毕业论文--温度对糖溶解在NaOH尿素水溶液溶解机制的研究.doc

本科生毕业论文（设计） 题目:温度对糖溶解在NaOH/尿素水溶液溶解机制的研究 温度对糖溶解在NaOH/尿素水溶液溶解机制的研究 The mechanism of temperature on the sugar dissolved in the aqueous solution of NaOH / urea dissolution Chen Xiaogang (Department of Chemistry, Ankang University, Ankang, Shaanxi, 725000) Abstract As the basic structure unit of the cellulose, the cellobiose is a good model compound to study cellulose. By measuring the thermodynamic properties of dissolution process of the cellobiose in the different solvents, we can get more information about the dissolution mechanism and the structure of the solvent. Therefore, this paper by studying the different temperatures of cellobiose dissolved in NaOH / urea aqueous solution and solvent to explore the structure of the solvent and dissolution mechanisms. Keywords Cellobiose NaOH/urea solution Solvent structure Dissolution mechanism  目 录 摘 要 I Abstract II 1 纤维素研究背景 1 2 氢键的研究现状 1 3 溶剂的性质 2 3.1 水的结构特征 2 3.2 碱的水溶液的结构性质 3 3.3 NaOH/尿素的水溶液的结构性质 4 4 温度对溶液性质的影响 5 5 实验部分 6 5.1 实验仪器与药品 6 5.2 实验过程 6 5.2.1 密度瓶的校验 6 5.2.2 在不同温度下,糖溶解在NaOH/尿素水溶液中的密度测定 7 6 分析与结论 8 7 小结 9 参考文献 10 致 谢 11 1 纤维素研究背景 纤维素[1-3]是地球上极为丰富的天然高分子的可再生资源。纤维素分子内和分子间存在极强的氢键,使得纤维素极难溶解在一般的溶剂体系中,因此寻找溶解纤维素的新型溶剂体系成为这方面研究的热点。近年来,新型绿色纤维素溶剂体系不断得到开发,因此寻找绿色反应溶剂和发现环境友好催化剂是实现绿色化学[4]的主要研究方向之一。 2000年,ZHOU等[5]发现,在低温常压下,纤维素能迅速溶解在用7 wt% NaOH/ 12 wt%尿素水溶液中,但是常温下同样的溶剂体系却不能溶解纤维素。最近的报道[6]显示纤维素在预冷的LiOH/尿素水溶液、NaOH/尿素水溶液以及NaOH/硫脲水溶液等溶剂体系通过冷冻-解冻的方法均能够快速简单地进行溶解,并能够形成稳定的澄清纤维素溶液。这一有趣的结果对于开发新型绿色纤维素溶剂体系显然具有重要意义,因此探索这一溶解过程的机制在理论和实践层面无疑都具有重要价值。 图1 纤维素结构式 为了进一步了解NaOH/尿素水溶液与纤维素相互作用的本质,同时也考虑到高分子结构的复杂性,因此研究简单的小分子或模型化合物的热力学行为是十分必要的。对模型分子的研究来代替原来复杂分子的研究至少有两点好处:一、对实验数据比较容易的进行微观解释；二、可以通过系统改变溶剂分子的结构估算所研究基团的贡献,使得热力学数据与微观结构细节相关联,从而了解溶液中分子之间相互作用的机制,可以揭示大分子体系的各种相互作用促进对溶剂结构和大分子结构和功能的本质。因此,我们选取纤维二糖在NaOH/尿素水溶液中的溶解过程的密度变化作为我们的研究对象。 2 氢键的研究现状 随着超分子化学研究的不断深入研究分子间弱相互作用力越来越受到学术界的重视。化学键就是在分子或晶体中原子之间的较强烈相互作用,这种作用能使得原子之间形成相对稳定的晶体。而分子之间能组装成有序的高分子结构是通过氢键等一些弱相互作用以及范德华力等将分子结合在一起,这些作用比一般化学键键能[7]小1～2 个数量级。氢键是指与电负性较强的元素A通过化学键结合的氢原子和另一分子中电负性较强的原子B之间形成的一种弱相互作用,可以