برهمکنش و رفتار مایسلی مخلوط های آبی مایع یونی فعال سطحی و سورفکتانت کاتیونی: مطالعات تجربی و تئوری

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه سمنان

2 دانشکده شیمی- دانشگاه سمنان

چکیده

برهمکنش بین یک مایع یونی (1- دودسیل -3-متیل ایمیدازولیوم برمید یا IL ) و سورفکتانت کاتیونی(دودسیل تری متیل آمونیوم برمید یا (DTAB در محلول آبی در کسر مولی های مختلف و دمای °C30 با روشهای تجربی و تئوری مورد بررسی قرار گرفت. غلظت بحرانی تشکیل مایسل (CMC) در حالت خالص و مخلوط آنها، ترکیب اجزاء مایسل مخلوط در حالت ایده آل(and )  و حالت حقیقی    ( and )، پارامتر برهمکنش ()، ضرایب فعالیت اجزاء در مایسل مخلوط (and ) ، مقادیر انرژی آزاد گیبس مایسلی شدن () و درجه پیوند یون مخالف (α) محاسبه شده اند و سپس مورد بحث قرار گرفتند. وابسته به غلظت توده مایع یونی در مخلوط(y1) برهمکنش های جاذبه ی و دافعه ی در مایسل مخلوط بین اجزاء ایجاد می شود(مقادیر مثبت و منفی از ). در این مقاله نقش ویژه مایع یونی (IL) در تغییر رفتارهای مخلوط آبی سورفکتانت ها شرح داده شد. در بخش تئوری، انرژی برهمکنش IL خالص، DTAB خالص و مخلوط IL-DTAB با بکار بردن محاسبات تئوری تابعیت چگالی (DFT) مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار پارامتر انرژی برهمکنش() در کسر مولی 5/0 (محلول هم مولار از اجزاء) محاسبه گردید و تطابق خوبی با نتایج تجربی مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Interaction and micellar behavior of aqueous mixtures of surface active ionic liquid and cationic surfactant: experimental and theoretical studies

نویسندگان [English]

  • Niloofar Faraji 1
  • Ahmad Bagheri 2
  • Ali Arab 1
1 Department of Chemistry, Semnan University, P.O. Box 35131-19111, Semnan, Iran
2 Department of Chemistry- Semnan University
چکیده [English]

The interaction between an ionic liquid (1-dodecyl-3-methylimidazolium bromide or IL) and cationic surfactant (dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)) in aqueous solution has been investigated at various mole fractions and temperature 30 ˚C using experimental and theoretical methods. The critical micelle concentration (CMC) of pure components and their binary mixtures, mixed micellar composition at ideal state( and ) and real state( and ), interaction parameter ( ), activity coefficients of components in mixed micelles ( and ), the standard Gibbs energy of micellization ( ) values and the degree of counterion binding(α) have been calculated and discussed. It has been found for the DTAB/IL mixture that depending on the ionic liquid bulk concentration (y1), repulsive or attractive interactions (positive or negative value of ) are produced in mixed micelle formation. The unique role of IL in changing behaviors of aqueous surfactant mixtures is described. In the theoretical section, the molecular interaction energy of the pure IL, pure DTAB, and mixed IL-DTAB have been estimated using density functional theory (DFT) calculations. The value of interaction energy parameter ( ) has also been calculated at mole fraction of 0.5 and a good agreement with the experimental results was observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ionic liquid
  • DTAB
  • Micellization
  • DFT
  • Interaction energy

