丁二酸二乙酯與乙醇混合液密度和黏度的測定及關(guān)聯(lián)

李娜，王秀玲

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

丁二酸二乙酯與乙醇混合液密度和黏度的測定及關(guān)聯(lián)

李娜，王秀玲

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

在常壓下采用U形振動管密度計和烏氏黏度計分別測定了丁二酸二乙酯與乙醇的混合液在298．15～343．15K下的密度和黏度，并由密度數(shù)據(jù)和黏度數(shù)據(jù)分別計算出了不同溫度和組成下的超額體積VE和超額黏度Δη；VE為正值，Δη為負值，同時分別將不同溫度下的超額體積、超額黏度與組成的關(guān)系用Redlich-Kister方程進行了關(guān)聯(lián)。

丁二酸二乙酯；乙醇；密度；黏度

丁二酸二乙酯是重要的合成香料和有機溶劑，測定丁二酸二乙酯和乙醇二元混合物系的粘度、密度數(shù)據(jù)具有重要的現(xiàn)實和理論價值。而目前丁二酸二乙酯和乙醇二元混合物系的粘度、密度測定還未見相關(guān)報道。

本文測定了丁二酸二乙酯和乙醇二元混合物系在298．15K～343．15K溫度之間整個組成范圍內(nèi)的密度和黏度數(shù)據(jù)，分別計算出了超額摩爾體積和超額黏度，并用Redlich-Kister方程進行了回歸。

1 試驗部分

1.1 試驗儀器和試劑

德國產(chǎn)BP210S電子天平；精度為0．01 s電子秒表；烏式黏度計；超級恒溫水浴；日本產(chǎn)Density/Specific Gravity Meter DA-505型U型振動管密度儀。

丁二酸二乙酯（分析純，含量為99．0%，天津市光復(fù)精細化工研究所）；無水乙醇（分析純，含量為99．5%，天津大學(xué)科威公司）；環(huán)己烷（分析純，含量為99．5%，天津大學(xué)科威公司）。

為了驗證試驗方法和儀器的準(zhǔn)確性，同時檢驗試劑的純度，測定了環(huán)己烷和乙醇在298．15 K和常壓下的密度和黏度，與文獻值進行了比較，其結(jié)果見表1。

表1

由表1可知，環(huán)己烷和無水乙醇的試驗值與文獻值符合的較好，說明所用儀器和測定方法可靠。

1.2 溶液的配制

二元混合物通過容量瓶稱重法配制，電子天平的精度為0.1 mg，在配制過程中首先稱取所需量的丁二酸二乙酯，在不接觸容量瓶的情況下，用注射器直接注入乙醇溶液，搖勻。摩爾分率的誤差小于1×10-4。

1.3 密度的測定

本實驗是通過U形振動管密度計來測定物系的密度。在測定過程中首先用去離子二次蒸餾水和干空氣對密度計進行校正，測量池的溫度讀數(shù)精確到±0.01K，密度測量時儀器的誤差為±1×10-5g·cm-3。

1.4 黏度的測定

利用烏式黏度計測量黏度，恒溫水浴的溫度通過數(shù)字控制儀表控制在±0.1K，然后再用精密溫度計讀取溫度，精度為±0.01K，液體流過黏度計毛細管的時間通過精度為±0.01 s的電子數(shù)字秒表讀取。每個數(shù)據(jù)點至少進行三次重復(fù)試驗，每兩次試驗的差值不大于0.05 s，取三次測量的平均值作為最終試驗結(jié)果。黏度的測量精度為±0.003 mPa·s。液體的黏度由下式進行計算：

其中，η、η0、ρ、ρ0和t、t0分別表示待測液與標(biāo)準(zhǔn)液的黏度（mPa·s）、密度（g·cm-3）和液體流過黏度計毛細管的時間（s）。

2 實驗結(jié)果及討論

丁二酸二乙酯與乙醇組成的混合液在不同組成和不同溫度下的密度測量結(jié)果列于表2。

表2 混合溶液密度（g·cm-3）測定值

由表2可知，不同組成下的丁二酸二乙酯-乙醇混合液的密度隨著溫度的升高均勻下降，在各組成下的密度與溫度呈很好的線性關(guān)系。

丁二酸二乙酯與乙醇混合液在不同組成和不同溫度下的黏度測量結(jié)果列于表3。

由表3可以看出不同組成下的丁二酸二乙酯-乙醇混合液的黏度隨著溫度的升高呈明顯的下降趨勢，但并不與溫度呈線性關(guān)系，且在同一溫度不同組成下的黏度數(shù)據(jù)也不與丁二酸二乙酯的摩爾分?jǐn)?shù)呈線性關(guān)系。

表3 黏度（mPa·s）測定值

利用密度數(shù)據(jù)可以通過下式計算超額摩爾體積[5]

