离子晶体和离子液体新概念

1、3110000441-陆韶琦-离子晶体和离子液体的新概念摘要：翻阅过许多关于离子液体的文章后，本文作者形成了对离子液体的一些 认识，总结了离子液体的一些性质和应用。关键词：离子液体，性质，应用，合成制备，问题。离子液体新概念典型的离子晶体是指由带电的原子阴离子和阳离子通过离子键相互作用形成的晶体。广义地说，所有存在大量阴阳离子的晶体都是离子晶体。1传统的离子晶体，具有较高的熔点和较大的硬度，因为离子键通常比较强的。离子键的强度可以用晶格能来度量， 与组成离子的电荷成正比，与组成离子的半径成反比。随着组成离子的半径不断变大，对称性变坏，晶格堆积的不好，可以想象，离子键逐 渐降低，离子晶体的熔点逐

2、渐下降，如果熔点落在室温下，那么，室温下，哪怕是离子晶 体，也是液体了。离子液体是指全部由离子组成的液体，在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成 的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾 向于简称离子液体。子液体的阳离子主要有以下几种：【2】RR- P气 RIRNRRR峪RN RR,阴离子有以下几种：CF3SO3AlCl；，BF 4 产 4 一 ，CF3COO （cf3so2）2，SbF6-等。起先多为AlCl 4 ，但其对水敏感，知道上个世纪九十年代，才合成出抗水的离子液体。子液体的优点和特点1.低熔点离子化学物熔点/口 c离子液体熔点/口 cNaCl

3、803emim|Cl87KCl772emimNO338mmim Cl125emimNO255emim Cl87emimAlCl7bmim Cl65emimlBF4l6emim表示1-乙基-3-二甲基咪唑离子mmim I表示1 , 3-二甲基咪唑离子,bmim J表示1-丁基-3-甲基咪唑离子。【3】上述提到，随着组成离子的逐渐变大，熔点逐渐下降，可以从表中明显看出。低蒸汽压离子液体没有明显的蒸汽压，因为它是离子晶体，不易挥发，这样，即便在很高的真空中 作溶剂，它也不会挥发，并且不易扩散近空气中造成污染，可以作为绿色的溶剂。溶解性能好离子液体的组成离子可以使无机离子，有机离子，可以溶解大量无机化

4、合物，有机物，高 分子物质，并且作为非质子化溶剂，其中的反应不会发生质子化或者溶剂解。可修饰改性对于离子液体的密度，粘度，主要取决于组成离子的范德瓦耳斯力和氢键，可以通过做离子支链的修饰，改变这些作用力，得到一系列性质不同，符合要求的溶剂。稳定性离子晶体不易燃，并且显化学惰性，可以用于物质分离的萃取剂和溶剂。离子液体的制备（以咪唑盐为例）通过阅读文献，总结离子液体制备大致如下：（具体实验操作流程与注意事项，可翻阅文献。这里只展示大致物质流向）【4】AlCRPF6BF4AlCl 4ClR离子液体的应用（文献中诸多应用，挑选出几个比较重要并且离子液体优越性原因易于解释的举例如下）【5】I.Heck

5、反应离子液体应用于此类反应中能较好地克服传统反应存在的催化剂流失、所使用的有机溶 剂挥发等问题。Diels-Alder 反应内型外型co2ch3研究发现，在离子液体中进行时该反应的立体选择性较好，即得到的内外型产物的比例 约在95 : 5左右。研究都发现，在离子液体中进行的该反应不但反应速度快，反应产率高，反应的立体选择性好，而且离子液体可以回收重新使用。这说明，离子液体在Diels-Alder反应方面比普通溶剂具有更大的优势。氢化反应H2,Rh(nbd)(PPh3)2BMim Y反应中应用离子液体替代普通溶剂优点是：反应速率比普通溶剂中快几倍；所用的离子 液体和催化剂的混合液可以重复利用。研

6、究表明，在过程中离子液体起到溶剂和催化剂 的双重作用。傅-克反应Lewis酸RCl这里的Lewis酸由离子液体充当，研究表明，这样离子液体显出了优越性。用于电化学研究由于离子液体具有导电性、难挥发、不燃烧、电化学稳定，电位窗口比其它电解质 水溶液大很多等特点，因此，将离子液体应用于电化学研究时可以减轻放电，作为电池 电解质使用温度远远低于融熔盐，目前离子液体已经作为电解液应用于制造新型高性能 电池、太阳能电池以及电容器等。用于物质的分析和分离由于离子液体具有高电导率，可作为电解质添加剂用于毛细管电泳分离。并且由于其强极性，可以在色谱方面有所应用，用于区分极性不同的物质。面临的问题1离子液体合成

7、的成本。据估计，合成离子液体的成本是一般溶剂的24倍，探寻廉价 的合成方法，是离子液体广泛用于化学工业的必要准备工作。2对于离子液体具体的物理性质还很缺乏，它们的性质和结构还有待进一步研究。3离子液体的回收问题，这是离子液体广泛利用和发展的根本问题。文章总结：总的来说，离子液体特殊在它是液体，于是它兼具了离子晶体和液体拥有的所有优点，并且两者叠加产生了新的优点。结构决定了性质，可以根据它们的组成分析 产生性质的本质原因，同时还可以在结构上的修饰，得到我想要的性能更加优良，符合我 的需要的物质，这样，大自然神秘的面纱，便一点一点地得以揭开。顺便提一下，由于要画很多化学结构，我还顺便学会了使用chem draw软件，为我今后的 化学学习扫除了一些电脑技术上的障碍。参考文献：【1】吴国庆无机化学高等教育出版社【2】3胡德荣张新位赵景芝2005.6离子液体简介首都师范大学学报自然科学版【3】肖小华刘淑娟 刘霞2005.4离子液体及其在分离分析中的应用 进展 Chinese Journal of Analytical chem