酰胺在羧酸水溶液中体积性质的研究

• 作 者: 刘美英
• 机 构: 河南师范大学
• 出 处: 河南师范大学
• 发表日期: 2001年期
• 关键词: 酰胺 羧酸水溶液 摩尔体积 溶剂效应

本文作为国家自然科学基金资助项目(NO.29773011)的一部分，利用DMA602/60型振动管数字密度计测定了298.15K下，甲酰胺、丙酰胺、丁酰胺、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺及N,N-二甲基乙酰胺分别在纯水和甲酸、乙酸及丙酸水溶液中的密度，并计算出了酰胺在水及不同羧酸溶液中的表观摩尔体积，用最小二乘法拟合出了各级酰胺在不同羧酸水溶液中的标准偏摩尔体积，并进而求算出了酰胺从纯水迁移到不同羧酸水溶液中的标准迁移体积。最后根据McMillan-Mayer理论，拟合出了水溶液中酰胺分子与羧酸分子之间的体积相互作用参数Vab、Vabb和Vaab，并根据溶质-溶质相互作用和溶质-溶剂相互作用对这些体积性质进行了讨论。最后，得出了一些重要结论：
1)甲酰胺在纯水中的表观摩尔体积随酰胺浓度的增加而增大，表明甲酰胺属于亲水破坏性溶质；丙、丁酰胺及NMA、DMF及DMA在纯水中的表观摩尔体积均随浓度的增加而减小，且从丙酰胺→丁酰胺→NMA→DMF→DMA初始斜率负值依次递增，表明这些溶质是疏水性物质，且其疏水性依次增强。原因在于这些分子的烃基部分占据了水分子四面体结构的间隙，从而稳定了水的三维立体结构，可称之为‘冰山’的形成，或‘疏水水化’。
2)随羧酸碳链的增长，甲酰胺与羧酸之间的对相互作用参数Vab依次增大，而其它酰胺与羧酸的对相互作用参数均呈减小趋势。并根据氢键效应及溶质-溶剂相互作用对此现象进行了解释。研究还表明，酰胺分子中胺基N原子的烃基取代对溶液中分子间的相互作用产生很大影响。
3)结合以前对同体系焓性质的研究，提出了“溶剂分离缔合”模型用以解释水溶液中疏水基团间的叁相互作用。
4)探讨了酰胺的迁移体积随羧酸浓度及烃链的变化规律，并将其与体积相互作用参数进行关联。据此探索了溶质-溶质相互作用与溶质-溶剂相互作用之间的关系。并尝试着从溶质分子的空腔体积效应及‘结构水化模型’对实验结果进行解释。