Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
75
Структура силикагелей, полученных из разных алкогелей
Интермицелляриая жидкость а, эрг/см1 ¦V 10-18 Q, кал /г Q, эрг/см2
Вода 72,75 16,1
Метанол 22,55 1,30 14,9 250
Этанол 22,32 2,30 14,8 205
н-пропанол 23,70 2,92 14,1 185
Изопропанол 21,24 2,84 — —
н-бутанол 24,57 3,51 13,0 170
Изобутанол 22,98 3,48 12,4
Условный дипольный момент, характеризующий полярность интермицеллнр
Наряду с теплотами смачивания, непосредственно определяющими эффект сродства, авторы [166] связывают интенсивность взаимодействия с полярностью дисперсионной среды, характеризуемой, в частности, ее условным моментом [194]. В таком случае, как нам казалось, можно было также связать изменения в структуре с истинным дипольным моментом жидкости [195]. Для этого мы заменили воду гидрогеля веществами разных классов органических соединений, их гомологов и изомеров, отличающихся теплотами смачивания силикагеля, величинами дипольных моментов, но обладающих близкими величинами поверхностного натяжения на границе с воздухом.
Так как в литературе еще нет справочника по тепло-там смачивания силикагеля различными веществами, то в некоторых случаях в качестве характеристики интенсивности взаимодействия мы использовали экспериментально найденные ряды адсорбируемости.
В первой серии опытов мы применили жидкости, составляющие элюотропный ряд растворителей [196], для которого порядок адсорбируемости согласуется с теплотами смачивания силикагеля; во второй — вещества, адсорбирующиеся в определенной последовательности на силикагеле из растворов в гептане [103, 197], в третьей—характеристикой интенсивности взаимодействия служила теплота сма- * чивания [166]. Замену воды гидрогеля органической жидкостью проводили путем многократной декантации. Вна-
Таблица 21
I серия II серия
г, А S, м*/г г. А S, м'/г
смг1е
0,32 12 620 0,35 14 500
0,69 16 640 0,78 15 —
1.00 19 770 0.79 15 630
1,13 21 720 0,87 17 Є50
1,15 20 810 1,04 18 900
1,35 22 820 1,30 21 750
1,49 22 830 1,46 31 840
ной жидкости [194].
чале воду вытесняли метиловым спиртом, затем последний заменяли хорошо растворимым в ней органическим веществом. Для введения в гель четыреххлористого углерода и циклогексана применяли бензогель, полученный вытеснением спирта из алкогеля. Лиогели сушили при 120—150° С, а затем прокаливали в течение трех часов при 350° С. В табл. 22 приведены данные, характеризующие зависимость структуры силикагелей от величины дипольных моментов (?1) и адсорбируемости жидкостей, заполняющих капиллярные пространства геля.
В каждой серии опытов эти жидкости расположены в порядке уменьшения адсорбируемости на силикагеле. Данные таблицы указывают на отсутствие закономерной связи между объемом пор названного сорбента и дипольным моментом интермицеллярной жидкости. Так, увеличение пористости происходит как при переходе от метанола к ацетону, обладающему большим, по сравнению с первым, дипольным моментом, так и при переходе к неполярным веществам. Нельзя связать с дипольным моментом ощутимые изменения в пористости, вызванные заменой спиртов нормального строения их изомерами.
Для ароматических углеводородов связь между этими характеристиками оказывается в одном случае симбатной (бензол, толуол, о-ксилол), а в другом — антибатной (изомеры ксилола), что также не дает возможности установить однозначную зависимость структуры от дипольного
76
77
момента жидкости. Вместе с тем изменение предельно-сорб-ционного объема пор каждой серии образцов находится в хорошем согласии с рядами адсорбируемости примененных жидкостей на силикагеле. Чем слабее адсорбируется жидкость, т. е. чем меньше интенсивность ее взаимодействия со скелетом геля, тем более пористым получается сорбент. Следовательно, чем меньше сродство интермицеллярной
Таблица 22
Структура силикагелей, полученных из разных лиогелей
Серия опытов Интермнцеллярная ЖИДКОСТЬ МО11 сг. эрг/см' см3/г Я, м'/г г. А
Метанол 1,73 22,55 1,36 650 42
Ацетон 2,79 23,7 1,60 650 49
I Бензол 0 28,87 1,79 650 55
Четыреххлорис- 0 25,68 2,00 650 62
тый углерод
Циклогексан 0,2 24,95 2,20 650 68
Бензол 0 28,87 1,68 620 53
Толуол 0,37 28,53 1,80 610 59
II о-Ксилол 0,52 30,03 1,98 620 64
.м-Ксилол 0,37 28,68 2,20 Є50 68
п- Ксилол 0 28,31 2,37 650 73
«-Пропанол 1,69 22,9 1,70 650 52
Изопропанол 1,58 21,2 1,88 650 58
III «-Бутанол 1,66 24,6 2,08 650 64
Изобутанол 1,63 22,7 2,35 650 72
жидкости к скелету геля, тем меньше величина капиллярного давления, сжимающего гель при сушке, тем более адсорбционноемким получается силикагель. Заметим, что различия в адсорбируемости не сказываются на величине удельной поверхности ксерогеля.
Аналогичная связь между сорбируемостью интермицеллярной жидкости и структурой силикагеля наблюдалась ранее при применении гомологического ряда спиртов от метилового к бутиловому [166]. Продление этого ряда до гептилового спирта подтвердило указанную зависимость. Так, теплота смачивания аэросила спиртами [198], как и адсорбируемость последних на данном сорбенте, убывает с ростом числа углеродных атомов в углеводородной цепочке спирта от одного до пяти, а затем остается практически постоянной. Соответственно этому меняется пористость,
