Hildebrands löslighetsparameter
Hildebrands löslighetsparameter (δ) ger en numerisk uppskattning av graden av interaktion mellan material och kan vara en bra indikation på löslighet , särskilt för opolära material som många polymerer . Material med liknande värden på δ är sannolikt blandbara .
Definition
Hildebrands löslighetsparameter är kvadratroten av den kohesiva energitätheten :
Den kohesiva energitätheten är mängden energi som behövs för att helt avlägsna enhetsvolymen av molekyler från sina grannar till oändlig separation (en idealisk gas) . Detta är lika med föreningens förångningsvärme dividerat med dess molära volym i den kondenserade fasen. För att ett material ska lösas upp måste samma interaktioner övervinnas, eftersom molekylerna separeras från varandra och omges av lösningsmedlet. År 1936 Joel Henry Hildebrand kvadratroten av den kohesiva energitätheten som ett numeriskt värde som indikerar solvensbeteende. Detta blev senare känt som "Hildebrands löslighetsparameter". Material med liknande löslighetsparametrar kommer att kunna interagera med varandra, vilket resulterar i solvatisering , blandbarhet eller svullnad.
Användningar och begränsningar
Dess huvudsakliga användbarhet är att den ger enkla förutsägelser av fasjämvikt baserat på en enda parameter som lätt kan erhållas för de flesta material. Dessa förutsägelser är ofta [ citat behövs användbara för opolära och svagt polära ( dipolmoment < 2 debyes ]) utan vätebindning. Den har funnit särskild användning för att förutsäga löslighet och svällning av polymerer av lösningsmedel. Mer komplicerade tredimensionella löslighetsparametrar, såsom Hansen löslighetsparametrar, har föreslagits för polära molekyler.
Den huvudsakliga begränsningen för löslighetsparametermetoden är att den endast gäller för associerade lösningar ("liknande löser sig som" eller, tekniskt sett, positiva avvikelser från Raoults lag ): den kan inte redogöra för negativa avvikelser från Raoults lag som är ett resultat av effekter som solvation eller bildandet av elektrondonator-acceptorkomplex. Som vilken enkel prediktiv teori som helst, kan den inspirera till övertro: den används bäst för screening med data som används för att verifiera förutsägelserna. [ citat behövs ]
Enheter
De konventionella enheterna för löslighetsparametern är ( kalorier per cm 3 ) 1/2 eller cal 1/2 cm −3/2 . SI -enheterna är J 1/2 m −3/2 , motsvarande pascal 1/2 . 1 kalori är lika med 4.184 J.
1 kal 1/2 cm −3/2 = (4,184 J) 1/2 (0,01 m) −3/2 = 2,045 10 3 J 1/2 m −3/2 = 2,045 MPa 1/2 .
Med tanke på den icke-exakta karaktären av användningen av δ räcker det ofta att säga att talet i MPa 1/2 är dubbelt så stort som talet i cal 1/2 cm −3/2 . Där enheterna inte anges, till exempel i äldre böcker, är det vanligtvis säkert att anta icke-SI-enheten.
Exempel
| Ämne | δ [kal 1/2 cm −3/2 ] | δ [MPa 1/2 ] |
|---|---|---|
| n-pentan | 7,0 | 14.4 |
| n-hexan | 7.24 | 14.9 |
| Dietyleter | 7,62 | 15.4 |
| Etylacetat | 9.1 | 18.2 |
| Kloroform | 9.21 | 18.7 |
| Diklorometan | 9,93 | 20.2 |
| Aceton | 9,77 | 19.9 |
| 2-propanol | 11.6 | 23.8 |
| Etanol | 12,92 | 26,5 |
| PTFE | 6.2 | |
| Poly(eten) | 7.9 | |
| Poly(propen) | 8.2 | 16.6 |
| Polystyren) | 9.13 | |
| Poly(fenylenoxid) | 9.15 | |
| PVC | 9.5 | 19.5 |
| Polyuretan (PU/PUR) | 8.9 | |
| SÄLLSKAPSDJUR | 10.1 | 20.5 |
| Nylon 6,6 | 13.7 | 28 |
| Polymetylmetakrylat) | 9.3 | 19,0 |
| (hydroxietyl)metakrylat | 25–26 | |
| poly(HEMA) | 26,93 | |
| Etylenglykol | 29,9, 33,0 |
Enligt tabellen har poly(eten) en löslighetsparameter på 7,9 cal 1/2 cm −3/2 . Bra lösningsmedel är sannolikt dietyleter och hexan . (PE löser sig dock bara vid temperaturer långt över 100 °C.) Poly(styren) har en löslighetsparameter på 9,1 cal 1/2 cm −3/2 , och därför är etylacetat troligen ett bra lösningsmedel. Nylon 6,6 har en löslighetsparameter på 13,7 cal 1/2 cm −3/2 , och etanol är sannolikt det bästa lösningsmedlet av de tabellerade. Det senare är dock polärt, och därför bör vi vara mycket försiktiga med att bara använda Hildebrands löslighetsparameter för att göra förutsägelser.
Se även
Anteckningar
Bibliografi
Barton, AFM (1991). Handbok för löslighetsparametrar och andra kohesionsparametrar ( 2:a upplagan). CRC Tryck.
Barton, AFM (1990). Handbok för polymervätskeinteraktionsparametrar och andra löslighetsparametrar . CRC Tryck.
externa länkar
- Abboud J.-LM, Notario R. (1999) Kritisk sammanställning av skalor av lösningsmedelsparametrar. del I. rena donatorlösningsmedel utan vätebindning – teknisk rapport . Ren appl. Chem. 71(4), 645–718 (IUPAC-dokument med stor tabell (1b) över Hildebrands löslighetsparameter (δ H ))