25℃下Li-%2c2-B-%2c4-O-%2c7-过饱与水溶液的平衡蒸汽压及其溶解度的等压研究.pdfVIP

25oclL i：B40，过饱和水溶液的平衡蒸汽压 及其溶解度的等压研究1 张爱云2 姚燕 中国科学院青海盐湖研究所810008 相蒸汽压，揭示了Li：B。0，．H：0体系平衡水蒸汽压随浓度的变化规律。用等压法探索研究 热力学数据。 关键词：Lill3。07．H!O体系，平衡蒸汽压，溶解度 1 前言 我国青藏高原的盐湖卤水以富含硼、锂而闻名于世。研究Li：B。O，一H：O体系的热力学 性质对深入研究硼物种在溶液中的存在形式、粒子间相互作用以及建立我国盐湖卤水体系 热力学性质预测模型具有重要意义。四硼酸锂(Li：B。O，)单晶是一种良好的非线性光学材 料，作为优异的压电材料，用于移动通讯，研究其在溶液中的性质有利于我国盐湖硼、锂 资源的高值化。 Li，B．O，水溶液因水分蒸发易达到过饱和状态，这种过饱和溶液可以存在相当长的时 间，而无沉淀出现，过饱和溶液被认为处于—种介稳平衡状态。Li：13。O，-H：O体系的热力学 性质未见研究，本文用等压法研究了该体系介稳平衡态(即过饱和溶液)的水活度、平衡 气相蒸汽压等热力学性质。 数据缺乏，等压法研究物质溶解度的最大优点在于获得溶解度数据的同时，若在实验中放 入己知水活度的参考溶液，还可获得饱和溶液的水活度等热力学数据。本文对用等压法研 气相蒸汽压等参数，补充了缺少的热力学数据。 2实验部分 2．1实验试剂 四硼酸锂采用北京新华试剂厂生产的分析纯试剂，在自行设计的实验装置内进行了二 次重结晶，获得三水四硼酸锂，将三水四硼酸锂在300。C下脱去结晶水并恒重，经分析纯 度达99．53％(质量分数)以上，以纯化了的四硼酸锂试剂配成实验贮备液，贮备液采用重 量滴定的甘露醇法准确标定[51，三个以上平行样品的相对偏差小于0，05％。实验所用水为无 C02的二次去离子水，电导率小于1×10m．s～。 2．2实验方法 本实验使用的等压装置由四部分组成161：(1)减压和通干燥空气系统(2)改进了的不 锈钢密封等压箱[．I，其内部固定8个钛钴镍等压杯及密封加盖装置，即在不锈钢的等压容 器上部增设了可上下移动的部件，在实验溶液达到等压平衡时，能将固定在等压容器内部 上方的等压杯盖在隔绝空气的条件下向下移动，将杯盖压紧在等压杯上，同时杯盖上增放 了密封垫圈，以减少在实验操作中由溶剂水的挥发或冷凝所引起的误差；(3)恒温水浴， 控温精度为±O．02℃；(4)传动装置，以使等压箱在恒温水浴中往返运动。该装置具有良 好的热传导性，热缓冲性、抗腐蚀性和密封性。实验溶液及参考溶液用重量滴定瓶称取。 Sartorius天平用于所有称重，精度为±0．00019。 溶液，3个杯盛放NaCI参考溶液，达到平衡时实验溶液和参考溶液平行样的浓度相对偏差 小于0，05％，等压平衡时间为8．10天。 4043) 。国家自然科学基金资助项目(N0．29871 2张爱云女(1968-)博士生黑龙江科技学院副教授 Li，B。O，在水中的溶解度实验研究，每组实验3个杯盛放L{：B；O，的朱饱和溶液，2个杯 盛放岔有未溶固相的饱和Li：B。07水溶液，以下称其为蓄液杯，3个杯盛放NaCI参考溶液· 实验中将蓄液杯放入等压箱内，在等压箱内当实验溶液的浓度低于溶解度时，实验溶液的 溶剂水向蓄液杯中转移，蓄液杯中的沉淀减少。控制不同的平衡时间进行多次实验，测定 实验溶液的浓度，直至两次浓度偏差小于0．005t001．kg～，同时实验溶液和参考溶液平行样 的浓度相对偏差小于O．05％．认为已达到气、液、固三相平衡。等压平衡时间为15天左右， 如果实验溶液中有固相产生，或实验溶液在减压过程中达到过饱和，则溶解度研究不能进 行，需要重新配制实验溶液。 3 结果与讨论 3 1 Li!B。07水溶液的平衡蒸汽压 了测定，并用水活度数据计算了所研究Li：B。O，水溶液的平衡气相水蒸汽压，计算方法按公 式(1)和公式(2)[“，用牛顿迭代法解方程即得。实验和计算结果列于表l。 Ln(f，／f；)=Ln(P，／P；)+B2(T)(P，一P：)／RT (1) 铲委 (2) 其中，T为绝对温