Евразийский
научный
журнал

Определение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса для гексана и гексадекана в полиэтиленгликоле – жидкой фазе хроматографической колонки.

Поделитесь статьей с друзьями:
Автор(ы): Прокопенко Илья Андреевич
Рубрика: Химические науки
Журнал: «Евразийский Научный Журнал №1 2016»  (январь)
Количество просмотров статьи: 2250
Показать PDF версию Определение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса для гексана и гексадекана в полиэтиленгликоле – жидкой фазе хроматографической колонки.

Прокопенко Илья Андреевич
студент ТулГУ, Россия, г.Тула
E-mail:vio4774@mail.ru
Научный руководитель: Арляпов В.А.
к.х.н., кафедра Химии ТулГУ
Россия, г.Тула

Хроматография – это физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами, с последующим определением разделённых веществ. Такие достоинства как универсальность, экспрессность и чувствительность делают её важнейшим аналитическим методом. [1]

Исследования проводили на капиллярном газовом хроматографе «Хроматек Кристалл 5000.2», колонка – SGE Analytical Science forte GC Capillary Column BP1 J08 30м*0,3мм*0,53мкм с пламенно-ионизационным детектированием.

Цели и задачи: В данной работе мы определяли энтальпии, энтропии и энергии Гиббса для гексана и гексадекана в полиэтиленгликоле – жидкой фазе хроматографической колонки.

 Мы работали с 5% раствором гексадекана в гексане, пробы брали по 1 мл и далее определяли время удерживания. Зная время удерживания, для гексана и гексадекана по следующим формулам мы рассчитывали удерживаемый объем и коэффициент распределения:

VR = tR · F,

где F – объёмная скорость элюента, VR - удерживаемый объём, tR - временем удерживания.

Формула 1.PNG

где K- коэффициент распределения, r- плотность неподвижной фазы. [2]

Посчитав удерживаемый объем и коэффициент распределения, мы рассчитали энтальпию, энтропию и энергию свободную энергию Гиббса. Расчет энтальпии производился графически, свободную энергию Гиббса и энтропию считали по следующим формулам:

Из данных о коэффициенте распределения определяли свободную энергию ΔG по формуле:

Формула 2.PNG

где KB - коэффициент распределения Бунзена, определяющейся выражением KB = 273K/T, где К-коэффициент распределения.













Таблица 1 

Свободная энергия для гексана и гексадекана.

T, K

Дж/мол*К (Гексан)

(Дж/мол*К ) Гексадекан

473

-16000±300

-18300±200

498

-16900±300

-18800±200

523

-18000±200

-19200±500

548

-19000±600

-19700±200

573

-20000±400

-20400±400


Расчет энтальпии растворения велся при том, что DHS не зависит от температуры. Логарифм удерживаемого объема линейно зависит от обратной температуры:

Формула 3.PNG

Т.е. зависимость lgVg от обратной температуры линейна:

 y = a + bx (стандартное уравнение прямой).

Энтальпию растворения (Q= -ΔHS) можно вычислить из углового коэффициента прямой при обратной температуре. Построив графики зависимости логарифма удельного удерживаемого объема от обратной температуры lgVg=f(1/T) для гексана и гексадекана в полиэтиленгликоле для гелия, вычисляли энтальпию растворения ΔHS. Угловой коэффициент b прямой, построенной в координатах относительно 1/Т, равен:

Формула 4.PNG

Откуда ΔHS = -2,3Rb

Величина ΔlgVg представляет собой разность логарифмов удельных удерживаемых объемов, измеренных при двух температурах хроматографической колонки T1и Т2. Угловой коэффициент b можно определить по отношению катетов треугольника, если размерность катетов та же, что и величин, нанесенных на ось ординат (lgVg) и на ось абсцисс (1/Т или 1000/Т).






Таблица 2

Полученные значения энтальпий

Вещество

ΔH, кДж/моль

Гексан

-3000±100

Гексадекан

-8400±300


Вычисление энтропии растворения (ΔS) проводили, используя формулу:

Формула 5.PNG

ΔH и ΔG определяли описанными выше методами, при этом пренебрегали зависимостью энтальпии от температуры. Расчет энтропии производили для пяти указанных температур и выводили средний результат для каждого вещества. [1]

Таблица 3

Зависимость энтропии от температуры для гексана и гексадекана

T, K

Дж/моль*K

(Гексан)

Дж/моль*K

(Гексадекан)

473

40,25±0,03

20,92±0,05

498

40,05±0,07

20,87±0,03

523

40,07±0,02

20,72±0,08

548

40,09±0,03

20,69±0,01

573

40,10±0,06

20,94±0,04

Для гексана и для гексадекана была посчитана энтальпия (для гексана -3000±100 Дж/моль, для гексадекана -8400±300 Дж/моль), энергии Гиббса и энтропия растворения в подвижной фазе колонки. Показано, что величины свободной энергии Гиббса незначительно изменяются с ростом температуры для одного и того же вещества.

 







Литература

  1. Вигдергауз М.С Расчёты в газовой хроматографии. М.: Химия, 1978 г.- 249с.

  2. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн.1 Общие вопросы. Методы разделения. Под ред. Ю.А. Золотова. М.: Высшая школа, 1999 г. – 351 с.

  3. Готлиб Д.М. Модифицированные Эдосом вододисперсионные лакокрасочные и клеющие материалы на основе поливинилацетата. Автореферат диссертации к. т. н., Пенза, 2001, 23 с.

  4. Никольский Б. Н. Справочник химика. Том второй. Изд.: Химия. 1964. c.5

  5. Понаморева О.Н., Решетилов А.Н., Решетилова Т.А., Шкидченко А.Н., Кошелева И.А., Иванова Е.С., И.В. Блохин И.В. Биотехнология защиты окружающей среды. Издательство ТулГУ ─ Тула: 2006, с. 47-51.

  6. Столяров Б.В., Савинов И.М., Витенберг А.Г. Руководство к практическим работам по газовой хроматографии. Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1978. – 288с.