ثابت دی الکتریک ، همچنین به عنوان نفوذ نسبی شناخته می شود ، یک خاصیت اساسی حلالها است که نقش مهمی در فرآیندهای مختلف شیمیایی و فیزیکی ایفا می کند. به عنوان یک تأمین کننده حلالها ، درک خصوصیات ثابت دی الکتریک حلال ها برای تهیه محصولات با کیفیت بالا و برآورده کردن نیازهای متنوع مشتریان ضروری است.
تعریف و اهمیت ثابت دی الکتریک
ثابت دی الکتریک ($ \ EPSILON_R $) یک حلال اندازه گیری توانایی آن در کاهش نیروی الکترواستاتیک بین دو ذره بار در مقایسه با خلاء است. این به عنوان نسبت تراکم حلال ($ \ epsilon $) به مجاز بودن فضای آزاد ($ \ EPSILON_0 $) ، یعنی $ \ epsilon_r = \ frac {\ epsilon} \ epsilon_0} $ تعریف شده است. یک ثابت دی الکتریک بالا نشان می دهد که حلال می تواند به طور موثری از بارهای خود محافظت کند ، در حالی که یک ثابت دی الکتریک کم به معنای توانایی بار محافظت کمتر است.
این خاصیت در بسیاری از پدیده های شیمیایی از اهمیت زیادی برخوردار است. به عنوان مثال ، در واکنشهای یونی ، حلالهایی با ثابت دی الکتریک می توانند ترکیبات یونی را با سرعت بیشتری حل کنند زیرا می توانند یون ها را با اطراف آنها با مولکول های قطبی خود جدا کنند. این فرایند به عنوان نجات شناخته می شود. ثابت دی الکتریک همچنین بر حلالیت ترکیبات قطبی غیر یونی تأثیر می گذارد. حلالهای قطبی با ثابت دی الکتریک بالا به دلیل تعامل دو قطبی - قطبی - به احتمال زیاد احتمالاً املاح قطبی را حل می کنند.
عوامل مؤثر بر ثابت دی الکتریک حلال ها
ساختار مولکولی
ساختار مولکولی یک حلال تأثیر عمیقی بر ثابت دی الکتریک آن دارد. حلال های قطبی ، که یک لحظه دو قطبی دائمی دارند ، به طور کلی دارای ثابت دی الکتریک بالاتری نسبت به حلال های غیر قطبی هستند. به عنوان مثال ، آب ($ H_2O $) یک مولکول بسیار قطبی با ساختار خم است. اتم اکسیژن نسبت به اتم های هیدروژن الکترونگاتیوتر است و در نتیجه یک لحظه دو قطبی خالص ایجاد می شود. این به آب ثابت دی الکتریک نسبتاً بالا در حدود 78.4 در دمای 25 درجه سانتیگراد می دهد.
در مقابل ، حلال های غیر قطبی مانند هگزان ($ C_6H_ {14} $) دارای یک ساختار مولکولی متقارن و هیچ لحظه دو قطبی دائمی هستند. در نتیجه ، هگزان دارای ثابت دی الکتریک بسیار کم ، در حدود 1.89 در دمای 25 درجه سانتیگراد است. حضور گروههای عملکردی در یک مولکول نیز می تواند بر ثابت دی الکتریک تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، الکلها حاوی یک گروه هیدروکسیل (-OH) هستند که قطبی است. با افزایش طول زنجیره کربن در الکلها ، قسمت غیر قطبی مولکول غالب تر می شود و ثابت دی الکتریک کاهش می یابد. متانول ($ ch_3oh $) دارای ثابت دی الکتریک در حدود 32.6 در دمای 25 درجه سانتیگراد است ، در حالی که اتانول ($ c_2H_5OH $) دارای ثابت دی الکتریک در حدود 24.3 در همان دما است.
درجه حرارت
دما یکی دیگر از عوامل مهم است که بر ثابت دی الکتریک حلال ها تأثیر می گذارد. به طور کلی ، ثابت دی الکتریک یک حلال با افزایش دما کاهش می یابد. این امر به این دلیل است که با افزایش دما ، حرکت حرارتی مولکول ها افزایش می یابد و این باعث ایجاد هم ترازی قطب ها می شود. به عنوان مثال ، ثابت دی الکتریک آب از حدود 78.4 در 25 درجه سانتیگراد به حدود 55.3 در 100 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.
فشار
اگرچه تأثیر فشار بر روی ثابت دی الکتریک معمولاً کمتر از درجه حرارت است ، اما هنوز هم می تواند تأثیر داشته باشد ، به خصوص در فشارهای زیاد. افزایش فشار به طور کلی منجر به افزایش ثابت دی الکتریک می شود. این امر به این دلیل است که مولکول ها به هم نزدیکتر می شوند و این باعث افزایش تعامل دو قطبی - دو قطبی می شود.
برنامه های ثابت و حلال دی الکتریک
در واکنشهای شیمیایی
ثابت دی الکتریک یک حلال می تواند به طور قابل توجهی بر میزان و نتیجه واکنشهای شیمیایی تأثیر بگذارد. در واکنشهای SN1 (تعویض هسته ای غیر مولکولی) ، به عنوان مثال ، یک حلال با ثابت دی الکتریک بالا ترجیح داده می شود. ثابت دی الکتریک بالا به تثبیت واسطه کربوراسیون تشکیل شده در طول واکنش کمک می کند. حلالهای پروتئنی قطبی مانند آب و الکل اغلب به دلیل توانایی آنها در حل و فصل کربوراسیون و هسته ، در واکنش های SN1 استفاده می شوند.
