Origins of thermodynamic stability of urea: alkane inclusion compounds

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Abstract

Using existing thermodynamic data, the thermodynamic stabilities of urea inclusion compounds with three different alkane guests (decane, dodecane, and hexadecane) have been determined. In all cases the inclusion compounds are found to be thermodynamically stable with respect to their component species up to their melting points. From the present analysis, the solid-solid phase transitions are found to play only a minor role in stabilization, and the thermodynamic stability is found to be predominantly enthalpically driven. At a given temperature, the stability increases in the order urea:decane < urea:dodecane < urea:hexadecane. The present analysis shows that above the melting point of the guest species the inclusion compounds become much less stable because of the competition of the liquid guest. This destabilization eventually leads to incongruent melting.

À partir des données thermodynamiques existantes, on a déterminé les stabilités thermodynamiques des composés d'inclusion de l'urée impliquant trois alcanes différents comme molécule-hôte (décane, dodécane et hexadécane). Dans tous les cas, on a trouvé que les composés d'inclusion sont thermodynamiquement stables par rapport à leurs composants et ce jusqu'à leur point de fusion. Cette analyse révèle que les transitions de phase solide-solide jouent un faible rôle dans la stabilisation et que l'enthalpie contribue de façon prédominante à la stabilité thermodynamique. À une température donnée, la stabilité augmente dans l'ordre suivant: urée: décane < urée: dodécane < urée: hexadécane. Cette analyse révèle qu'au-dessus du point de fusion de la molécule-hôte, les composés d'inclusion deviennent moins stables en raison de la compétition de la molécule-hôte à l'état liquide. Cette déstabilisation conduit éventuellement à une fusion anormale.

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