甘氨酸水溶液體系滲透系數(shù)的測定及其熱力學性質(zhì)研究.pdf

1、溶液體系中組分的滲透系數(shù)和活度數(shù)據(jù)是溶液熱力學研究的重要內(nèi)容，是溶液化學理論研究的基礎。蛋白質(zhì)和多肽的基本組成單位是氨基酸，甘氨酸是氨基酸的一種，所以研究甘氨酸水溶液體系的熱力學性質(zhì)將為進一步探究氨基酸和多肽的結構和性質(zhì)提供重要的基礎數(shù)據(jù)。對于甘氨酸溶液體系，由于缺乏一種可靠的實驗測定方法，難以獲得低濃度范圍特別是濃度小于0.20 mol/kg下的各種甘氨酸溶液體系準確滲透系數(shù)數(shù)據(jù)，致使甘氨酸溶液體系長期以來缺乏準確的活度數(shù)據(jù)，也最終導

2、致甘氨酸溶液的各種熱力學性質(zhì)的研究受到很大局限。
　　在應用一種新型等壓設備的基礎上，本論文嘗試對低濃度(小于0.20 mol/kg)下甘氨酸溶液體系的滲透系數(shù)進行測定，主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)基于等壓法，以NaCl為標準參比測定了溫度在298.15 K和308.15 K，濃度范圍為0.020~1.279 mol/kg的甘氨酸+H2O二元溶液體系的滲透系數(shù)，在298.15K實驗數(shù)據(jù)平均標準誤差為0.0078，308.1

3、5 K平均標準誤差為0.0096。
　　(2)采用當前普遍應用的、適用于中性電解質(zhì)體系的Pitzer模型方程，以多元線性回歸的方法擬合甘氨酸溶液體系從0.02mol/kg至飽和濃度范圍滲透系數(shù)數(shù)據(jù)，得到 Pitzer模型參數(shù)：在298.15K，CΦ=0.01943，BΦ=-0.09819，R2?0.98491，308.15K，CΦ=0.01753，BΦ=-0.08378，R20.94515。利用擬合得到的Pitzer參數(shù)，將擬合計

4、算值和實驗值對比，最大相對偏差小于1.0％，說明Pitzer模型能夠較好的適用于甘氨酸溶液體系。將擬合計算值與文獻值進行對比，最大相對偏差小于0.020，說明所得Pitzer模型參數(shù)相對可靠。同時，為了研究甘氨酸分子與水分子間的相互作用，利用正規(guī)模型擬合甘氨酸體系活度數(shù)據(jù)，得到擬合參數(shù)：在298.15 K，=0.38 kJ/mol，在308.15 K，=0.41 kJ/mol。
　　(3)計算了甘氨酸溶液體系在298.15K和30

5、8.15 K下的溶解平衡常數(shù)KS、過量吉布斯自由能G E、標準反應吉布斯自由能?r m? G和溫度范圍(298K→308K)內(nèi)反應熱焓變r mH；同時，基于以上研究，得到了298.15 K下NH3 CH2COO在水溶液體系中標準狀態(tài)的各種熱力學函數(shù)數(shù)據(jù)：fm G、fm H和fm S。結果表明，溶解平衡常數(shù)KS隨著溫度各種的升高而增大，即升高溫度，有利于甘氨酸溶解反應的進行；體系的過量吉布斯自由能GE均為負值，并且隨甘氨酸溶液濃度的增大而

6、減小，該現(xiàn)象可用靜電相互作用模型和混合溶劑的性質(zhì)來解釋；標準反應吉布斯自由能rm G<0，得出甘氨酸在水溶液中處于較低的自由能狀態(tài)；標態(tài)下的焓變rm H>0，可知甘氨酸在溶解過程中吸熱。
　　(4)分析討論了甘氨酸-水溶液體系中甘氨酸分子之間以及溶質(zhì)與溶劑的相互作用情況。利用Φ~m和γ~m關系作圖，發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)隨著甘氨酸溶液濃度的增大，其活度系數(shù)和滲透系數(shù)逐漸減小；對dγ/dm~m進行了作圖，得出在實驗測定的濃度范圍內(nèi)，298