電解質(zhì)-二糖-水體系的活度系數(shù)及體積性質(zhì)研究.pdf

1、水溶液中電解質(zhì)-糖相互作用的熱力學(xué)研究不僅對于探索生命體系中多糖的穩(wěn)定性規(guī)律具有重要意義，而且對糖化工生產(chǎn)及糖廢水工業(yè)處理等具有潛在的應(yīng)用前景。本工作得到河南省杰出青年科學(xué)基金和河南省高校創(chuàng)新人才基金的資助，其主要內(nèi)容和創(chuàng)新如下： 1.在298.15K，用離子選擇性電極首次測定了水溶液中電解質(zhì)(NaCl，NaBr,NaI，CaCl2)和糖(麥芽糖，乳糖)相互作用的Gibbs自由能參數(shù)以及電解質(zhì)在三元體系中的活度系數(shù)，同時(shí)計(jì)算了電

2、解質(zhì)在糖水溶液中的水化數(shù)。結(jié)果表明：(1)gE-maltose的值明顯小于gE-lactose；(2)在所有體系中，除了CaCl2-麥芽糖-水體系，麥芽糖和乳糖都有鹽析作用。(3)電解質(zhì)在糖水溶液中的水化數(shù)與其在純水中的相比數(shù)值較小。這說明水溶液中電解質(zhì)和糖存在對水分子的競爭。 2.利用數(shù)字密度計(jì)測定了298.15K下電解質(zhì)(NaCl，NaBr,NaI，CaCl2)-糖(麥芽糖，乳糖)-水三元體系的密度數(shù)據(jù)，計(jì)算了電解質(zhì)和糖在三

3、元體系中的表觀摩爾體積及標(biāo)準(zhǔn)偏摩爾體積。根據(jù)McMillan-Mayer理論計(jì)算了電解質(zhì)-糖的體積相互作用參數(shù)(vEs)。結(jié)果表明：(1)這些參數(shù)都是正值，意味著水溶液中電解質(zhì)-糖的相互作用對體積是正貢獻(xiàn)。由結(jié)構(gòu)水化模型得到如下結(jié)論：這種正貢獻(xiàn)主要是由于糖分子的-OH和Na+的相互作用決定的。(2)vES(E-lactose)的值比vES(E-maltose)的值大，這可以用糖的水化模型來解釋。乳糖適應(yīng)水結(jié)構(gòu)的能力較差，容易受電解質(zhì)的影

4、響，因此它的解水化對vES的正貢獻(xiàn)比麥芽糖的大。 3.水溶液中電解質(zhì)和糖的相互作用參數(shù)(gEs)依賴于糖分子的立體結(jié)構(gòu)。對于相同的電解質(zhì)，麥芽糖與該電解質(zhì)的相互作用參數(shù)值(gEs)明顯小于乳糖與該電解質(zhì)的相互作用參數(shù)。利用糖的水化模型對這一規(guī)律不能做出合理的解釋，這可能是由于電解質(zhì)對糖的解水化的影響不同造成的。由于乳糖容易受電解質(zhì)影響，其相互作用較強(qiáng)，解水化程度較大，需要吸收更多的能量，使得gE-lactose明顯大于gE-ma

5、ltose。 4.對于相同的糖，這些參數(shù)隨陰離子性質(zhì)(Cl-到I-)的變化有一定的規(guī)律。從Cl-到I-，gES的值依次減小。這和X-S之間的色散力的變化相一致。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，二糖的體積參數(shù)vES與電解質(zhì)的變化沒有簡單的依賴關(guān)系，但二糖的三體積參數(shù)vEES和vESS均為負(fù)值，且隨陰離子性質(zhì)(Cl-到I-)依次增大。由結(jié)構(gòu)水化模型可知：這種負(fù)的貢獻(xiàn)主要是由于離子(陽離子、陰離子)-疏水基團(tuán)(糖分子的烴基)的相互作用。對NaX來說，其三相