上式中χ1、M1、ρ1和χ2、M2、ρ2分別表示純組分丁二酸二乙酯與乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)，摩爾質(zhì)量（g·mol-1）和密度（g·cm-3），ρ12是溶液的密度，計算結(jié)果列于表4中。

不同溫度下超額摩爾體積隨組成的變化曲線如圖1所示。

從圖1可以看出對于丁二酸二乙酯和乙醇體系在所有組成范圍內(nèi)超額體積VE為正值，且在不同溫度下的等溫線都存在一極大值點，同時所有等溫線的極值點基本聚集在x=0.57附近。不同溫度下超額體積VE的變化趨勢相似，呈開口向下的拋物線型，但在組成相同的情況下隨著溫度的增加超額體積VE的絕對值越來越大。

表4 不同溫度及組成下的VE（cm3·mol-1）

圖1 不同溫度下丁二酸二乙酯和乙醇溶液的x1-VE圖

根據(jù)Redlich-Kister方程，超額摩爾體積VE按（3）式關(guān)聯(lián)，其關(guān)聯(lián)結(jié)果列于表5中。

其中χ1、χ2分別表示丁二酸二乙酯和乙醇的摩爾分率，Ai是方程的回歸系數(shù)。

平均誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差SD分別由公式（4）和（5）計算而得。

表5 VE按方程進行回歸的系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)偏差

與超額體積的計算方法相似，溶液的黏度和按純組份的黏度與摩爾分率計算的差即超額黏度由（6）式計算：

其中η、η1和η2分別表示混合液和純物質(zhì)1、2的黏度，兩個體系對應(yīng)的在不同溫度下混合黏度的變化計算值列于表6，變化曲線于圖2中。

表6 丁二酸二乙酯超額黏度

圖2 不同溫度下丁二酸二乙酯+乙醇溶液的χ1-Δη

由圖2可以看出丁二酸二乙酯-乙醇這種二元體系的混合黏度的變化均為負值，且在同一組成下Δη的絕對值均隨溫度的升高而減小。

根據(jù)Redich-Kister方程，超額黏度Δη按（7）式進行回歸，其回歸結(jié)果列于表7中，表中的平均誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差SD也分別由公式（4）和（5）計算而得和分別由Δηcal和Δηexp代替，Δη與組成的關(guān)聯(lián)式為：

其中χ1、χ2分別表示丁二酸二乙酯和乙醇的摩爾分率，Ai是方程的回歸系數(shù)。

表7 丁二酸二乙酯-乙醇體系超額黏度Δη按Redlich-Kister方程進行回歸的系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)偏差

3 結(jié)論

3.1 本文測定了丁二酸二乙酯-乙醇二元混合物系在不同溫度及組成下的密度和黏度。

3.2 由密度數(shù)據(jù)計算出超額體積VE、由黏度數(shù)據(jù)計算出了超額黏度Δη。

3.3 對不同溫度下的超額體積、超額黏度與組成的關(guān)系案Redlich-Kister方程進行關(guān)聯(lián)，得出關(guān)聯(lián)系數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)偏差。

［1］ Kazuyoshi O,Katsutoshi T,Sachio M,Excess volumes and isentropic compressibilities of the binary mixtures of cyclohexanone with globular species at T=298.15K [J].J Chem Thermodynamics, 1997,29(3):287-294.

［2］ Jagan N,Sanjay K M,Excess molar volumes and kinematic viscosities of binary liquid mixtures of cyclohexanone+dichloromethane,+ trichloromethane,+1,2-dichloroethane,+trichloroethene,+1,1,1-trichloroethane,and+cyclohexane[J].J Chem Eng Data,1998,43(2): 196-200.

［3］ Vittalaprasad T.E.,Mythili R.,G.S.Nirmala,D.H.L.Prasad.Densities and Viscosities of Binary Mixtures of Chloroethylenes with Some Aliphatic Alcohols[J].J Chem Eng Data2002,47,68-71.

［4］ Riddick,A.:Bunger,W.B.:Sakano,T.K.Organic Solvents,Physical Prop erties and Method of Purification[J].4th ed.,Wiley-Interscience: New York,1986.

［5］ YawsCL,ChemicalPropertiesHandbook[M].Beijing:WordPublishing Corporation.1999.488.

Densities and Viscosities for diethyl succinate and ethanol at Diferent Temperatures

LI Na,WANG Xiu-ling
(Tianjin Bohai Technical Vocational Collgeg,Tianjin 300402,China)

The densities and viscosities were measured by a vibrating densimeter(model DA-505U)and a Ubbelohde suspended-level viscometer at atmospheric pressure for diethyl succinate+ethanol．The temperature rang was from 298．15K to 343．15K．Densities and viscosities of solutions were used to calculate excess molar volumes and excess viscosities respectively with Redlich-Kister Eq．

diethyl succinate;ethanol;density;viscosity

book=2010,ebook=71

10．3969/j．issn．1008．1267．02．008

TQ225．24+2

A

1008-1267（2010）02-0021-04

2009-10-20