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离子液体的概述离子液体的定义离子液体的离子液体就是完全由离子组成的液体,是在室温或室温附近温度下呈液体态的盐类,也称为低温熔融盐。
它是从传统的高温熔融盐演变而来的,但与般的离子化合物有着非常不同的性质和行为,最大的区别在于般离子化合物只有在高温状态下才能变成液态,而离子液体在室温附近很大的温度范围内均为液态,最低凝固点可达。
按照其物理状态分在以内呈液态的就称之为离子液体,熔点高于的则称为离子盐。
离子液体作为类新型的绿色溶剂在许多领域得到广泛应用并迅速发展成为研究热点。
与易挥发的有机溶剂相比,离子液体没有可测量的蒸气压不可燃热容大热稳定性好离子电导率高电化学窗口宽,因而被视为绿色化学和清洁工艺中最有发展前途的溶剂并得到了广泛的应用。
离子液体的分类室温离子液体中只存在阴阳离子,没有中性分子,其主要特点是阳离子较大且不对称,阴离子较小。
阳离子有类烷基季铵离子烷基季磷离子,烷基取代的咪唑离子和基取代的吡啶离子见图。
图室温离子液体中常见的阳离子负离子主要是等体积较大的阴离子。
离子液体可分为类卤化盐型其中也可用代替,如乙基甲基咪唑氯代铝酸盐,其缺点是对水极其敏感,要在真空或有决惰性气氛下进行处理和研究,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中的化学反应定性的影响。
非卤化盐型又称为新离子液体的阳离子多为烷基取代的咪唑离子,阴离子为等,许多品种对水和空气稳定,如乙基甲基咪唑四氟硼酸盐。
以为阴离子的离子由表表面张力温度数据和由表面张力温度数据图乙基甲基咪唑乳酸盐离子液体表面张力随温度变化曲线可知,离子液体乙基甲基咪唑乳酸盐离子液体的表面张力和温度亦呈线性递减关系,其表面张力随温度的升高而减小。
分析误差如下在实验过程中,仪器本身存在定的系统误差。
仪器显示数值还有微小幅度变化就记录下数据。
密度实验数据与结果讨论表不同温度下离子液体密度数据温度表面张力温度表面张力温度温度图密度温度数据图通过上面曲线可以看到同种离子液体的表面张力随温度的升高而下降误差分析如境污染问题。
熔点低,呈液态的温度范围广,化学和热稳定性较好,通常在高达时不分解,且离子液体的结构对称性越低,分子间的作用力越弱,阳或阴离子电荷分布越均匀,离子液体的熔点就越低,另外阴离子尺寸越大,离子液体的熔点越低。
溶解性很好,能溶解许多有机物如有机无机金属有机化合物和高分子材料,也可以延长许多不稳定物种如及等的寿命。
离子液体的溶解性与其阳离子和阴离子的特性密切相关。
阳离子对离子液体溶解性的影响可由正辛烯在含相同甲苯磺酸根阴离子季铵盐离子液体中的溶解性看出,随着离子液体的季铵阳离子侧链变大,即非极性特性增加,正辛烯的溶解性随之变大。
通常由弱配位的离子组成,配位能力主要由阴离子的性质所决定,具有高极性潜力而非配位能力,因此可溶解过渡金属配合物,而不与之发生配合作用。
含酸如的离子液体,在定的条件下表现出酸甚至超强酸的酸性,因而此类离子液体在作为反应介质的同时还往往起催化剂的作用。
粘度大,在常温下,离子液体的粘度是水和般有机溶剂的几十倍甚至几百倍。
因此,它是优良的色谱固定相和修饰电极固定剂。
离子液体的粘度主要取决于离子间较强的静电力范德华力和氢键等相互作用。
导电性好,电位窗宽,离子液体的室温电导率般在左右,可用作许多物质的电解液。
同时,离子液体拥有在较宽的电位范围均不会发生电化学反应的特性,其般的电位稳定范围为左右,这是普通溶剂所无法比拟的。
处理简单,可循环使用。
制备简单,价格相对便宜。
与传统溶剂相比,用离子液体作有机化学反应的介质,可获得更高的选择性和更快的反应速率,同时还具有反应条件温和环境友好的特点。
多种重要的有机合成反应,如加成反应聚合反应氧化还原反应烷基化反应酰基化反应酯化反应等均可在离子液体介质中进行,避免了其它有毒溶剂及催化剂的使用
