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

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:

V_R = t_R · F,

где F – объёмная скорость элюента, V_R - удерживаемый объём, t_R - временем удерживания.

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:

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

Таблица 1 

Свободная энергия для гексана и гексадекана.

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

Т.е. зависимость lgVg от обратной температуры линейна:

 y = a + bx (стандартное уравнение прямой).

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

Откуда ΔH_S = -2,3Rb

Величина ΔlgV_g 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

Вычисление энтропии растворения (ΔS) проводили, используя формулу:

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

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.