1樓:化學世界
綠色溶劑——離子液體
傳統的化學反應和分離過程由於使用大量易揮發的有機溶劑,對環境造成嚴重汙染。所以一提到化學,人們馬上想到化學反應過程可能會產生有毒物質或某些汙染物。現在人們可以免去這種擔心,化學家正在研究一種新的溶劑——離子液體,從而從源頭上解決化學反應過程可能出現的上述問題。
離子化合物在常溫下都是固體是一個眾所周知的常識。這是由於離子鍵是很強的化學鍵,而且沒有方向性和飽和性,大量的陰、陽離子同時存在時,強大的離子鍵使它們彼此靠攏,儘可能地利用空間,形成具有平移對稱性的固體,所有離子只能在原地振動或者加上角度有限的擺動,而不能移動。離子化合物一般具有較高的熔、沸點和硬度。
知道了離子化合物在常溫下為什麼呈固態的原因,反其道而行,將帶正電的陽離子和帶負電的陰離子做得很大,而且其中之一結構極不對稱,難以在微觀空間做有效的緊密堆積,離子之間作用力也將減小,從而使這種化合物的熔點下降,就有可能得到常溫下呈液態的離子化合物,這就是離子液體。
早在19世紀,科學家就在研究離子液體,但當時沒有引起人們的廣泛興趣。20世紀70年代初,美國空軍學院的科學家威爾克斯開始傾心研究離子液體,以嘗試為導彈和空間探測器開發更好的電池,發現了一種可用做電池的液態電解質。到了20世紀90年代末,興起了離子液體的理論和應用研究的熱潮。
與典型的有機溶劑不一樣,在離子液體裡沒有電中性的分子,100%是陰離子和陽離子,在負100攝氏度至200攝氏度之間均呈液體狀態,具有良好的熱穩定性和導電性,在很大程度上允許動力學控制;對大多數無機物、有機物和高分子材料來說,離子液體是一種優良的溶劑;表現出酸性及超強酸性質,使得它不僅可以作為溶劑使用,而且還可以作為某些反應的催化劑使用,這些催化活性的溶劑避免了額外的可能有毒的催化劑或可能產生大量廢棄物的缺點;離子液體一般不會成為蒸汽,所以在化學實驗過程中不會產生對大氣造成汙染的有害氣體;**相對便宜,多數離子液體對水具有穩定性,容易在水相中製備得到;離子液體還具有優良的可設計性,可以通過分子設計獲得特殊功能的離子液體。總之,離子液體的無味、無惡臭、無汙染、不易燃、易與產物分離、易**、可反覆多次迴圈使用、使用方便等優點,是傳統揮發性溶劑的理想替代品,它有效地避免了傳統有機溶劑的使用所造成嚴重的環境、健康、安全以及裝置腐蝕等問題,為名副其實的、環境友好的綠色溶劑。適合於當前所倡導的清潔技術和可持續發展的要求,已經越來越被人們廣泛認可和接受。
離子液體已經在諸如聚合反應、選擇性烷基化和胺化反應、醯基化反應、酯化反應、化學鍵的重排反應、室溫和常壓下的催化加氫反應、烯烴的環氧化反應、電化學合成、支鏈脂肪酸的製備等方面得到應用,並顯示出反應速率快、轉化率高、反應的選擇性高、催化體系可迴圈重複使用等優點。此外,離子液體在溶劑萃取、物質的分離和純化、廢舊高分子化合物的**、燃料電池和太陽能電池、工業廢氣中二氧化碳的提取、地質樣品的溶解、核燃料和核廢料的分離與處理等方面也顯示出潛在的應用前景。
從理論上講離子液體可能有1萬億種,化學家和生產企業可以從中選擇適合自己工作需要的離子液體。目前,對離子液體的合成與應用研究主要集中在如何提高離子液體的穩定性,降低離子液體的生產成本,解決離子液體中高沸點有機物的分離以及開發既能用作催化反應溶劑,又能用作催化劑的離子液體新體系等領域。隨著人們對離子液體認識的不斷深入,相信離子液體綠色溶劑的大規模工業應用指日可待,並給人類帶來一個面貌全新的綠色化學高科技產業。
2樓:潛力新材料
離子液體(ionic liquid)又稱室溫離子液體、室溫熔融鹽或有機離子液體等,是由有機陽離子和無機陰離子組成,在100℃以下呈液體狀態的鹽類。大多數離子液體在室溫或接近室溫的條件下呈液體狀態,並且在水中具有一定程度的穩定性。
由於有機陽離子與無機陰離子的多樣性,通過改變配比組合可設計合成出具備特殊功能的離子液體新材料,因此被稱為「未來的溶劑」。離子液體無味、不支援燃燒、蒸汽壓小且很難揮發、易**,在工業使用中無有害氣體產生,是傳統有機溶劑的良好替代品。與傳統常規溶劑相比在熱穩定性、導電性方面具有獨特的優勢。
3樓:匿名使用者
含金屬離子的化合物的熔融狀態
4樓:李大勇來了
液體中含有大量離子,能夠導電,導電的載流子是離子
