ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2019, том 89, № 11, с. 1724-1731
УДК 544.35
МОДЕЛЬ СОЛЬВАТАЦИИ И АССОЦИАЦИИ
В РАСТВОРАХ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ
© 2019 г. Ю. Э. Зевацкийa-c, *
a Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет),
Московский пр. 26, Санкт-Петербург, 190013 Россия
*e-mail: yuri@newchem.ru
b Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
имени В. И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
c АО «Новбытхим», Гатчина, Россия
Поступило в Редакцию 28 апреля 2019 г.
После доработки 4 июля 2019 г.
Принято к печати 9 июля 2019 г.
Рассмотрена модель раствора неэлектролитов, представляющая суперпозицию равновесных процес-
сов сольватации, гомо- и гетероассоциации. Для бинарного раствора при учете только симметричной
сольватации рассчитаны химические потенциалы и коэффициенты активности компонентов. Модель
верифицирована для расчета плотности бинарных растворов с высоким соответствием эксперимен-
тальным данным.
Ключевые слова: растворы неэлектролитов, сольватация, гомоассоциация, гетероассоциация, плотность
DOI: 10.1134/S0044460X19110131
Существующие к настоящему времени тео-
процессов сольватации, гомо- и гетероассоциации
рии, описывающие растворы неэлектролитов
компонентов раствора [6].
[1, 2], регулярно используются в практике совре-
Основным процессом в рассматриваемой моде-
менных исследований [3-5]. В основе этих теорий
ли предполагается сольватация молекул S(l) и A(l)
лежат статистические (квантовые и классические)
компонентов раствора в состоянии чистого соеди-
представления, молекулярные модели с разны-
нения (жидкости). При их смешении некоторые из
ми видами потенциала межмолекулярного взаи-
них изменяют свое строение и электронную кон-
модействия, методы численного моделирования,
фигурацию в обратимом процессе сольватации,
квантово-химические методы, а также комбини-
что в бинарной смеси жидкостей соответствует
рованные подходы. В число задач, стоящих перед
равновесию (1).
этими теориями, входит расчет физико-химиче-
A(l) + gS(l) ↔ A(sv) + gS(sv).
(1)
ских свойств и химического потенциала раство-
Здесь S(sv) и A(sv) - молекулы компонентов в
ров, количественный учет влияния растворителей
сольватированном состоянии, g - число сольвата-
на химические и физические процессы в раство-
ции.
рах. Совершенствование теоретических представ-
В растворе, состоящем из N компонентов, суще-
лений о различных растворах с целью расшире-
ствуют 2N видов молекул, различающихся как ми-
ния возможностей методов расчета на их основе
нимум строением и электронной конфигурацией.
и улучшения соответствия эксперименту остается
При числах сольватации, равных единице, процесс
актуальной задачей до сих пор.
сольватации назовем симметричным. В бинарном
Настоящее исследование посвящено развитию
растворе число сольватированных молекул A и S
химических моделей растворов неэлектролитов. В
одинаково при симметричной сольватации, и их
его основе лежит принцип детального равновесия
мольную долю находим по уравнению (2).
1724
МОДЕЛЬ СОЛЬВАТАЦИИ И АССОЦИАЦИИ
1725
материальными балансами по компонентам. При
4x(1
x)(1 K)
использовании уравнений (1), (5), (7), (9) система
K
1 +
– 1
,
xs =
имеет аналитическое решение.
2(1
K)
K
—
Ассоциаты в растворах могут состоять из трех
(2)
K z 1, xs
= x(1 x), K =1.
и более молекул, что подтверждено эксперимен-
тально [7]. При учете ассоциатов-тримеров потре-
Здесь K - константа равновесия сольватации, x -
буется еще 4 уравнения равновесия по числу обра-
мольная доля компонента A.
зующихся частиц A3(sv), AS2(sv), A2S(sv), S3(sv) и
Для 1 моля раствора расчетное уравнение энер-
т.д. для ассоциатов более высокой степени.
гии Гиббса компонента A с использованием обще-
Предварительный анализ модели, основанной
принятой формы, включающей его коэффициент
на указанной схеме взаимодействий в раство-
активности (γ), имеет вид (3).
ре, показал следующее. Для описания некоторых
ΔG = x0 + RT ln (γx)] = (x - xs)[μ0 + RT ln (x - xs)]
свойств растворов, например, механической плот-
+ xs[μ'0 + RT ln (xs)].
(3)
ности, достаточно учесть только симметричную
сольватацию. Химический потенциал такого рас-
Здесь μ0 - химический потенциал чистого компо-
твора, согласно выражению (3), рассчитывается по
нента A, μ'0 - химический потенциал сольватиро-
формуле (12) и зависит от константы сольватации
ванных молекул A(sv).
K (13).
В растворе предполагается существование двух
типов молекул компонента A, однако, если полу-
μ = x0 + RT ln (x - xs)]
чить 1 моль молекул A(l) не трудно, то выделить
+ (1 - x)[μS0 + RT ln (1 - x - xs)],
(12)
1 моль только сольватированных молекул A(sv) не
-RT ln K = μ'0 + μ0S' - μ0S .
(13)
представляется возможным. Поэтому химический
Здесь μ0S - химический потенциал чистого раство-
потенциал жидкости, состоящей исключительно
рителя S, μ0S'- химический потенциал сольватиро-
из сольватированных молекул A(sv), - это гипоте-
ванных молекул S(sv) (гипотетическое состояние).
тическое состояние модели.
Коэффициенты активности, как следует из формул
Строго говоря, выражение для химического по-
(3) и (12), имеют вид (14) для компонента A и (15)
тенциала компонента существенно сложнее, так
для растворителя S.
как в растворе предполагается существование и
x xs
ln J = ln
других видов молекул, образующихся в результате
x
гомоассоциации (4)-(7) и гетероассоциации (8)-
Pc0
P0
(11).
xs
xs
(14)
+
+ ln
,
x
RT
x xs
2A(sv) ↔ A2(sv),
(4)
A(l) + A(sv) ↔ A2(sv),
(5)
1
x xs
ln JS = ln
2S(sv) ↔ S2(sv),
(6)
x
S(l) + S(sv) ↔ S2(sv),
(7)
PSc
P0S
x
(15)
xs
s
+
A(sv) + S(sv) ↔ AS(sv),
(8)
+ ln
1
x
RT
1
x xs
A(l) + S(l) ↔ AS(sv),
(9)
A(l) + S(sv) ↔ AS(sv),
(10)
Варьируя значения μ'0 и μ0S' (следовательно,
A(sv) + S(l) ↔ AS(sv).
(11)
и значение K), можно получить различные виды
Уравнения (4)-(11) отражают образование ди-
зависимости lnγ и lnγS от доли компонента (x):
меров A2(sv), S2(sv) и ассоциата AS(sv). Решение
монотонные, с минимумом или с максимумом.
системы уравнений (1), (4)-(11) показало, что она
Формально, уравнения (14), (15) двухпараметри-
избыточна. Для корректного описания сольватов и
ческие, однако это не мешает воспроизвести ка-
ассоциатов необходимо и достаточно четыре не-
чественно виды зависимостей коэффициентов
зависимых уравнения равновесия вместе с двумя
активности, полученных из уравнения Маргулеса
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 11 2019
1726
ЗЕВАЦКИЙ
и связанных с ним уравнений [8]. При соответ-
приведены значения статистических критериев,
ствующем подборе значений μ'0 и μ0S' уравнения
характеризующих расхождение значений ρth(xi),
(14), (15) воспроизводят виды зависимостей коэф-
рассчитанных по найденным K и ΔV, с экспери-
фициентов активности, полученных из уравнения
ментальными ρex(xi). Значение стандартной дис-
ван-Лаара [9], из уравнения Вильсона [10] и его
персии в относительных единицах рассчитывали
модификаций, а также из некоторых кластерных
по формуле (21).
моделей [11].
Мольный объем бинарного раствора при уче-
I
2
Uex(xi) Uth(xi)
6
те симметричной сольватации рассчитывается
i
Uex(xi)
(21)
по аддитивной формуле (16), где VA - мольный
V =
—
N
2
объем чистого компонента A, MA - молекулярная
масса, ρΑ - плотность чистого компонента A (17),
VS - мольный объем чистого растворителя S, MS -
Здесь N - общее число значений в эксперименталь-
молекулярная масса и ρS - плотность чистого рас-
ной зависимости плотности раствора от состава,
творителя S (18). V'Α и V'S - объемы 1 моля сольва-
i - номер экспериментального значения.
тированных молекул A(sv) и S(sv) соответственно.
Значение первого момента ошибки рассчитыва-
По величине мольного объема (16) рассчитывали
ли также в относительных единицах (22).
плотность бинарного раствора (19).
I
V x x
V
x
V
c
1
x x
V
x
V
c
(16)
1
Uex(xi)
Uth(xi)
s
A
s A
s
S
s S
M =
6
(22)
N
i
Uex(xi)
M
A
V
A
(17)
ȡ
A
Первое, что обращает на себя внимание, - это
M
S
V
S
(18)
достаточно низкая погрешность расчетов плот-
ȡ
S
ности бинарных растворов по установленным
th
xM
A
1
x M
S
ȡ
(19)
константам и изменению объема сольватации.
V
Например, при расчете плотности смеси ацетон-
Расчетное значение плотности раствора ρth по-
вода величина σ, равная 0.27%, соответствует по-
мимо известных параметров чистых компонентов
грешности 7.3 г/л при достоверности 0.95. Это в
в явном виде зависит от трех величин: состава
5 раз меньше, чем аналогичная погрешность тео-
раствора (мольной доли компонента x), константы
ретических расчетов (38 г/л) при значении экспе-
сольватации (K) и величины изменения мольного
риментальных данных ~900 г/л [16]. Кроме того,
объема при сольватации (20).
расчетные величины плотности растворов адек-
ΔV = V'A - V'S - VA - VS.
(20)
ватно описывают экспериментальные зависимо-
сти с максимумом (вода-уксусная кислота) и с ми-
После обработки экспериментальных значений
нимумом (этанол-циклогексан).
плотности растворов в зависимости от состава (x)
с помощью расчетной формулы (19) были получе-
Для широкого практического использования
ны константы K и изменения объема ΔV сольва-
данного метода расчета плотности растворов было
тации для 63 бинарных растворов. Процедура
бы важно установить, можно ли использовать фик-
обработки представляет собой минимизацию
сированные значения мольного объема V' и хими-
отклонений расчетных значений ρth(x, K, ΔV) от
ческого потенциала μ'0 сольватированных молекул
экспериментальных ρex(x) нелинейным методом
соединения независимо от второго компонента в
наименьших квадратов. Эта методика подробно
бинарном растворе. Для этого были рассчитаны
описана в работе [12]. Расчеты проводили с ис-
значения мольного объема V' сольватированных
пользованием программного пакета MATHCAD
молекул всех растворителей, указанных в табл. 1.
При использовании МНК было получено уравне-
[13]. Экспериментальные значения плотности би-
нарных растворов ρex(x) взяты из работ [14, 15].
ние (23).
Результаты расчетов приведены в табл. 1. Там же
MV = Y.
(23)
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 11 2019
МОДЕЛЬ СОЛЬВАТАЦИИ И АССОЦИАЦИИ
1727
Таблица 1. Расчетные параметры бинарных растворов
Бинарный раствор
t, °C
K
ΔV, мл/моль
σ, %
M, %
|M|/σ
Уксусная кислота-ДМСОа
25
0.320
-5.080
0.29
0.064
0.022
Уксусная кислота-бензола
25
0.489
4.089
0.062
0.075
0.12
Вода-уксусная кислотаб
20
0.324
-6.324
0.013
-0.021
0.16
Вода-НСООHб
20
0.0676
-4.748
0.15
-0.086
0.057
Вода-ацетонб
25
0.177
-10.10
0.27
-0.062
0.23
Вода метанолб
25
2.73
-3.298
0.12
0.015
0.012
Вода-этанолб
25
0.245
-6.910
0.22
-0.058
0.26
Вода-глицеринб
25
0.105
-3.117
0.077
-0.012
0.15
Вода-пропан-2-олб
25
0.455
-5.408
0.30
-0.48
0.16
Ацетон-уксусная кислотаа
25
0.583
-3.198
0.036
0.037
0.10
Ацетон-пропан-2-ола
25
0.907
-1.200
0.021
-0.035
0.17
Ацетон-метанола
25
0.376
-1.614
0.025
0.0025
0.010
Ацетон-этанола
25
0.0767
-0.5798
0.015
0.0019
0.013
Ацетон-ацетонитрила
25
8.32
-0.2339
0.0096
-0.0018
0.019
Ацетон-толуола
25
0.00286
-7.041
0.026
0.019
0.073
Ацетон-ДМСОа
25
0.408
- 2.694
0.038
0.019
0.051
Ацетон-ДМФАа
25
4.27
-1.176
0.052
0.046
0.087
Ацетон-сероуглерода
25
0.207
6.314
0.29
-0.62
0.21
Ацетон-циклогексана
25
0.400
6.118
0.041
-0.017
0.042
Ацетон-пропан-1-ола
25
0.0932
-0.4409
0.027
0.016
0.060
Ацетон-гептана
25
1.11
5.062
0.043
-0.0003
0.001
Ацетон-хлороформа
25
0.682
0.1625
0.14
0.040
0.029
Ацетон-ССl
25
0.0505
-1.534
0.016
-0.014
0.009
Ацетон-бензола
25
0.525
-0.4263
0.010
-0.0005
0.005
Пропан-2-ол-ДМСОа
25
0.219
2.671
0.063
0.049
0.077
Пропан-2-ол-пропан-1-ол [14]
25
0.0856
-0.2009
0.0074
0.0003
0.004
Пропан-2-ол-ССl
25
2.72
1.399
0.19
0.044
0.023
Пропан-2-ол-этанола
25
1.35
0.08701
0.012
-0.0046
0.038
Пропан-2-ол-циклогексан [14]
25
0.716
2.120
0.070
-0.067
0.096
Пропан-2-ол-ДМФАа
25
2.31
-1.482
0.37
-0.25
0.068
Пропан-2-ол-бензола
25
1.13
1.129
0.071
-0.020
0.029
Метанол-глицерина
25
0.700
0.3079
0.024
-0.0029
0.012
Метанол-ацетонитрила
25
0.0624
-1.401
0.042
-0.0031
0.007
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 11 2019
1728
ЗЕВАЦКИЙ
Таблица 1. (Продолжение)
Бинарный раствор
t, °C
K
ΔV, мл/моль
σ, %
M, 0%
|M|/σ
Метанол-хлороформа
25
0.00829
-5.949
0.19
0.14
0.074
Метанол-толуола
25
0.339
-0.4765
0.023
-0.013
0.054
Метанол-ССl
25
0.00193
-1.105
0.052
0.040
0.077
Метанол-сероуглерода
25
1.42
3.217
0.29
-1.9×10-5
6×10-6
Ацетонитрил-CHCl
25
0.147
4.657
0.27
-0.62
0.23
Ацетонитрил-ССl
25
8.06
-0.3642
0.017
-0.037
0.22
Ацетонитрил-этанола
25
0.254
-0.1279
0.078
