. Vapor Pressure of Dimethyl Sulfoxide and Water Binary System. J. Solution Chem. 1995. V. 24. N 11. P. 1183-1188. DOI: 10.1007/ bf00972964.
Markarian S.A., Zatikyan A.L., Grigoryan V.V., Gri-goryan G.S. Vapor Pressures of Pure Diethyl Sulfoxide from (298.15 to 318.15) K and Vapor-Liquid Equilibria of Binary Mixtures of Diethyl Sulfoxide with Water. J. Chem. Eng. Data. 2005. V. 50. P. 23-25. DOI: 10.1021/je034278t.
Grigoryan G.S., Markaryan S.A. Thermodynamics of Liquid–Gas Phase Equilibria in the Dipropylsulfoxide–Water System in the Range of 303.15 to 323.15 K. Russ. J. Phys. Chem. A. 2013. V. 87. N 2. P. 191-193. DOI: 10.1134/S0036024413020027.
Grigoryan G.S., Markaryan S.A. Thermodynamics of Liquid–Gas Phase Equilibria of Diisopropyl and Dibutyl Sulfoxides. Russ. J. Phys. Chem. A. 2014. V. 88. N 6. P. 1071-1072. DOI: 10.1134/S0036024414060132.
Pratt L.R. Theory of Hydrophobic Effects. Ann. Rev. Phys. Chem. 1985. V. 36. N 1. P. 433-449. DOI: 10.1146/annurev.pc.36.100185.002245.
