Плотность упаковки и кажущийся удельный объем модельных и реальных растворов

Получены аналитические выражения концентрационных зависимостей кажущегося удельного объема от микропараметра k (отношения объемов молекул) и различий в упаковке молекул смешиваемых компонентов Δy для модельных растворов с 1 < k ≤ 8. Доказано, что кажущийся удельный объем линейно зависит от мольной доли, если молекулы идеального в энергетическом отношении раствора отличаются только по форме (k = 1, Δy ≠ 0). Оценен вклад геометрического фактора (1 < k ≤ 8, Δy ≠ 0) в кажущийся удельный объем и коэффициент плотности упаковки различных типов реальных бинарных растворов. Установлено, что основной вклад в кажущийся удельный объем взаимных растворов неассоциированных компонентов вносит геометрический фактор. В случае растворов, состоящих из полярных компонентов различной структуры (спирт-уксусная кислота), доминирующий вклад вносят межмолекулярные взаимодействия вследствие сил притяжения. Для водных растворов спиртов вклад межмолекулярных взаимодействий вследствие сил притяжения сопоставим с вкладом геометрического фактора при концентрациях воды не менее 0,9 мольных долей.

Литература

[1] Тагер А.А., Адамова Л.В. Объемы смешения жидкостей и их значение для современной теории растворов // Успехи химии. 1980. Т. XLIX. C. 618.

[2] Bernal J.D. A geometrical approach to the structure of liquids // Nature. 1959. No. 4655. P. 141-147.

[3] Баланкина Е.С. Влияние размера и упаковки молекул на термодинамические свойства смесей // Теплофизика высоких температур. 2009. № 1. С. 61-67.

[4] Gray W.A. The packing of solid particles. London: Chapman and Hall Ltd., 1968.

[5] Haughey D.P., Beveridge G.S.G. Structural properties of packed beds - a review // Can. J. Chem. Eng. 1969. Vol. 47. P. 130-140.

[6] Металлические стекла. Вып. II. Атомная структура и динамика, электронная структура и магнитные свойства; под. ред. Г. Бека, Г. Гюнтеродта; пер. с англ. М.: Мир, 1986. 456 с.

[7] Smith L.N. Knowledge-based system for powder metallurgy technology. London: Professional Engineering Publishing, 2003. 255 с.

[8] Furnas C.C. Grading aggregates. II. The application of mathematical relations for beds of broken solid of maximum density // Ind. Eng. Chem. 1931. Vol. 23. №. 9. P. 1058.

[9] Meng L., Lu P., Li Sh., Zhao J., Li T. Shape and size effects on the packing density of binary spherocylinders // Powder Technology. 2012. Vol. 228. P. 284.

[10] Шаталова И.Г., Горбунов Н.С., Лихтман В.И. Физико-химические основы вибрационного уплотнения порошковых материалов. М.: Наука, 1965. 221 с.

[11] Clarke A.S., Willey J.D. Numerical simulation of the dense random packing of a binary mixture of a hard spheres // Phys. Rev. B. 1987. Vol. 35. P. 7350.

[12] He D., Ekere N.N., Cai L. Computer simulation of random packing of unequal spheres // Phys. Rev. E. 1999. Vol. 60. №. 6. P. 7098.

[13] Yu A.B., Zou R.P., Standish N. Packing of ternary mixtures of nonspherical particles // Journal of Am. Ceram. Soc. 1992. Vol. 75. №. 10. P. 2765-2772.

[14] Danish M., Jin Yu., Maske H.A. Model of random packing of different size balls // Phys. Rev. E. 2010. Vol. 81. P. 051303.

[15] Баланкина Е.С., Лященко А.К. Акустические свойства и структуры жидкостей // Материалы XV сессии Российского акустического общества. М.: ГЕОС, 2004. Т. 1. С. 104.

[16] Адаменко И.И. Влияние давления на термодинамические свойства молекулярных жидкостей и их растворов. Автореф. дисс. ... д-ра физ.-мат. наук. Киев, 1991.

[17] Marcus Y. Ion solvation. N.Y.: John Wiley & Sons, 1985. 306 p.

[18] Goates J.R., Ott J.B., Grigg R.B. Excess volumes of n-hexane + n-heptane, +n-octane, +n-nonane, and +n-decane at 283.15, 298.15, and 313.15 K // J. Chem. Thermod. 1981. Vol. 13. P. 907.

[19] Benson G.C., Pflug H.D. Molar excess volumes of binary systems of normal alcohols at 25 C // J. Chem. Eng. Data. 1970. Vol. 15. №. 3. P. 382.

[20] Zarei H.A. Densities, excess molar volumes and partial molar volumes of binary mixtures of acetic acid + alkanol (Cx-C4) at 298.15 K // J. Mol. Liq. 2007. Vol. 130. P. 74-78.

[21] Variation of densities, refractive indices and speeds of sound with temperature of methanol or ethanol with hexane, heptane and octane / B. Orge, A. Rodriguez, J.M. Canosa, G. Marino, M. Iglesias // J. Chem. Eng. Data. 1999. Vol. 44. P. 1041-1047.

[22] Benson G.C., Kiyohara O. Thermodynamics of aqueous mixtures of nonelectrolytes. I. Excess volume of water - n-alcohol mixtures at several temperatures // J. Solut. Chem. 1980. Vol. 9. Р 791.

[23] A comprehensive thermodynamic investigation of water-ethylene glycol mixtures at 5, 25 and 45 C / J.-Y. Huot, E. Battiestel, R. Lumry, G. Villeneuve, J.-F. Lavalle, A. Anusiem, C. Jolicoeur // J. Solut. Chem. 1988. Vol. 17. №. 7. Р 601.

[24] Xu L., HuX., Lin R. Volumetric properties of glycerol with N, N-dimethylformamide and with water at 25 C and 35 C // J. Solut. Chem. 2003. Vol. 32. №. 4. P. 362.