در مقابل ، واکنشهای SN2 (نوکلئوفیلیک هسته ای جایگزینی) اغلب در حلالها با ثابت دی الکتریک پایین انجام می شود. از حلال های غیر قطبی یا کمی قطبی برای جلوگیری از حل کردن هسته به شدت استفاده می شود ، که باعث کاهش واکنش آن می شود. به عنوان مثال ، واکنشهای مربوط به هالیدهای آلکیل و هسته های قوی گاهی اوقات در حلالهایی مانند استون یا دی متیل سولفوکسید (DMSO) انجام می شود.
در الکتروشیمیایی
در الکتروشیمی ، ثابت دی الکتریک حلال برای عملکرد سلولهای الکتروشیمیایی بسیار مهم است. در باتری ها و سلولهای سوختی ، حلال مورد استفاده در الکترولیت باید دارای یک دی الکتریک مناسب برای اطمینان از هدایت کارآمد یون باشد. یک حلال با ثابت دی الکتریک می تواند نمک های الکترولیت را به طور مؤثر حل کند و حرکت یونها بین الکترودها را تسهیل کند. به عنوان مثال ، در باتری های لیتیوم یونی ، حلالهای مبتنی بر کربنات مانند کربنات اتیلن (EC) و کربنات دی متیل (DMC) معمولاً استفاده می شوند. این حلالها دارای ثابت دی الکتریک متوسط هستند که امکان حلالیت خوب نمک های لیتیوم و تحرک یون را فراهم می کند.
در صنعت داروسازی
ثابت دی الکتریک حلالها در صنعت داروسازی نیز مهم است. به عنوان مثال ،آب استریل برای تزریقبه طور گسترده ای به عنوان حلال برای داروهای تزریقی مورد استفاده قرار می گیرد. ثابت دی الکتریک آب ، آن را قادر می سازد انواع مختلفی از داروها ، به ویژه ترکیبات یونی و قطبی را حل کند. همچنین می تواند به عنوان یک رقیق کننده برای تنظیم غلظت داروها برای تزریق استفاده شود.
پیشنهادات ما به عنوان تأمین کننده حلال
ما به عنوان یک تأمین کننده حلال ها ، ما اهمیت خواص ثابت دی الکتریک حلال ها را در کاربردهای مختلف درک می کنیم. ما طیف گسترده ای از حلال ها را با ثابت های مختلف دی الکتریک برای پاسخگویی به نیازهای خاص مشتریان ارائه می دهیم. حلالهای ما با دقت انتخاب و آزمایش می شوند تا از خلوص بالا و کیفیت مداوم اطمینان حاصل شود.
ما هر دو حلال های قطبی و غیر قطبی در سبد محصولات خود داریم. برای مشتریانی که برای کاربردهایی مانند واکنش های یونی یا الکتروشیمی به حلالها نیاز دارند ، می توانیم حلالهایی مانند آب ، متانول و استونیتریل را تهیه کنیم. از طرف دیگر ، برای کسانی که نیاز به حلالها با ثابت دی الکتریک پایین برای واکنش SN2 یا فرمولاسیون دارویی خاصی دارند ، ما حلالهایی مانند هگزان ، تولوئن و دی اتیل اتر ارائه می دهیم.
تیم متخصصان ما همیشه برای ارائه پشتیبانی فنی و مشاوره در مورد انتخاب حلال در دسترس است. ما می توانیم به مشتریان کمک کنیم تا مناسب ترین حلال را بر اساس ثابت دی الکتریک و سایر خصوصیات مورد نیاز برای فرآیندهای خاص خود تعیین کنند. این که آیا شما یک موسسه تحقیقاتی هستید که تحقیقات شیمیایی برش را انجام می دهید یا یک شرکت تولیدی که محصولات با کیفیت بالا تولید می کند ، می توانیم حلال های مناسبی را برای نیازهای شما فراهم کنیم.
پایان
ثابت دی الکتریک ویژگی اصلی حلالها است که طیف گسترده ای از فرآیندهای شیمیایی ، فیزیکی و فناوری را تحت تأثیر قرار می دهد. با درک عواملی که بر ثابت دی الکتریک و کاربردهای آن در صنایع مختلف تأثیر می گذارد ، ما می توانیم به عنوان یک تأمین کننده حلال به مشتریان خود خدمت کنیم. ما متعهد هستیم که حلالهای با کیفیت بالا و دارای ویژگی های ثابت دی الکتریک مشخص شده برای پشتیبانی از موفقیت عملکرد مشتریان ارائه دهیم.
اگر علاقه مند به خرید حلالها هستید یا در مورد خصوصیات ثابت دی الکتریک محصولات ما سؤالی دارید ، لطفاً با ما تماس نگیرید. ما مشتاقانه منتظر هستیم تا در بحث های تهیه با شما شرکت کنیم تا نیازهای خاص خود را برآورده کنیم.
منابع
- Atkins ، PW ، & De Paula ، J. (2014). شیمی فیزیکی. انتشارات دانشگاه آکسفورد.
- اسمیت ، MB ، و مارس ، J. (2007). شیمی آلی پیشرفته مارس: واکنش ها ، مکانیسم ها و ساختار. جان ویلی و پسران.
- Bard ، AJ ، & Faulkner ، LR (2001). روشهای الکتروشیمیایی: اصول و برنامه ها. جان ویلی و پسران.