2,4-DNP在DMSO溶劑中的熱化學(xué)性能研究

＊劉 波

（西安近代化學(xué)研究所 陜西 710065）

2,4-DNP在DMSO溶劑中的熱化學(xué)性能研究

＊劉 波

（西安近代化學(xué)研究所 陜西 710065）

通過RD496-2000Calvet微量熱計分別測量了298.15K時DNP在DMSO和NMP中的溶解焓。根據(jù)實驗值，使用經(jīng)驗公式計算了每個過程的溶解焓、相對偏摩爾焓和相對表觀摩爾焓。得到描述溶解過程的對應(yīng)動力學(xué)方程

DNP；DMSO；焓

1.前言

DNP是黃色晶體，其性能是：微溶于水，溶于DMSO溶劑中。在稀釋的水溶性酸液，堿性黃色單指示劑中具有強毒性，用于制備染料和醫(yī)藥，并作為有機合成中間體。2，4-DNP：熔點115．6℃，相對密度為1．683g/cm3。經(jīng)蒸汽處理后具有揮發(fā)性。使用亞硫酸銨的稀溶液能夠形成2-氨基-4-硝基酚。

本論文主要采用RD496-2000Calvet微量熱計分別研究了DNP在298．15K時，在DMSO溶劑中的熱化學(xué)性能。這有利于研究其工業(yè)化結(jié)晶過程。

2.試驗

(1)材料

2，4-DNP作為晶體使用，其純度超過99．5%。DMSO（m．p．18～20；d420=1．098～1．102）和NMP（d420=1．029～1．035）作為分析溶劑。

(2)裝置和條件

實驗裝置為RD496-2000Calvet微量熱計。使用它測量KCl在298．15K蒸餾水下的溶解焓為17．234kJ/mol，與文獻值17．24kJ/mol相差0．04%。這顯示該測焓裝置是可靠的。中國可欣化學(xué)公司提供 KCl下列參數(shù)。

Mw=74．5513g/mol

d420=1．984

Tmp=770℃

(3)結(jié)果與討論

①2，4-DNP在DMSO中的溶解焓

2，4-DNP在每個過程的試驗量均使溶液未飽和。表1包含DNP在DMSO中溶解焓的實驗值和計算值，計算的相對表觀摩爾焓和偏摩爾焓。表1中，b代表2，4-DNP在DMSO中的溶解度。

-ΔdissHapparent (kJ mol-1) Found Calculated Solvent b×105/ (mol kg-1) -ΔdissH(kJ mol-1) -ΔdissHpartial(kJ mol-1) DMSO 4.94 4.39 4.41 22.67 19.06 5.40 4.75 4.72 22.58 19.37

表1 2,4-DNP在DMSO中的溶解焓

根據(jù)表1中的b和ΔdissH值，得到描述2,4-DNP中b和ΔdissH關(guān)系的經(jīng)驗公式

公式(1)計算在DMSO中的相對表觀摩爾焓和相對偏摩爾焓經(jīng)驗公式如下：

②2，4-DNP在DMSO中的溶解動力學(xué)過程

適當(dāng)摩爾數(shù)的2，4-DNP晶體在298．15K溶于DMSO中以形成溶液。通過RD496-2000Calvet微量熱計測得了每個過程的焓，每個過程重復(fù)幾次。

獲得了描述2，4-DNP在DMSO中的溶解動力學(xué)方程，選擇公式（5）和（6）作為描述該過程的模型。

結(jié)合公式（5）和（6）得出：

將α= H/H∞帶入公式（7）可得：

表2總結(jié)了公式（8）所需數(shù)據(jù)，得到了表3中的n和lnk值。在這些方程中，α為轉(zhuǎn)換度，H代表不同時刻焓，i為時間，H∞為整個過程，k為溶解速度，n為反應(yīng)級數(shù)。

表2 298.15K下2,4-DNP在DMS溶解過程的初始數(shù)據(jù)

表3 298.15K下溶解過程的n和ln k值以及共耦合系數(shù)r

描述298．15K下，2，4-DNP在DMSO中的動力學(xué)方程為

3.結(jié)論

(1)分別得到了描述在298．15K下，ΔdissH，ΔdissHapparentandΔdissHpartial和2，4-DNP在DMSO中濃度的關(guān)系。

(2)在298．15K下，DNP在DMSO中溶解動力學(xué)方程為

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(責(zé)任編輯：王恒)

Study of the Thermochemistry Property of 2,4-DNP in DMSO Solvent

Liu Bo

（Modern Chemistry Institute of Xi’an, Shanxi, 710065）

Through the RD496-2000 Calvet microcalorimeter it has measured respectively the dissolution enthalpy of 298.15 K of DNP in DMSO and NMP . According to the experimental value, it has used the empirical formula to calculate the dissolving enthalpy, relative partial molar enthalpy andrelative apparent molar enthalpy of each process, fnally, got the corresponding dynamic equations of the dissolution process

DNP；DMSO；enthalpy

T < class="emphasis_bold"> 文獻標(biāo)識碼：A

A

劉波（1988～)，男，西安近代化學(xué)研究所；研究方向：混合炸藥配方研制。