Реферат іонні рідини

1 Історія
2 Властивості
- 2.1 Фізичні властивості
3 Класифікація
4 Отримання і очищення
- 4.1 Реакції кватернізаціі
- 4.2 Реакції обміну аніонами
- 4.3 Отримання в промисловості
- 4.4 Очищення
джерела

Формула 1-бутил-3-метілімідазол гексафторфосфата [bmim] PF6. однією з найпоширеніших іонних рідин

Іонна рідина - рідина, що містить тільки іони. У широкому сенсі цього поняття іонні рідини - це будь-які розплавлені солі, наприклад, розплавлений хлорид натрію при температурі вище 800 градусів Цельсія. В даний час під терміном «іонні рідини» найчастіше мають на увазі солі, температура плавлення яких нижча за температуру кипіння води, тобто нижче 100 градусів Цельсія. Зокрема, солі, які плавляться при кімнатній температурі, називаються «RTIL» або «Room-Temperature Ionic Liquids».

Основні застосування: прикладна наука, біотехнології, енергетика, хімія. Іонні рідини відносяться до так званим «зеленим розчинників», які відповідають принципам зеленої хімії.

1. Історія

2. Властивості

2.1. Фізичні властивості

Кухонна сіль NaCl і іонна рідина [bmim] NTf2 при температурі в 27 ° C

Іонні рідини в твердому стані є порошки або воскоподібні субстанції білого, або жовтуватого кольору. У рідкому стані безбарвні, або з жовтуватим відтінком, який обумовлений невеликою кількістю домішок. Одне з характерних властивостей іонних рідин це їх висока в'язкість, яка ускладнює роботу з ними. Основна характеристика іонних рідин це їх низька температура плавлення, обумовлена стерическое утрудненістю структури, яка ускладнять кристалізацію. Наприклад, 1-етил-3-метілімідазол діціанамід, [C2 mim] [N (CN) 2], плавиться при Tпл = -21 ° C [8]. хлорид піридинію, [PyH] Cl, плавиться при Tпл = 144.5 ° C [9] але бромід 1-бутил-3,5-диметилпіридину. [N -бутил-3,5-диметил-Py] Br, склити тільки нижче Tзатв = -24 ° C. [10]

3. Класифікація

Іонні рідини можна умовно класифікувати наступним чином:

Що складаються з органічного катіона і неорганічного аніона
Що складаються з неорганічного катіона і органічного аніону
Повністю органічні іонні рідини
Хіральні іонні рідини

4. Отримання і очищення

Синтез іонних рідин може бути зведений до двох стадій: формування катіона, і обмін аниона (коли потрібно). Часто катіон комерційно доступний у вигляді галідной солі, і залишається лише замінити аніон для отримання необхідної іонної рідини.

Часто використовувані катіони для іонних рідин

4.1. реакції кватернізаціі

Формування катіона може бути здійснено як реакцією з кислотою, так і кватернізаціей аміну, фосфіну або сульфіду. Для виконання останньої часто використовують галогеналкани або діалкілсульфати. Реакція кватернізаціі дуже проста - вихідний амін (або фосфін) змішують з необхідною алкилирующим агентом, нагрівають при перемішуванні, в більшості випадків без розчинника. Час реакції і температура нагріву залежать від галогеналкани. Реакційна здатність зростає від хлору до йоду. Фторпохідні таким способом отримати неможливо.

4.2. Реакції обміну аніонами

4.3. Отримання в промисловості

Незважаючи на легкість отримання іонних рідин в лабораторних умовах, не всі методи застосовні в промислових масштабах через свою дорожнечу. Іонні рідини позиціонуються як «зелені розчинники», але при їх виробництві часто використовуються великі кількості органічних розчинників, часто для очищення іонних рідин від галогенів. Всі ці недоліки мають бути усунені при переході до многотоннажим синтезам. Наприклад, фірма Solvent Innovation запропонувала, запатентувала і виробляє тонновимі кількостями іонну рідину, яка отримала торгова назва ECOENG 212. Вона відповідає всім вимогам зеленої хімії: вона не токсична, здатна розкладатися, потрапивши в навколишнє середовище, не містить домішок галогенів, при її виробництві не застосовуються розчинники, а єдиним побічним продуктом є етиловий спирт. [11]

4.4. очищення

Оскільки іонні рідини неможливо очистити перегонкою (тиск їх насиченої пари практично дорівнює нулю) то на практиці очищають вихідні сполуки, з яких збираються отримувати іонну рідину. Теоретично можна відігнати будь-які органічні домішки з іонної рідини, так як багато хто з останніх стійкі до нагрівання до дуже високих температур: не розкладаються аж до 400 ° C. Та ж можна очистити іонні рідини активованим вугіллям, з подальшою фільтрацією через коротку колонку з нейтральним оксидом алюмінію. Воду відганяють нагріванням протягом декількох годин до 60 ° C при зниженому тиску. У промисловості здатність іонних рідин до очищення для повторного використання грає найважливішу роль через високу вартість останніх. Ефективність варіюється від поганої до дуже гарної. [11] Пропонуються різні інноваційні методи. Наприклад, екстракція продуктів суперкритичним CO2 [12] або мембранні техніки [13]. Крім того, перспективним видається направлення здачі іонних рідин підприємствам в оренду, для одноразового користування. Таким чином одна фірма буде займатися постачанням і очищенням розчинника для іншої, яка буде економити кошти за рахунок багаторазового використання розчинника.