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目 录
1 绪论 1
1.1 等压法的测定 1
1.2 等压装置的研制 2
1.2.1提高材料传热性质和耐腐蚀性 2
1.2.2 提高所得实验数据的精确度 4
1.2.3 缩短平衡时间 5
1.3 离子液体简介及应用 5
1.4 研究内容与意义 6
2 实验部分 7
2.1 试剂和仪器 7
2.2 实验过程 7
2.3 实验结果及讨论 8
结论 16
参考文献 17
致谢 19
1 绪论
在电解质水溶液当中，其具备的热力学性质具体有活度、密度以及过量性质等。在这里面，各种化合物呈现于水中的活度与渗透系数能够针对液体各离子之间彼此作用力研究产生重要影响，其能够作为各种模型建立的基础。
1.1 等压法的测定
当前，针对多组分混合溶液里面所具备的热力学性质进行测定的方法比较多，比如冰点降低法、电动势法、。以上测定方法各有优缺点，其中等压法是相对于其他测定方法准确度高、实验装置简单容易操作的经典方法[1]。等压法测定溶液热力学性质时样品达到等压平衡状态的浓度主要是靠直接称重法获得，得到平衡时各溶液浓度后通过计算获得样品渗透系数、溶剂活度及溶质活度系数等热力学参数，其操作非常简单误差小，而且等压法相对于直接蒸气压法受温度影响非常小。等压法在测定溶液热力学性质时受限制的条件少、应用范围广泛、灵活度大[2]。而等压法不但可以针对多元水溶液进行 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072&
测定，而且还能够被用到多元非水溶剂热力学性质分析领域当中。等压法因其具备众多优点而被研究者广泛应用于室温下溶液热力学性质研究，但同时它也存在一定缺点如相比较电动势法测定时间长；同时随着溶液浓度的减小等压法的精确度降低，当溶液浓度降低至0.1 mol/kg以下时，因溶液中溶剂转移扩散动力减小很难达到平衡而难以准确测量，因此通常需要借助其他研究方法补充。
所谓的等压法，具体是将同样溶剂及不同化学势的溶液置于整体当中，采取溶剂转移交换的方式实现一致化学势[3]。在实践操作中，可以把不同组分溶液各自放到敞口等压样品杯里面，并且维系一定热接触，然后等压样品杯里面所装有的溶剂会借助共同气相实现转移交换，一直到所有等压样品杯里面装有的溶液能够形成一样平衡蒸气压为止。在这种情况下，溶液可以实现热力学平衡，同时每个等压样品杯里面装有的溶剂会有一样的活度以及化学势。因为各种溶液如果想要维系化学平衡，则必须具备相同蒸气压以及溶剂活度，所以在具体实验过程当中必须详细了解溶剂浓度与活度的函数系式，通过将这种溶液当成对照溶液，能够求解到其他溶液当中对应的溶剂活度以及需要维系平衡所需的活度[4]。在对照溶液和等压杯里面的溶液实现等压平衡的情况下，则可以确保溶剂活度相等同，具体是：
即 (1.1)
，其中 (1.2)
(1.3)
(1.4)
将方程式(1.3)和(1.4)带入(1.1)式经整理后得到平衡时溶剂活度及溶液渗透系数计算式：
(1.5)
(1.6)
在上式里面：*对应的是参考溶液，ν对应的是溶质完全电离所形成的离子总数，m对应的为平衡时溶液的质量摩尔浓度；Φ对应的为渗透系数，平衡时参考溶液体系渗透系数通过Φ*m关系式计算获得；Ms为溶剂的相对分子质量。因此，只要测得参考溶液和待测溶液达到等压平衡时的质量摩尔浓度，待测溶液的渗透系数及溶剂活度就可以计算获得，式1.6中ν*m*/∑νimi被称为等压比。
1.2 等压装置的研制
自1917年Bousfield首次提出等压法研究溶液热力学性质的实验技术以来，许多科研工作者们就不断对最初的等压法实验装置做出改进，使等压法逐步完善，所测得的数据更精确。等压法的关键技术是等压箱的设计，而等压箱的改进主要集中在提高材料传热性质和耐腐蚀性、提高所得实验数据的精确度及缩短平衡时间这三部分。
1.2.1提高材料传热性质和耐腐蚀性
等压法刚被应用到实践当中的时候，所应用到的实验测定器材为玻璃质真空干燥器改制而成的，其等压杯为玻璃杯。这种装置所具备的导热性不佳，同时样品杯彼此之间也不具备加速温度平衡能力，这就导致了平衡时间过长，同时精度不足，通常误差能够达到10%。在这种情况下，为了克服样品杯导热差、平衡慢及实验精确度低等缺点。Sinclair改进后的装置由于将玻璃样品杯换成镀银金属铜杯，同时添加带刻槽的金属铜板作为导热介质，使装置的导热性大大增加，各样杯间温差减小实验精度大幅提高，精确度增加了10到20倍。而经过改进之后的装置构成成虽然比较单一，但是却具备很高的精度水平，还是继续应用的玻璃真空干燥器当成等压箱。这时候的玻璃等压装置由于玻璃等压箱经济且容易观察箱内变化，成为比较常用的等压实验装置，如图1.1所示的由玻璃真空干燥器改制的等压装置近些年仍然被科研工作者所采用。在实验中Jnasi和Ferugosns[5]发现镀银的铜样品杯抗腐蚀性较差，长时间盛放NaCl溶液后会与Cl反应生成AgCl沉淀。Scacthd[6]为了增加样品杯的抗腐蚀性能且保持等压杯的良好导热性，首次采用金属Pt做等样样品杯，同时Scacthd还选用不锈钢做等压箱体。我国东北大学王之昌[7,8]课题组采用圆柱形铜材制作等压器，选用金属银制成等压样品杯，该装置导热性能较好，减少温度梯度对平衡的影响。
图1.1 由玻璃真空干燥器改造的典型等压装置
1.2.2 提高所得实验数据的精确度
科研工作者发现早期使用的等压装置内部等压样品杯不带盖子，体系达到热力学平衡后取出样品杯称量的过程中杯子是敞开的溶剂会继续挥发，从而影响称量结果使实验结果的精确度下降。针对这一缺点Sinclair[9]和Robinson[10,11]率先对等压装置进行改进，其具体是通过重力作用为等压样品杯封口。然而因为封口所用的盖子在密封性方面有所不足，于是导致在称量的时候会有溶剂挥发的问题，导致测定结果受到不利影响。Mason[12]则是为所有样品杯都统一安装具备优良密封性的封口盖，当溶液已经实现平衡的时候则第一时间将盖子拧紧，从而可以确保实验精度。近年来，我国青海盐湖所姚燕课题[13]组采用钛钼镍合金做等压样品杯，所制作的等压样品杯传热性能良好，化学性质稳定耐腐蚀性能较好，被用于含盐水溶液体系等压研究中。这种装置能够有效避免因温度变化引起的平衡溶剂冷凝或挥发造成的浓度误差，比前者的精确度更高。
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