Solvent effects on electrical conductivities of sodium tetraphenylboride in water methanol, ethanol, and 2-propanol mixed solvents

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Abstract

As a foundation for a future measurement of solvated electron mobilities in alcohol-water mixed solvents, the electrical conductances of sodium tetraphenylboride (STPB) in methanol-water, ethanol-water, and 2-propanol-water were measured at different temperatures. The molar conductivity LAMBDA0 (10−4 S m2 mol−1) of STPB at 298 K is 70 in pure water and 82 in pure methanol; in methanol-water mixed solvents it passes through a minimum, the value being 45 at 70 mol% water. In 2-propanol-water LAMBDA0 (10−4 S m2 mol−1) at 298 K decreases rapidly from 70 in pure water to 22.6 in 80 mol% water, then gradually to 16.5 in pure 2-propanol. Behavior in ethanol-water is intermediate, with a minimum of 29.5 in 70 mol% water, gradually increasing to 35.5 in pure ethanol. The product of LAMBDA0 and the solvent viscosity eta has a maximum at about 75 mol% water in methanol, 90 mol% water in ethanol, and 95 mol% water in 2-propanol. The effects are attributed to changes of solvent structure and of solvated ion radius as alcohol is added to water.

Dans le but de préparer le terrain pour de futures mesures des mobilités d'électrons solvatés dans des mélanges de solvants formés d'alcool et d'eau, on a mesuré les conductances du tétraphénylborure de sodium (TPBS) dans des mélanges de méthanol-eau, éthanol-eau et propan-2-ol-eau, à diverses températures. La conductivité molaire, LAMBDA0 (10−4 S m2 mol−1), du TPBS à 298 K est égale à 70 dans l'eau pure et de 82 dans le méthanol pur; dans des solvants mixtes méthanol-eau, elle passe par une valeur minimum de 45 à 70 mol% d'eau. Dans le mélange propan-2-ol-eau, la valeur de LAMBDA0 (10−4 S m2 mol−1) à 298 K diminue rapidement de 70 dans l'eau pure à 22,6 dans un mélange à 80 mol% d'eau; elle diminue ensuite graduellement jusqu'à une valeur de 16,5 dans le propan-2-ol pur. Le comportement dans des mélanges éthanol-eau est intermédiaire avec un minimum de 29,5 dans un mélange contenant 70 mol% d'eau, qui augmente graduellement jusqu'à 33,5 dans l'éthanol pur. Le produit de LAMBDA0 par la viscosité du solvant, eta, passe par un maximum dans des mélanges à 75 mol% d'eau dans le méthanol, de 90 mol% d'eau dans l'éthanol et de 95 mol% d'eau dans le propan-2-ol. Les effets sont attribués à des changements dans la structure du solvant et dans les rayons des ions solvatés lorsqu'on ajoute de l'alcool à l'eau.

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