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Topological Investigations of Ultrasonic Velocity of Binary Mixtures of Quinoline and Alkanols

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Ultrasonic measurements have been carried out on binary mixtures of quinoline with each of the n-alkanol (C1–C10) at 303.15 K over the whole composition range. The experimental ultrasonic velocity values have been used to calculate the values of isentropic compressibility K s, Rao's constant W, the intermolec-ular free length L f van der Waal's constant b, the solvation number S n, and the excess free volume V E. The plots of all the computed parameters K s Z L f S n R, and W against mole fraction do not exhibit any sudden variations, thereby indicating an absence of complex formation in any of the binary mixture studied.

Flory's theory, Jacobson's free length theory, Schaaffs' collision factor theory, Junjie's empirical re-lation and Nomoto's relation have been utilized in computing theoretically the ultrasonic velocities at different mole fractions for all the ten binary mixtures. The analysis shows that the collision factor theory predicts accurately the ultrasonic velocities for all the mixtures, and both Junjie's and Nomoto's relations fit the experimental data fairly well.

The ultrasonic velocity data have also been anal-ysed in terms of an approach which uses graph theo-retical connectivity parameters of the third degree for the two components. The predictions confirm our earlier view regarding the state of the associated spe-cies of the alkanols in the pure state and in the mix-ture.

Zusammenfassung

Es wurden Ultraschallmessungen an binären Mischungen von Quinolin mit alien N-Alkanolen (C1 – C10) bei 303,15 K über den gesamten Mischungsbereich vorge-nommen. Die experimentellen Ultraschallgeschwindig-keiten wurden benutzt, um die Werte der isentropischen Kompressibilität K s, der Rao-Konstante W, der intermo-lekularen freien Länge L f, der van der Waalschen Kon-stante b, der Lösungszahl S n und des überschüssigen freien Volumens V E zu berechnen. Die Auftragung aller berechneten Parameter K s,Z,L f,S n,R und W über dem Molenbruch zeigt keinerlei plötzliche Änderung und da-mit auch keine Komplexbildung in einer der untersuch-ten binärischen Mischungen.

Zur Berechnung der Ultraschallgeschwindigkeiten für alle zehn binären Mischungen bei verschiedenen Molen-brüchen wurden die Florysche Theorie, die Jacobsonsche Theorie der freien Längen, die Schaaffsche Stoßfaktor-theorie, die Junjiesche empirische Beziehung und die Nomotosche Beziehung benutzt. Die Analyse zeigt, daß die Stoßfaktortheorie die Ultraschallgeschwindigkeiten exakt beschreibt, und daß sowohl die Junjiesche und die Nomotosche Beziehung mit den experimentellen Daten recht gut übereinstimmt.

Die Daten der Ultraschallgeschwindigkeiten sind außerdem durch eine graphentheoretische Annäherung dritter Ordnung für die beiden Komponenten analysiert worden. Die Voraussagen bestätigen unsere frähere An-sicht über den Zustand der assoziierten Stoffe, insbesondere von Alkanolen im reinen und gemischten Zustand und in der Mischung.

Sommaire

On a mesuré la célérité des ultrasons à 303,15 K dans les mélanges binaires de quinoléine avec chacun des n-alcanols de C1 à C10 pour toutes les proportions du mélange. Les valeurs expérimentales ainsi obtenus ont servi à calculer les paramètres suivants: K s (compressibilité isentropique)W (constante de Rao)L f (distance intermoléculaire libre)b (constante de Van der Waals)S n (nombre de solvatation) et V E (volume libre excédentaire). On a tracé les courbes de ces six paramètres en fonction de la fraction molaire de chaque melange et elles n'ont montré aucune variation soudaine qui aurait pu être le signe de la formation d'un complexe.

Puis on calculé, pour toutes proportions de chacun des dix mélanges, les célérités ultrasoniques correspondent aux expressions théoriques fournies par 1 °) la théorie de Flory, 2°) la théorie de la distance libre de Jacobson, 3°) la théorie du facteur de collision de Schaaff, 4°) la relation empirique de Junjie et 5°) la relation de Nomoto. La comparaison avec les mesures a montré que c'est la théorie de Schaaff qui prédit le plus exactement les célérités ultrasonores pour tous les mélanges, mais que les relations de Junjie et de Nomoto concordent également très bien avec les données expérimentales.

On a également effectué une analyse des données au moyen des paramètres théoriques du troisième degré de connectivité des graphes pour les deux composants des mélanges. Les prédictions obtenues confirme le point de vue antérieur des auteurs concernant l'état des espèces chimiques respectives, pures ou en mélange.
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Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 1991

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