مراجع

[1] A. Ali, U. Farooq, S. Uzair, R. Patel, J. Mol. Liq. 223(2016) 589.
[2] M. H. Ghatee, T. Ghaed-sharaf, J. Mol. Liq. 241(2017) 694.
[3] F. Comelles, I. Ribosa, J. J. Gonzaalez, M. T. Garcia, Langmuir. 28(2012) 14522.
[4] E. Ghasemian-Lemraski, E. Kargar, J. Mol. Liq. 195(2014) 17.
[5] Z. Lei, J. Zhang, Q. Li, B. Chen, Ind. Eng. Chem. Res. 48(2009) 2697.
[6] A. Bagheri, S. A. Mirbakhshi, Phys. Chem. Liq., 54(2016) 529.
[7] T. Welton, Chem. Rev. 99(1996) 2071.
[8] K. Thakkar, B. Bharatiya, V. K. Aswalc, P. Bahadur, RSC Adv., 6(2016) 80585.
[9] Y. Ge, L. Zhang, X. Yuan, W. Geng, J. Ji, J. Chem. Thermodyn. 40(2008) 1248.
[10] L. Zhang, J. Han, D. Deng, J. Ji, Fluid Phase Equilib. 255 (2007) 179.
[11] S. Baghery, M. A. Zolfigol, J. Mol. Liq. 232(2017) 174.
[12] M. Vafaeezadeh, H. Alinezhad, J. Mol. Liq. 218(2016) 95.
[13] T. Wu, M. Tsao, F. Chen, S. Su, C. Chang, H. Wang, Y. Lin, I. Sun, J. Iran. Chem. Soc. 7(2010) 707.
[14] H. Sakaebe, H. Matsumoto, Electrochem. Commun. 5(2003)594.
[15] Z. Li, J. Zhang, J. Du, B. Han, J. Wang, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp., 286(2006) 117.
[16] A. B. Khan, M. Ali, N. Dohare, P. Singh, R. Patel, J. Mol. Liq. 198(2014) 341.
[17] R. Golabiazar, R. Sadeghi, Phys. Chem. Res., 2(2014) 159.
[18] R. Sadeghi, R. Golabiazar, J. Chem. Eng. Data, 60 (2015) 1063.
[19] Y. Gu, L. Shi, X. Cheng, F. Lu, L. Zheng, Langmuir, 29(2013) 6213.
[20] R. Sadeghi, R. Golabiazar, J. Mol. Liq., 197 (2014) 176.
[21] R. Sharma, S. Mahajan, R. K. Mahajan, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp., 427(2013) 62.
[22] M. A. Rub, N. Azuma, S. Bahadar Khan, H. M. Marwani, A. M. Asiri, J. Mol. Liq. 212(2015) 532.
[23] M. Rahman, M.A. Khan, M.A. Rub, M.A. Hoque, J. Mol. Liq. 223(2016) 716.
[24] P. Carpena, J. Aguiar, P. Bernaola-Galvan, C. C. Ruiz, Langmuir 18(2002) 6054.
[25] A. Bagheri, S. M. Alinasab Ahmadi, J. Mol. Liq., 230(2017) 254.
[26] Kabir-ud-Din, U. S. Siddiqui, S. Kumar, A. Ahmad Dar, Colloid Polym. Sci. 284(2006) 807.
[27] D. N. Rubingh, Solution chemistry of surfactants; Mittal, K. L. Ed; Plenum press: New York, (1979)
[28] P. M. Holland, D. N. Rubingh, J. Phys. Chem. 87(1983) 1984.
[29] M. J. Rosen, Q. Zhou, Langmuir, 17(2001) 3532.
[30] A. Bagheri, P. Khalili, RSC Adv., 7(2017) 18151.
[31] J. H. Clint, J. Chem. Soc., Faraday Trans 1. 71(1975) 1327.
[32] A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98(1993) 5648.
[33] C. Lee, W. Yang, R.G. Parr, Phys. Rev. B, 37(1988) 785.
[34] J. B. Foresman, A. Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 2nd ed., Gaussian Inc., Pittsburgh, PA, (1996)
[35] S. F. Boys, F. Bernardi, Mol. Phys. 19(1970) 553.
[36] M. J. Frisch, et al., Gaussian 09, Revision A.02, Gaussian Inc., Wallingford CT, (2009)
[37] Z. Yan, L. Ma, S. Shen, J. Li, J. Mol. Liq. 255(2018) 530.
[38] P. Jafari-Chashmi, A. Bagheri, J. Mol. Liq., 269(2018) 816.
[39] D. Kumar, M. Abdul Rub, J. Mol. Liq., 238(2017) 389.
[40] A. Bagheri, A. Abolhasani, Korean J. Chem. Eng., 32(2015) 308.
[41] K. Motomura, M. Aratono, K. Ogino, M. Abe, in: K. Ogino, A. Abe (Eds.), Mixed Surfactant Systems, Surfactant Science Series, vol. 46, Marcel Dekker, New York, (1993)
[42] A. Bagheri, P. Jafari-Chashmi, J. Mol. Liq., 282(2019) 466.
[43] R. Sharma, R. Kumar Mahajan, RSC Adv. 4(2014) 748.
[44] M. J. Rosen, J. T. Kunjappu, Surfactants and interfacial phenomena, John Wiley & Sons, Inc. 5nd ed, Hoboken, New Jersey, (2012)
[45] Q. Zhou, M. J. Rosen, Langmuir 19(2003) 4555.
شیمى کاربردى روز
دوره 14، شماره 53
دی 1398
صفحه 43-54

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار