Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wpływ anionu i polarności rozpuszczalnika na proces solwatacji cieczy jonowych zawierających kation butyloimidazoliowy Anna Wolińska Kierownik pracy: prof.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wpływ anionu i polarności rozpuszczalnika na proces solwatacji cieczy jonowych zawierających kation butyloimidazoliowy Anna Wolińska Kierownik pracy: prof."— Zapis prezentacji:

1 Wpływ anionu i polarności rozpuszczalnika na proces solwatacji cieczy jonowych zawierających kation butyloimidazoliowy Anna Wolińska Kierownik pracy: prof. dr hab. Jerzy Szydłowski; Opiekun naukowy: dr hab. Marek Pękała Uniwersytet Warszawski Pracownia Radiochemii Wstęp Ciecze jonowe (IL) są to substancje zbudowane wyłącznie z jonów: dużego organicznego kationu oraz organicznego bądź nieorganicznego anionu, posiadające temperaturę topnienia niższą niż C. Zaliczane są one do tzw. zielonych rozpuszczalników- przyjaznych środowisku, dzięki czemu coraz częściej wykorzystywane są w różnych dziedzinach przemysłu. Ze względu na zastosowanie cieczy jonowych w licznych syntezach niezwykle istotne jest zbadanie procesu solwatacji tych związków, gdyż oddziaływania pomiędzy rozpuszczalnikiem a substancją rozpuszczoną mogą znacząco wpływać na przebieg prowadzonej reakcji. Cel pracy Celem pracy było wyznaczenie liczb hydratacyjnych tetrafluoroboranu 1-butylo-3-metylo-imidazoliowego ([bmim][BF4]) (rys. a) oraz chlorku 1-butylo-3-metyloimidazoliowego ([bmim][Cl]) (rys. b) w trzech temperaturach 20, 25 i 30 0 C a) b) Ze względu na specyficzny charakter cieczy jonowych, zbudowanych wyłącznie z jonów a zarazem posiadających niepolarny łańcuch alkilowy, poznanie wpływu polarności rozpuszczalnika, anionu, długości łańcucha alkilowego oraz podstawienia izotopowego w rozpuszczalniku na proces solwatacji cieczy jonowych wydaje się niezwykle interesujący. Metody wyznaczania liczb solwatacyjnych LICZBA SOLWATACYJNA (S) – liczba moli rozpuszczalnika przypadająca na 1 mol soli. Do wyznaczenia liczb hydratacyjnych posłużyły metody bazujące na pomiarze ściśliwości roztworów. Do wyznaczenia ściśliwości posłużyły pomiary gęstości roztworów (przeprowadzone metodą Kratky`ego w gęstościomierzu wibracyjnym) i szybkości rozchodzenia się ultradźwięków (zmierzone za pomocą cyfrowego miernika prędkości typu SA-2000 w naczyńku z krążącym impulsem elektrycznym). Metoda Passynskiego Metoda Onoriego Metoda ta zakłada, że cząsteczki rozpuszczalnika pierwszej strefy solwatacyjnej mają ściśliwość równą 0. Liczbę solwatacji (I strefy solwatacyjnej) wyznacza się wykorzystując liczbę moli substancji rozpuszczonej n i i wody n w oraz ściśliwość roztworu β i czystego rozpuszczalnika (β 0 ). Metoda ta zakłada, że pierwsza warstwa solwatacyjna ma niezerową ściśliwość (β h ), którą można wyznaczyć z przecięcia się izoterm ściśliwości w funkcji ułamka molowego substancji rozpuszczonej. Wyznaczając średnią objętość molową roztworu V, pozorną ściśliwość (Φ k ) i pozorną objętość molową (Φ v ) oraz ściśliwość rozpuszczalnika ( β 1 ) można obliczyć liczbę solwatacji I strefy solwatacyjnej Wyniki Rys. 1 Wpływ podstawienia izotopowego H/D na proces hydratacji [bmim][BF 4 ] w funkcji ułamka molowego [bmim][BF 4 ] w 25 0 C Na Rys. 1 obserwujemy jak wpływ podstawienia izotopowego H/D w wodzie zwiększa liczbę hydratacji [bmim][BF 4 ]. Różnica w przypadających cząsteczkach rozpuszczalnika na 1 mol soli wynosi nawet przy niskich stężeniach 1. Metoda Passynskiego Rys. 2 Wpływ anionu na proces hydratacji cieczy jonowych zawierających kation [bmim] + w funkcji ułamka molowego IL w 25 0 C Rys. 3 Wpływ długości łańcucha bocznego na proces hydratacji [Rmim][Cl] w funkcji ułamka molowego IL w 25 0 C Rys. 5 Ściśliwość [bmim][BF 4 ] w wodzie w funkcji ułamka molowego [bmim][BF 4 ] w temperaturze 20, 25 i 30 0 C Rys. 6 Liczby hydratacji [bmim][BF 4 ] w funkcji ułamka molowego cieczy jonowej w 25 0 C Na Rys. 2 pokazany został wpływ anionu na proces hydratacji cieczy jonowych zawierających kation butyloimidazoliowy. Okazuje się, że liczba hydratacji w cieczy zawierającej anion chlorkowy jest znacznie wyższa niż w zbudowanej z anionu tetrafluoroboranowego. Wykorzystując dane literaturowe obliczono liczby hydratacji [hmim][Cl] dzięki czemu udało się określić wpływ łańcucha bocznego na proces hydratacji cieczy jonowych. Na Rys.3 zestawione zostały wyniki dla [bmim][Cl] i [hmim][Cl]. Jak widać im dłuższy boczny łańcuch alkilowy tym niższa liczba hydratacji. Metoda Onoriego W celu obliczenia liczby hydratacyjnej metodą Onoriego potrzebne jest wyznaczenie β dla I warstwy hydratacyjnej. Wartość tę otrzymujemy z punktu przecięcia izoterm ściśliwości w funkcji ułamka molowego. W tym przypadku β h =3,8* cm 2 /dyn Liczby hydratacji wyznaczone metodą Onoriego są znacznie większe niż otrzymane z metody Passynskiego. Ze względu na niemierzalne założenia metod wyznaczania liczb hydratacji nie można porównać wyznaczonych wartości nawet w obrębie metod bazujących na pomiarach tych samych wielkości fizykochemicznych Rys. 4 Wpływ polarności rozpuszczalnika na proces solwatacji [bmim][BF 4 ] w funkcji ułamka molowego IL w 25 0 C Korzystając z danych literaturowych obliczono liczby solwatacyjne [bmim][BF 4 ] dodatkowo w metanolu i acetonitrylu. Jak wynika z Rys. 4 solwatacja przebiega najkorzystniej w metanolu a najgorzej solwataowany [bmim][BF 4 ] jest w acetonitrylu.


Pobierz ppt "Wpływ anionu i polarności rozpuszczalnika na proces solwatacji cieczy jonowych zawierających kation butyloimidazoliowy Anna Wolińska Kierownik pracy: prof."

Podobne prezentacje


Reklamy Google