Ultrasonic Velocity Studies of some Dimer Acids in Dioxan

Ultrasonic velocity studies have been carried out in the solutions of oxalic acid dihydrate, benzoic acid and succinic acid in dioxan in concentration ranging from 0.01 molefraction to 0.10 molefraction, at temperatures 30, 40, 50 and 60°C. Free length (L _f), internal pressure (P _i), available volume (V _a), molar sound velocity (R) and molar compressibility (B) have been computed. The results show that there is molecular association through hydrogen bonding in these three systems and the hydrogen bond strength is maximum at a particular concentration (called critical concentration, C _m). This critical concentration shifts towards lower solute concentration as the temperature is increased. An inverse relationship seems to exist between critical concentration and the hydrogen bond-strength of these dimer acids. NMR chemical shift studies further confirm the above view.

Zusammenfassung

Es wurden Untersuchungen der Ultraschallgeschwindigkeit in der Lösung von Oxalsäuredihydrat, Benzoesäure und Bernsteinsäure in Dioxan bei molaren Konzentrationen zwischen 0,01 und 0,10 sowie bei den Temperaturen 30, 40, 50 und 60 °C vorgenommen. Die freie Weglänge (L _f), der innere Druck (P _i), das verfiigbare Volumen (V _a), die molare Schallgeschwindigkeit (R) und die molare Kompressibilität (B) wurden berechnet. Die Ergebnisse zeigen, daß in diesen drei Systemen eine molekulare Assoziation durch Wasserstoffbindungen erfolgt und daß die Stärke der Wasserstoffbindungen ein Maximum bei einer bestimmten Konzentration aufweist (sogenannte kritische Konzentration C _m). Diese kritische Konzentration verschiebt sich nach niedrigeren Werten, wenn die Temperatur erhöht wird. Ein umgekehrter Zusammenhang scheint zwischen der kritischen Konzentration und der Stärke der Wasserstoffbindungen dieser dimeren Säuren zu existieren. Untersuchungen der Verschiebung der magnetischen Kernresonanz bestätigen diese Ansicht ebenfalls.

Sommaire

On a effectué des mesures de vitesses ultrasonores dans les solutions d'acide oxalique dihydraté, d'acide benzoïque et d'acide succinique dans le dioxane, à des concentrations molaires allant de 0,01 à 0,10 et aux températures de 30 °C, 40 °C, 50 °C et 60 °C. A partir de ces mesures on a calculé la longueur de libre parcours L _f, la pression interne P _i, le volume disponible V _a, la vitesse acoustique molaire R et la compressibilité molaire B. Les résultats montrent qu'il existe une association moléculaire à travers la liaison hydrogène dans ces trois systèmes et que la force de la liaison hydrogène est maximale pour une valeur particulière C _m de la concentration. Cette concentration critique C _m diminue en valeur quand la température augmente. Mais une relation inverse semble exister entre la concentration critique et la force de la liaison hydrogène dans ces trois acides dimères. Des études de résonance nucléaire magnétique confirment ce dernier point de vue.