DMF水溶液的等效介电常数特异性_贾国柱

物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)

1906[Article]

ActaPhys.-Chim.Sin.,2009,25(9)：1906-1910

September

doc.xuehai.net

DMF水溶液的等效介电常数特异性

贾国柱

黄卡玛*

杨晓庆

宋建平

杨利君

(四川大学电子信息学院,成都610065)

摘要：在288、298和313K三个温度和2.45GHz频率下利用微扰谐振腔法测量N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、水(H2O)及其混合溶液的等效介电常数过程中,发现了混合溶液介电损耗虚部大于其中任一组分的介电损耗虚部的特异现象.理论计算表明,出现这种特异现象的原因是DMF和水混合后其高频摩擦项引起的.这就意味着在混合溶液中,新的等效介电常数计算公式中必需引入氢键贡献来解释这种特异现象.关键词：混合溶液;中图分类号：O646

等效介电常数;

特异性;

混合物公式;

氢键

SpecificPhenomenonofEffectivePermittivityforDMF-H2OSolution

JIAGuo-Zhu

HUANGKa-Ma*

YANGXiao-Qing

SONGJian-Ping

YANGLi-Jun

(SchoolofElectronicsandInformationEngineering,SichuanUniversity,Chengdu

610065,P.R.China)

Abstract：ThepermittivitiesofN,N-dimethylformamide(DMF),water(H2O),andDMF-H2Omixturesolutionwere

measuredbyaresonantcavityperturbationmethodat2.45GHzand288,298,and313K.Themeasuredresultsshowedaspecificphenomenonwhereintheimaginarypartofthesolution′spermittivitywaslargerthanthatofeachofthecomponents.AtheoreticalcalculationindicatesthatthereasonforthisphenomenonishighfrequencyfrictionincreasingintheDMFandH2Omixture.Thisimpliesthatanewformulaneedstobeformulatedtoincludehydrogenbondcontributionsfortheexplanationofthisspecificphenomenon.KeyWords：Mixturesolution;

Hydrogenbond

Effectivepermittivity;

Specificphenomenon;

Mixtureformula;

N,N-二甲基甲酰胺(DMF)水溶液是一个表征蛋白质分子内部环境的最简单的模型分子体系,它常被广泛地应用于工业溶剂以及有机合成领域[1,2].Barthel等[3]报道了室温静场下该体系的介电特性.而在微波频率下研究DMF水溶液的复等效介电常数也很有必要,可以进一步研究水分子在电解质水溶液中的结构和动力学变化,了解不同有机和生物大分子溶液对微波的吸收和反射情况,获得相应溶液的Debye参数.同时,由于生化反应多数属于液相反应[4-6],通过这一研究也为微波辐射下生物大分子溶液中生化反应的电磁场和温度分布计算提供

*

基础,从而对微波同溶液的相互作用机理与微波加热等问题的进一步研究提供可能.目前对等效介电常数研究的模型,例如Clausius-Mossotti公式[6],Onsager公式[6]等经常用来计算混合介质的等效介电常数,但大都是针对计算静电场介电常数提出的[7-11],在混合物尤其是氢键液体体系中等效介电常数的计算值与实际测量值偏差较大[12].在微波频率下,关于醇-水等混合体系的研究[13-17]以实验为基础,考虑了分子间相互作用,为研究浓度相关的介电常数打下了理论基础,Lou等[6]以实验数据为基础修正了Clausius-Mossotti公式.

Received:March31,2009;Revised:June9,2009;PublishedonWeb:July31,2009.

Correspondingauthor.Email:jia1689500@126.com;Tel:+86-28-85408779.

TheprojectwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60531010).国家自然科学基金重点项目(60531010)资助

鬁EditorialofficeofActaPhysico-ChimicaSinica

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