Chất Lỏng Ion - TaiLieu.VN

Mạng xã hội chia sẻ tài liệu Upload Đăng nhập Nâng cấp VIP Trang chủ » Khoa Học Tự Nhiên » Hoá học5 trang 589 lượt xem 630Chất lỏng ion

Ionic Liquid (IL) có thể dịch sang tiếng Việt là "chất lỏng ion". Sở dĩ gọi như thế vì khác với các chất lỏng khác trong tự nhiên, IL là muối dạng lỏng ở điều kiện thường

Chủ đề:

meoancaran

Hóa đại cương

Tài liệu Hóa đại cương

SaveLikeShareReport Download AI tóm tắt /5 Chất lỏng ionIonic Liquid (IL) có thể dịch sang tiếng Việt là "chất lỏng ion". Sở dĩ gọi như thế vì khác với các chất lỏng khác trong tự nhiên, IL là muối dạng lỏng ở điều kiện thường (quy định là <100°C) cấu thành bởi các cations (ion dương) và anion (ion âm). 1/ Tính chất của chất lỏng ion Do đặc tính này, IL có những tính chất đặc biệt sau đây: - Gần như không tồn tại áp suất hơi. ILs là muối dạng lỏng, cho nên các ion âm và dương tương tác với nhau rất mạnh, không tách ra khỏi pha lỏng ở điều kiện thông thường. Và hầu hết các ILs là muối hữu cơ có điểm phân hủy nhiều lắm là 300-350oC, nếu tiếp tục gia nhiệt thì muối sẽ phân hủy chứ không bay hơi. - ILs có độ dẫn ion khá cao, ở nhiệt độ 25°C, các ILs có nhân cation (core) là 1,3-dialkyl-imidazolium có thể có độ dẫn ion khoảng vài chục mS/cm (Simend là đơn vị nghịch đảo của đơn vị điện trở kháng Ohm). - ILs là muối, cũng như nhiều muối hữu cơ khác, nhưng có khả năng hòa tan trong rất nhiều dung môi hữu cơ phân cực. Một số ILs hòa tan rất tốt trong nước, một số khác kỵ nước (hydrophobic). Chính vì thế, tùy theo lựa chọn, ILs được sử dụng như dung môi cho nhiều phản ứng đặc biệt. Nhiều phản ứng cổ điển vốn đã biết khi khảo sát sử dụng ILs thì hiệu suất tăng lên đáng kể có khi đến 100%, ví dụ như phản ứng của CO2 với Alkylene Oxide sản xuất Alkylene Carbonate (một hợp chất có nhiều ứng dụng). ILs còn có tác dụng như xúc tác pha dẫn. Ví dụ như để có alkyl nitrile (CnHmCN), ta có thể cho alkyl halogen (CnHmX) (X=Cl , Br, I) tác dụng với NaCN. Ai cũng biết rằng một bên là chất hữu cơ không tan trong nước, cho nên không thể xảy ra phản ứng trao đổi giữa nhóm thế halogen và anion CN-, nhưng nếu ta thêm vào hỗn hợp một lượng muối hữu cơ, ví dụ ammonium chloride, thì phản ứng sẽ xảy ra. Trong trường hợp này, muối hữu cơ ammonium là "cầu nối" tiếp xúc cho hai tác nhân khác nhau nằm trong hai pha lỏng. ILs khá bền nhiệt mà lại không bay hơi trong điều kiện 2-300°C, đó là tiêu chuẩn lý tưởng để ILs trở thành một dung môi an toàn cho môi trường (green solvents) 2/ Cấu trúc của ILs Dựa trên phân loại cations, thì ILs có 3 nhóm chính: - Nhóm quaternary ammonium cation, đây là nhóm phổ biến nhất gồm các loại cation như imidazolium, morpholinium, pyrrolidinium, pipperidinium, ammonium, piperazinium, pyridinium ... Ở trạng thái hóa trị 3, nitrogen vẫn còn một cặp electron nên trở thành một electron donor có khả năng phản ứng với các tác nhân nucleophilic để hình thành nitrogen mang điện tích dương. - Nhóm phosphonium cation với nguyên tử mang điện dương là phospho (P) . - Nhóm sulphonium cation với nguyên tử mang điện dương là nguyên tử lưu huỳnh (S). Dựa trên phân loại anion thì ILs vô cùng đa dạng: acetate (CH3COO-), trìluoro-acetate (CF3COO- ), bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ( CF3SO2)2N- ) hay viết tắt là TFSI hoặc NTf2, hexafluorophosphate (PF6- ), tetrafluoroborate (BF4), trifluoromethanesulfonate hay còn gọi là tripflet Tf3 (CF3SO3- ) ... 