5樓:表賓枝傲菡
1、離子液體是指全部由離子組成的液體;
2、如高溫下的氯化鉀,氫氧化鉀呈液體狀態,此時它們就是離子液體;
3、在室溫或室溫附近溫度下呈液態的由離子構成的物質,稱為室溫離子液體、室溫熔融鹽、有機離子液體等。
離子液體是怎麼製備的 什麼叫離子液體
6樓:匿名使用者
【離子液體的製備】
1、常規合成法:離子液體常規合成法主要包括一步法和兩步法。
(1)一步法:採用叔胺與鹵代烴或酯類物質發生加成反應,或利用叔胺的鹼性與酸性發生中和反應而一步生成目標離子液體的方法。可合成胍類離子液體和多種醇胺羧酸鹽功能化離子液體。
(2)兩步法:兩步法的第一步是通過叔胺與鹵代烴反應制備出季銨的鹵化物;第二步再將鹵素離子置換為目標離子液體的陰離子。可用於製備數十種咪唑類離了液體、氮基酸類離子液體、膦類離子液體等。
一步法和兩步法是比較普遍的方法,因此具有普適性,但離子液體合成通常需要在加熱的條件下完成,而常規的加熱攪拌需要較長的時間(幾個或幾十個小時),因而導致合成離子液體的效率和產率均偏低。
2、外場強化法:外場強化法主要為微波法和超聲波法。
(1)微波法:是通過極性分子在快速變化的電磁場中不斷改變方向而引起分子的摩擦發熱,屬於體相加熱。微波法加熱升溫速度較快,可極大地提高反應速率(有些反應只需幾分鐘),甚至提高產率和純度。
在微波作用下采用「一鍋法」可合成了一系列咪唑類離子液體。該方法反應時間短、產率高。
(2)超聲波法:超聲波藉助於超聲空化作用能夠在液體內部形成區域性的高溫高壓微環境,並且超聲波的振動攪拌作用可以極大地提高反應速率,尤其是非均相化學反應。採用超聲波作為能量源,可在在密閉體系非溶劑條件下合成了溴化1,3-二烷基咪唑離子液體,合成吡啶類離子液體。
該法具有產物收率高、反應速率快、節約能耗的特點,同時,又能減少有機溶劑的使用.降低成本,減少汙染。但超聲波法工業化應用將面臨大功率密度的超聲波裝置的工業化難題。
3、微反應器法:微反應器法一般是指在一個內部尺寸為幾微米到幾百微米的小型微反應器內進行的反應。微反應器不但具有所需空間小、質量和能量消耗少以及反應時間短的優點,而且能夠顯著提高產物的產率與選擇性以及傳質傳熱效率。
微反應器法所達到的效果比傳統的間歇反應器法高20倍。
【離子液體】或稱離子性液體,是指全部由離子組成的液體,如高溫下的kci,koh呈液體狀態,此時它們就是離子液體。在室溫或室溫附近溫度下呈液態的由離子構成的物質,稱為室溫離子液體、室溫熔融鹽(室溫離子液體常伴有氫鍵的存在,定義為室溫熔融鹽有點勉強)、有機離子液體等,目前尚無統一的名稱,但傾向於簡稱離子液體。在離子化合物中,陰陽離子之間的作用力為庫侖力,其大小與陰陽離子的電荷數量及半徑有關,離子半徑越大,它們之間的作用力越小,這種離子化合物的熔點就越低。
某些離子化合物的陰陽離子體積很大,結構鬆散,導致它們之間的作用力較低,以至於熔點接近室溫。
7樓:匿名使用者
離子液體的合成大體上有兩種基本方法:直接合成法和兩步合成法。離子液體種類繁多,改變陽離子、陰離子的不同組合,可以設計合成出不同的離子液體。
離子液體(或稱離子性液體)是指全部由離子組成的液體,如高溫下的kci, koh呈液體狀態,此時它們就是離子液體。
8樓:匿名使用者
離子液體制備方法有多種多樣
典型的是一步合成、離子交換法
至於什麼是離子液體,可以參考什麼是離子液體?連結
離子液體在催化反應中的缺點是什麼??
9樓:匿名使用者
儘管離子液體具有諸多優點,但同時也存在一些不足之處: (1) 離子液體的合成工藝複雜,合成過回程中需要使答
用有機溶劑,會產生廢水,一方面增加了離子液體的生產成本,另一方面也帶來了汙染,降低了離子液體的綠色特徵。(2) 離子液體的純化步驟繁多、純化困難導致生產成本較高。純度對於離子液體十分重要,例如kimizuka 等在含011wt %水的離子液體 或 和甲苯的介面處合成了直徑為3 —20μm 的tio2 空心微球,而同樣條件下,含水為2wt %時,卻只能得到表面粗糙且不規則的顆粒。
(3) 離子液體還存在穩定性、迴圈再生利用、環境和安全等方面的一系列問題 。
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