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本文拟结合准静态过程假说[1,2],模拟苯(AR)与甲苯(AR)混合溶液表面张力,供参考.
25℃时苯与甲苯的相关热力学性质参见如下表1所示:
表1. 25℃时苯与甲苯的相关热力学性质
1.表面张力模拟原理
苯与甲苯混合体系属于紧邻同系混合物,可近似视为理想液态混合物,混合过程:
ΔmixV=0 (1)
式(1)显示,苯与甲苯混合前后V苯、V甲苯保持恒定.
对于均相纯组分体系,准静态过程假说认为:
(2)
式(2)中“G”代表苯或甲苯的吉布斯能;“μ”代表苯或甲苯的化学势;“n”代表苯或甲苯的物质的量;“γ”代
表苯与甲苯混合液的表面张力;“As”代表苯与甲苯混合液的表面积.
设100ml苯与甲苯的混合液用直径为28mm的圆柱形容器盛装,则:
As=2πr2+2πrh (3)
h=100ml/πr2 (4)
式(3)、(4)中“r”代表圆柱形容器的半径,r=28mm/2=14mm;“h”代表容器内盛装混合液的高
度, 则:
h=100cm3/[3.14×(1.4cm)2]=16.25cm (5)
As=2×3.14×(1.4cm)2+2×3.14×1.4cm×16.25cm=1.5518×10-2m2 (6)
结合式(2)及(6)可得:
(7)
式(7)即为苯/甲苯混合液表面张力的模拟公式,式(7)中校正因子F=10-8.
苯/甲苯混合液配制时的体积比参见如下表2所示:
表2. 25℃时甲醇/乙醇混合液配制时的体积比
2. 苯/甲苯混合液表面张力的模拟结果
苯/甲苯混合液表面张力模拟结果参见如下表3及表4所示:
表3. 25℃时苯/甲苯混合液表面张力模拟结果1
表4. 25℃时苯/甲苯混合液表面张力模拟结果2
3.结论
25℃时苯与甲苯混合溶液表面张力模拟公式为:
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参考文献
[1] 余高奇.校正因子与相对化学势的计算. 科学网博客, 2024,5.
[2] 余高奇.甲醇/乙醇混合溶液表面张力的热力学模拟.科学网博客,2024,5.
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