Heat capacity characteristics of ammonium ion solvation in a mixed N-methylpyrrolidone-water solvent at 298.15 K

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Values of the standard partial molar heat capacity Cpi0 and heat capacity change Δсольв. Cp,i0 during solvation of ammonium ion in the mixed solvent MP-water at 298.15 K are found. The value Δсольв. Cp,i0 of the ammonium ion is presented as the sum of four contributions, viz. electrostatic, cavity formation, solvent structural changes, and specific ion-solvent interactions. Based on experimental data and model representations, the values of the contributions are calculated. Dependences of the resulting values on the mixture composition are discussed in connection with the structure of the mixed solvent.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. N. Novikov

Novomoskovsk Institute of D. I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology

Author for correspondence.
Email: anngic@yandex.ru
Russian Federation, Novomoskovsk

E. I. Kostyleva

Novomoskovsk Institute of D. I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology

Email: anngic@yandex.ru
Russian Federation, Novomoskovsk

S. N. Solov’ev

D. I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology

Email: anngic@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Достижения и проблемы теории сольватации. Структурно-термодинамические аспекты / Под ред. А.М. Кутепова. М.: Наука, 1998. 247 c.
  2. Новиков А.Н., Костылева Е.И., Бондарев В.П., Василёв В.А. // Журн. физ. химии. 2025. Т. 99. № 2. С. 100.
  3. Новиков А.Н., Василев В.А., Ленина О.Ф. // Журн. физ. химии. 2007. Т. 81. № 11. С. 1947.
  4. Новиков А.Н. // Журн. физ. химии. 2011. Т. 85. № 9. С. 1664.
  5. Новиков А.Н., Костылева Е.И., Сривастава А.А., Василёв В.А. // Журн. физ. химии. 2024. Т. 98. № 12. С. 57.
  6. Мищенко К.П., Полторацкий Г.М. Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов. Л.: Химия, 1976. 328 с.
  7. Крестов Г.А. Термодинамика ионных процессов в растворах. Л.: Химия, 1984. 272 с.
  8. Латышева В.А. Водно-солевые растворы. Системный подход. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1998. 344 с.
  9. Marcus Y. // J. Chem. Thermodyn. 2019. V. 135. P. 55.
  10. Marcus Y. // J. Chem. Thermodyn. 2020. V. 140. P. 105903.
  11. Brown R.J.C. // J. Molec. Struct. 1995. V. 345. P. 77.
  12. Vallet V., Masella M. // Chem. Phys. Lett. 2015. V. 618. P. 168.
  13. Contreras R., Klopman J. // Canad. Chem. J. 2011. V. 63. № 7. P. 1746.
  14. Jumaah F.N., Mobarak N.N., Hassan N.H. et al. // J. Molec. Liquids. 2023. V. 376. P. 12137.
  15. Pattanayak S.K., Chowdhuri S. // J. Molec. Liquids. 2013. V. 186. P. 98.
  16. Basma N., Headen T., Shaffer M.S.P. et al // J. Phys. Chem. B. 2018. V. 122. P. 124.
  17. Müller G., Lutz M., Harder S. // Acta Crystallogr. Sect. B Struct. Sci. 1996. V. 52. P. 1014.
  18. Ingram D.J., Headen T.F., Skipper N.T. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. P. 12200.
  19. Zheng Y.Z., Chen H., Zhan Y., Zhang Y.C. // J. Molec. Liquids. 2021. V. 333. P. 11594.
  20. Лебедева Е.Ю. Термодинамика ионной сольватации в разбавленных и концентрированных растворах 1–1 электролитов в диметилформамиде: Автореф. дис. … канд. хим. наук. Иваново: Институт химии растворов РАН, 1998. 15 с.
  21. Новиков А.Н. // Журн. физ. химии. 2009. Т. 83. № 3. С. 414.
  22. Marcus Y. Ions in Solution and their Sоlvation. Chichester etc.: Wiley, 2018. 311 p.
  23. Abe T. // J. Phys. Chem. 1986. V. 90. № 15. Р. 713.
  24. Wei D., Blum L. // J. Chem. Phys. 1995. V. 102. № 10. Р. 4217.
  25. Gontrani L., Caminiti R. // J. Chem. Phys. 2012. V. 136. Р. 74505.
  26. Carver T.J., Drew M.G.B., Mark Rodger P. // Phys. Chem. Chem. Phys. 1999. V. 1. Р. 1807.
  27. Василёв В.А. // Журн. физ. химии. 1981. Т. 55. № 4. С. 968.
  28. Новиков А.Н., Соловьев С.Н. // Журн. физ. химии. 2012. Т. 86. № 9. С. 1560.
  29. Зайчиков А.М. // Журн. общ. хим. 2006. Т. 76. № 4. С. 660.
  30. Сафонова Л.П., Кинчин А.Н., Колкер А.М. // Журн. физ. химии. 1990. Т. 64. № 12. С. 3193.
  31. Василёв В.А., Новиков А.Н. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1989. T. 32. № 12. С. 53.
  32. George J., Sastry N.V. // J. Chem. Eng. Data. 2004. V. 49. № 2. P. 235.
  33. Usula M., Mocci F., Cesare Marincola F. et al. // J. Chem. Phys. 2014. V. 140. P. 1245.
  34. Ахадов Я.Ю. Диэлектрические свойства бинарных растворов. М.: Наука, 1977. 400 с.
  35. Кинчин А.Н., Сафонова Л.П., Колкер А.М. // Журн. физ. химии. 1994. Т. 68. № 7. С. 1196.
  36. Koga Y. // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. № 13. P. 5172.
  37. Карцев В.Н., Родникова М.Н., Бартел Й., Штыков С.Н. // Журн. физ. химии. 2003. Т. 77. № 8. С. 1456.
  38. Ben-Naim A. // Pure Appl. Chem. 1990. V. 62. № 1. P. 25.
  39. Marcus Y. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. I. 1990. V. 86. № 12. P. 2215.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependences of standard partial molar heat capacities of ions on the composition of the mixed solvent MP–water: 1 – NH4+, 2 – Rb+, 3 – K+.

Download (134KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences of the change in heat capacity during solvation of ammonium (1) and rubidium (2) ions in a mixed MP-water solvent and contributions to the value of the ammonium ion caused by electrostatic interactions (3), cavity formation (4), specific interactions (5), and changes in the structure of the solvent (6) on the mole fraction of MP.

Download (246KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences