Hildebrandův parametr rozpustnosti - Hildebrand solubility parameter - Wikipedia
The Hildebrandův parametr rozpustnosti (δ) poskytuje numerický odhad stupně interakce mezi materiály a může být dobrým ukazatelem rozpustnost, zejména pro nepolární materiály, jako je mnoho polymery. Materiály s podobnými hodnotami δ pravděpodobně budou mísitelný.
Definice
Parametr rozpustnosti Hildebrand je odmocnina soudržnosti hustota energie:
Kohezní hustota energie je množství energie potřebné k úplnému odstranění jednotkového objemu molekuly od svých sousedů k nekonečnému oddělení (an ideální plyn ). To se rovná odpařovací teplo sloučeniny děleno jejím molární objem v kondenzované fázi. Aby se materiál rozpustil, je třeba překonat stejné interakce, protože molekuly jsou od sebe odděleny a obklopeny rozpouštědlem. V roce 1936 Joel Henry Hildebrand navrhl druhou odmocninu hustoty kohezní energie jako číselnou hodnotu označující chování solventnosti.[1] Toto se později stalo známé jako „parametr rozpustnosti Hildebranda“. Materiály s podobnými parametry rozpustnosti budou moci vzájemně interagovat, což povede k solvatace, mísitelnost nebo otok.
Použití a omezení
Jeho hlavní užitečnost spočívá v tom, že poskytuje jednoduché předpovědi fázové rovnováhy na základě jediného parametru, který lze snadno získat pro většinu materiálů. Tyto předpovědi jsou často užitečné pro nepolární a mírně polární (dipólový moment < 2 debye[Citace je zapotřebí ]) systémy bez vodíkové vazby. Našel zvláštní použití při predikci rozpustnosti a bobtnání polymerů rozpouštědly. Složitější trojrozměrné parametry rozpustnosti, jako např Hansenovy parametry rozpustnosti, byly navrženy pro polární molekuly.
Hlavní omezení přístupu parametru rozpustnosti spočívá v tom, že se vztahuje pouze na přidružená řešení („jako se rozpouští jako“ nebo, technicky vzato, pozitivní odchylky od Raoultův zákon ): nemůže odpovídat za negativní odchylky od Raoultova zákona, které vyplývají z účinků, jako je solvatace nebo tvorba komplexů elektron-donor-akceptor. Jako každá jednoduchá prediktivní teorie může inspirovat k nadměrné důvěře: nejlépe se používá pro screening s údaji použitými k ověření předpovědí.[Citace je zapotřebí ]
Jednotky
Konvenční jednotky pro parametr rozpustnosti jsou (kalorií na cm3)1/2nebo kal1/2 cm−3/2. The SI jednotky jsou J1/2 m−3/2, což odpovídá Pascal1/2. 1 kalorie se rovná 4,184 J.
1 kal1/2 cm−3/2 = (4,184 J)1/2 (0,01 m)−3/2 = 2.045 103 J1/2 m−3/2 = 2,045 MPa1/2.
Vzhledem k nepřesné povaze použití δ často stačí říci, že počet v MPa1/2 je dvojnásobek počtu v kal1/2 cm−3/2Pokud jednotky nejsou uvedeny, například ve starších knihách, je obvykle bezpečné předpokládat jednotky jiné než SI.
Příklady
| Látka | δ[1] [CAL1/2 cm−3/2] | 5 [MPa1/2] |
|---|---|---|
| n-pentan | 7.0 | 14.4 |
| n-hexan | 7.24 | 14.9 |
| Diethylether | 7.62 | 15.4 |
| Ethylacetát | 9.1 | 18.2 |
| Chloroform | 9.21 | 18.7 |
| Dichlormethan | 9.93 | 20.2 |
| Aceton | 9.77 | 19.9 |
| 2-propanol | 11.6 | 23.8 |
| Ethanol | 12.92 | 26.5 |
| PTFE | 6.2[2] | |
| Poly (ethylen) | 7.9[2] | |
| Poly (propylen) | 8.2[3] | 16.6 |
| Poly (styren) | 9.13[2] | |
| Poly (fenylenoxid) | 9.15[2] | |
| PVC | 9.5[3] | 19.5 |
| Polyuretan (PU / PUR) | 8.9[3] | |
| PET | 10.1[3] | 20.5 |
| Nylon 6,6 | 13.7[3] | 28 |
| Poly (methylmethakrylát) | 9.3[3] | 19.0 |
| (Hydroxyethyl) methakrylát | 25–26[4] | |
| poly (HEMA) | 26.93[4] | |
| Ethylenglykol | 29.9,[4] 33.0 |
Od stolu, poly (ethylen) má parametr rozpustnosti 7,9 kal1/2 cm−3/2. Pravděpodobně budou dobrá rozpouštědla diethylether a hexan. (PE se však rozpouští pouze při teplotách výrazně nad 100 ° C.) Poly (styren) má parametr rozpustnosti 9,1 kal1/2 cm−3/2, a tedy ethylacetát je pravděpodobně dobrým rozpouštědlem. Nylon 6,6 má parametr rozpustnosti 13,7 kal1/2 cm−3/2a ethanol bude pravděpodobně nejlepším rozpouštědlem z těch, které jsou uvedeny v tabulce. Ten druhý je však polární, a proto bychom měli být velmi opatrní, pokud jde o použití pouze Hildebrandova parametru rozpustnosti k vytváření předpovědí.
Viz také
Reference
Poznámky
- ^ A b John Burke (1984). "Část 2. Parametr rozpustnosti Hildebranda". Citováno 2013-12-04.
- ^ A b C d "Příklady parametrů rozpustnosti". Citováno 2007-11-20.
- ^ A b C d E F Vandenburg, H .; et al. (1999). „Jednoduchá metoda výběru rozpouštědla zrychlila extrakci aditiv z polymerů rozpouštědly“. Analytik. 124 (11): 1707–1710. doi:10.1039 / a904631c.
- ^ A b C Kwok A. Y., Qiao G. G., Solomon D. H. (2004). "Syntetické hydrogely 3. Účinky rozpouštědel na poly (2-hydroxyethylmethakrylátové) sítě". Polymer. 45: 4017–4027. doi:10.1016 / j.polymer.2004.03.104.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
Bibliografie
Barton, A. F. M. (1991). Příručka parametrů rozpustnosti a dalších parametrů soudržnosti (2. vyd.). CRC Press.
Barton, A. F. M. (1990). Příručka parametrů interakce polymeru a kapaliny a dalších parametrů rozpustnosti. CRC Press.
externí odkazy
- Abboud J.-L. M., Notario R. (1999) Kritická kompilace stupnic parametrů rozpouštědla. část I. čistá donorová rozpouštědla nevodíkových vazeb - technická zpráva. Pure Appl. Chem. 71 (4), 645–718 (dokument IUPAC s velkou tabulkou (1b) parametru rozpustnosti Hildebranda (δH))