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

A. N. Novikov; Новиков А. Н.; E. I. Kostyleva; Костылева Е. И.; S. N. Solov’ev; Соловьёв С. Н.

doi:10.31857/S0044453725020041

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

Authors: Novikov A.N.¹, Kostyleva E.I.¹, Solov’ev S.N.²
Affiliations:
1. Novomoskovsk Institute of D. I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology
2. D. I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology
Issue: Vol 99, No 2 (2025)
Pages: 200-204
Section: ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕРМОХИМИЯ
Submitted: 19.05.2025
Accepted: 19.05.2025
Published: 20.05.2025
URL: https://journals.rcsi.science/0044-4537/article/view/292410
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044453725020041
EDN: https://elibrary.ru/DEJYFP
ID: 292410

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

Values of the standard partial molar heat capacity $C_{p_{i}}^{0}$ and heat capacity change $Δ_{с о л ь в .} C_{p, i}^{0}$ during solvation of ammonium ion in the mixed solvent MP-water at 298.15 K are found. The value $Δ_{с о л ь в .} C_{p, i}^{0}$ 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.

Keywords

heat capacity, solutions, solvation, N-methylpyrrolidone, water, ammonium ion, standard partial molar heat capacities

Full Text

References

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