0.0029
0.004
Ацетонитрил-1-пропанола
25
2.63
1.254
0.032
0.031
0.097
Ацетонитрил-бензола
25
0.0874
-12.0
0.020
0.013
0.006
Этанол-ДМСОа
25
0.345
-1.073
0.074
-0.0047
0.006
Этанол-бензола
25
0.00054
-2.135
0.047
0.039
0.084
Этанол-циклогексана
25
0.437
3.045
0.019
0.030
0.16
Этанол-гептана
25
0.305
2.737
0.018
-0.022
0.12
Этанол-ССl
25
232
-0.4464
0.16
-0.35
0.21
ДМСО-ДМФа
25
1.68
1.198
0.0048
0.001
0.020
ДМСО-хлороформа
25
0.00117
-5.250
0.24
-0.092
0.039
ДМСО-пропан-1-ола
25
0.00449
-1.260
0.019
0.012
0.064
Толуол-хлороформа
25
0.0229
-1.051
0.037
0.095
0.26
Бензол-ССl
25
0.165
0.1534
0.010
0.0016
0.016
Бензол -хлороформа
25
0.0293
2.417
0.023
0.0060
0.026
Бензол-циклогексана
25
0.907
2.956
0.035
-0.0021
0.006
Бензол-толуола
25
0.0292
1.731
0.0077
-0.0055
0.072
Бензол-гептана
25
0.434
2.980
0.020
0.043
0.21
Бензол-пропан-1-ола
25
0.0293
1.937
0.053
-0.0061
0.012
Бензол-сероуглерода
25
67.8
-1.381
0.056
-0.14
0.24
Циклогексан-пропан-1-ола
25
0.0951
4.406
0.034
-0.034
0.099
Гептан-пропан-1-ола
25
0.428
1.462
0.049
-0.12
0.23
Гептан-ССl
25
0.00676
9.695
0.037
0.10
0.28
Хлороформ-ССl4 а
25
0.991
0.7757
0.012
-0.0008
0.006
Хлороформ-сероуглерод а
25
0.00084
-6.118
0.082
0.12
0.14
а Данные из работы [14]. б Данные из работы [15].
Здесь М - квадратная кососимметричная матри-
ца и строки соответствует номеру растворителя
ца 18×18 (24). 18 - полное число растворителей
(табл. 2). Нули элементов в i-той строке и j-том
(табл. 1), за исключением муравьиной кислоты
столбце соответствуют отсутствию эксперимен-
(присутствует только в одной смеси). Номер столб-
тальных значений плотности раствора i-го и j-го
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 11 2019
МОДЕЛЬ СОЛЬВАТАЦИИ И АССОЦИАЦИИ
1729
Таблица 2. Объемные параметры растворителей
j
Растворитель
V
, мл/моль
Vj', мл/моль
Vj'- Vj, мл/моль
j
1
Вода
18.07
12.29
-5.78
2
Ацетон
73.89
73.16
-0.730
3
Пропан-2-ол
76.96
77.26
0.300
4
Метанол
40.73
40.11
-0.618
5
Ацетонитрил
52.87
50.00
-0.868
6
Уксусная кислота
57.53
56.96
-0.570
7
Этанол
58.68
58.00
-0.677
8
ДМСО
71.32
70.01
-1.31
9
Толуол
106.3
105.3
-1.03
10
Бензол
89.40
88.99
-0.412
11
ДМФА
77.49
77.59
0.095
12
Сероуглерод
60.63
61.81
1.18
13
Глицерин
73.21
75.00
1.79
14
Циклогексан
108.8
112.8
3.98
15
Гептан
147.5
152.0
4.50
1617
Хлороформ
80.64
79.69
-0.946
17
ССl4
97.09
98.09
1.00
18
Пропан-1-ол
75.16
75.40
0.242
растворителей. Число на главной диагонали соот-
тированных молекул j-го растворителя (табл. 2).
ветствует количеству растворов с участием данно-
Столбец Y состоит из 18 элементов, рассчитывае-
го растворителя (табл. 1).
мых по формуле (25).
6
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
(25)
1
16
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
Yi
= 6 'Vij +
6 mijVj .
1
1
9
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
1
1
jzi
j
1
1
0
8
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
Здесь ΔVij - величина ΔV (табл. 1), соответствую-
0
1
0
1
7
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
1
щая бинарному раствору, образованному i-тым и
1
1
0
0
0
4
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
j-тым растворителями, mij - элемент матрицы М в
1
1
1
0
1
0
9
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
i-ой строке и j-том столбце; mij = mji, ΔVij = ΔVij;
0
1
1
0
0
1
1
7
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
4
1
0
0
0
0
0
1
0
Vj -мольный объем j-того растворителя (табл. 2).
M =
0 (24)
0
1
1
0
1
1
1
0
1
12
0
1
0
1
1
1
1
1
Мольный объем Vj' сольватированных моле-
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
кул находили с помощью программного пакета
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
4
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
MATHCAD [13]. Решением уравнения (23) являет-
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
5
0
0
0
1
ся уравнение
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
5
0
1
1
V = M-1Y,
(26),
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
0
0
8
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
8
0
где М-1 - матрица, обратная матрице М.
0
1
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
7
Результаты расчетов Vj' для всех 18 растворите-
Столбец V состоит из 18 элементов, соответ-
лей приведены в табл. 2. Наибольшее отрица-
ствующих значениям мольного объема Vj' сольва-
тельное изменение сольватированного объема
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 11 2019
1730
ЗЕВАЦКИЙ
(-5.78 мл/моль) у молекулы воды, а наибольшие
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
положительные значения изменения сольватиро-
ванного объема - у гептана и циклогексана (4.50 и
1. Смирнова Н.А. Молекулярные теории растворов. Л.:
3.98 мл/моль соответственно).
Химия, 1987.336 с.
2. Пригожин И.Р. Молекулярная теория растворов. М.:
Расчеты плотности бинарных растворов по
формулам (16) и (19) с использованием получен-
Металлургия, 1990. 360 с.
ных величин Vj' показали незначительные отличия
3. Терзиян Т.В., Сафронов А.П., Сабирова А.Р. // ЖФХ.
от результатов, приведенных в табл. 1. Попытка
2017. Т. 91. № 7. С. 1155; Terziyan T.V., Safronov A.P.,
провести аналогичную процедуру для расчета μ'0
Sabirova A.R. // Russ. J. Phys Chem. (A). 2017. Vol. 91.
сольватированных молекул не увенчалась успе-
N 2. P. 1229. doi 10.1134/S0036024417070299
хом. Устойчивых значений μ'0 для одного компо-
4. Баланкина Е.С. // ЖФХ. 2016. Т. 90. № 6. С. 866;
нента раствора вне зависимости от другого полу-
Balankina E.S. // Russ. J. Phys. Chem. (A). 2016. Vol.
чить не удалось. К примеру, для любой тройки рас-
90. N 6. P. 1157. doi 10.1134/S0036024416050095
творителей a, b и c, для которых имеются экспери-
5. Тимофеев М.В. // ЖФХ. 2014. Т. 88. № 9. С. 1354. doi
ментальные значения по их бинарным растворам,
10.7868/S0044453714090313
согласно формуле (13) получаем уравнение (27).
6. Зевацкий Ю.Э. // Сб. тезисов IX научно-технической
конф. студентов, аспирантов и молодых ученых в
KabKac
Pca
=
P
a
RT ln
(27)
рамках мероприятий, посвященных 150-летию от-
—
Kbc
крытия Периодического закона химических элемен-
тов Д.И. Менделеевым «Неделя науки-2019». С-Пб:
Если мы выберем две тройки растворителей с
СПбГТИ(ТУ), 2019. С. 4.
ацетоном: одну с уксусной кислотой и бензолом,
7. Теоретические и экспериментальные методы химии
а вторую с ацетонитрилом и бензолом, то обнару-
жим заметное несоответствие при расчете μ'0 аце-
растворов (Проблемы химии растворов) / Под ред.
тона по формуле (27).
А.Ю. Цивадзе. М.: Проспект, 2011. 688 с.
Мольные объемы сольватированных молекул
8. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической техно-
растворителя незначительно различаются в зави-
логии. М.: Мир, 1989. Ч. 1. 304 с.
симости от другого компонента раствора. Энергия
9. Van Laar J.J. // Z. phys. Chem. 1910. Bd 72. S. 723. doi
Гиббса 1 моля этих молекул зависит от состава би-
10.1515/zpch-1910-7236
нарной смеси.
10. Wilson G.M. // J. Am. Chem. Soc. 1964. Vol. 86. N 2.
В соответствии с полученными результатами,
P. 127. doi 10.1021/ja01056a002
можно предложить методику расчета плотности
11. Renon H., Asselineau L., Cohen G., Raimbault C.
бинарных растворов: в формуле (16) использовать
Calcul sur Ordinateur des Equilibres Liquide-Vapeur et
фиксированные значения V'A и V'S сольватирован-
Liquide-Liquide. Paris: Ed. Technip, 1971.
ных молекул компонентов, при расчете xs исполь-
12. Зевацкий Ю.Э. Дис. … докт. хим. наук. СПб, 2010.
зовать приблизительное значение K, опираясь на
13. Поршнев С.В., Беленкова И.В. Численные методы
данные табл. 1; затем по формуле (19) рассчиты-
вать плотность растворов. Благодаря менее суще-
на базе Mathcad. СПб: БХВ-Петербург, 2005. 464 с.
ственной зависимости плотности от константы
14. Крестов Г.А., Афанасьев В.Н., Ефремова Л.С. Фи-
сольватациии K и более существенной зависимо-
зико-химические свойства бинарных растворителей.
сти от V' ошибка при выборе K влияет на результат
Л.: Химия, 1988. 688 с.
несущественно.
15. Новый справочник химика и технолога. Химическое
Автор выражает благодарность В.В. Гусарову
равновесие. Свойства растворов. СПб: НПО «Про-
за ценные замечания и предложения, высказанные
фессионал», 2007. 988 с.
при обсуждении данной статьи.
16. Федяева О.А., Пошелюжная Е.Г. // ЖФХ. 2017.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
T. 91. № 1. С. 65. Fedyaeva O.A., Poshelyuzhnaya E.G. //
Автор заявляет об отсутствии конфликта
Russ. J. Phys. Chem. (A). 2017. Vol. 91. N 1. P. 63. doi
интересов.
10.1134/S003602441701006X
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 11 2019
МОДЕЛЬ СОЛЬВАТАЦИИ И АССОЦИАЦИИ
1731
Model of Solvation and Association Processes
in Non-Electrolytes Solutions
Yu. E. Zevatskya-c, *
a St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University), Moskovskii pr. 26, St. Petersburg, 190013 Russia
*e-mail: yuri@newchem.ru
b V. I. Ulyanov (Lenin) St. Petersburg State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg, Russia
c Novbytkhim, Gatchina, Russia
Received April 28, 2019; revised July 4, 2019; accepted July 9, 2019
A model of a solution of non-electrolytes is considered, which is a superposition of equilibrium processes of
solvation, homo- and heteroassociation. For a binary solution, taking into account only symmetric solvation, the
chemical potentials and activity coefficients of the components are calculated. The model is verified to calculate
the density of binary solutions with high agreement with experimental data.
Keywords: non-electrolytes solutions, solvation, homoassociation, heteroassociation, density
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 11 2019