3/ Những dẫn xuất ILs đặc biệt a/ Muối lithium lỏng Sở dĩ ILs là muối nhưng có dạng lỏng là bởi vì điện tích trên cation và anion bị phân bổ (delocalized ). Điều này khiến cho tương tác tĩnh điện giữa anion và cation không đủ mạnh để tạo thành liên kết tinh thể ở nhiệt độ thường. Vì thế mà muối hữu cơ loại này có dạng lỏng. Năm 2003, giáo sư Watanabe, một chuyên gia hàng đầu về nghiên cứu ứng dụng ILs thành chất dẫn ion cho các thiết bị năng lượng (pin - primary battery, pin nhiên liệu - fuel cell, pin sạc - secondary battery, pin năng lượng mặt trời - solar cell) và nhóm thí nghiệm tại ĐH Yokohama đã tổng hợp một loại ILs có cation là Lithium. Các bạn cũng biết, Lithium là nguyên tử kim loại nhỏ nhất, cho nên mật độ điện tích rất cao. Thế nhưng, GSư Watanabe đã thiết kế cho anion của muối Lithium là một anion có kích thước rất lớn với nguyên tử mang điện âm là boran. Đó là một phát minh gây chấn động trong giới nghiên cứu pin lithium bởi vì nếu có thể áp dụng muối ILs này vào làm chất dẫn ion lithium trong pin thì thật lý tưởng, giải quyết được bao nhiêu vấn đề (an toàn cháy nổ, hiệu suất phóng - nạp, tuổi thọ pin ) ... Vậy nhưng tiếc thay, độ dẫn ion lại rất kém nên không ứng dụng được như mong đợi. Dẫu sao, loại ionic liquid có cation là lithium này cũng là một phát minh hiếm có trong lĩnh vực ILs. b/ Chất lỏng Zwitterionic Trong quá trình tìm cách ứng dụng ILs như là chất dẫn ion vào các thiết bị năng lượng, ví dụ pin lithium, người ta khám phá ra một trở ngại rất lớn: sự cạnh tranh giữa hai cation, một là cation lithium, hai là cation của IL. Vì cation của IL có kích thước lớn, điện tích phân bố, nên dưới tác dụng điện trường, nó di chuyển và tiếp cận điện cực tốt hơn rất nhiều ion lithium (target cation). Kết quả là trong ILs, độ dẫn của cation lithium vô cùng thấp, mặc dù tổng độ dẫn ion của hệ vẫn là rất cao. Giáo sư Ohno của đại học Tokyo đã phát minh ra một loại muối hữu cơ có cation và anion liên kết hữu cơ với nhau trong một phân tử. Ông gọi muối này là zwitterionic compounds. Tiếp theo đó, Ohno phát hiện ra là nếu cho zwitterionic compound tạo phức với muối lithium bis-trifluoromethanesulfonyl-imide thì một số phức sẽ ở dạng lỏng gọi là zwitterionic liquids. Thật sự đây là một muối kép trong đó một đơn vị được coi như một phân tử trung hòa bao gồm cation lithium và anion TFSI liên kết quanh zwitterionic. Tại Úc, giáo sư Maria Forsyth cùng nhóm của bà liên tiếp công bố những ứng dụng của zwitterionic compound vào pin lithium kim loại cũng như các polymer electrolyte (chất dẫn ion dạng polymer hoặc polymer gel). Zwitterionic compound có tác dụng tăng cường độ phân ly của lithium và anion trong muối tương ứng, khiến độ dẫn lithium cation trong hệ thống tăng lên đáng kể. Tại Korea, Giáo sư Kim Hoon-sik (ĐH Kyunghee) cũng góp phần đáng kể vào ứng dụng zwitterionic compound. Ông phát hiện ra rằng muối bạc nitrate (AgNO3) có thể tạo phức với 1,3-(N propane sulfonate)-methyl-imidazolium và phức này nâng cao khả năng chọn lọc phân tách olefin và parafin có cùng số C của công nghệ màng muối bạc (membrane).4. Khả năng chưng cất chất lỏng ionTrước đây người ta cho rằng không thể chưng cất các muối có điểm nóng chảy thấp, chất được xem như chất lỏng ion vì chúng có áp suất hơi quá thấp. Một nhóm các nhà nghiên cứu, do Luis P.N.Rebelo, giáo sư công nghệ sinh học và hóa học tại đại học Lisbon, Bồ đào Nha, làm trưởng nhóm đã chỉ ra rằng nhiều chất lỏng ion có thể chưng cất được ở áp suất thấp mà không phân hủy. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng, các nhóm chất lỏng ion được lựa chọn như các muối bis [(triflometyl) sulfonyl] amit, có thể bay hơi trong chân không ở 200o - 300oC và sau đó ngưng tụ ở nhiệt độ thấp hơn.Rebelo cho biết, ở nhiệt độ thấp hơn, chất lỏng ion có áp suất hơi quá bé, không thể phát hiện được và vì vậy sẽ là chất thân môi trường do chúng không gây ô nhiễm không khí. Nhóm cũng đã chưng cất hỗn hợp chất lỏng ion hai cấu tử và đã nhận thấy một cấu tử được làm giàu trong phần cất, còn cấu tử kia nằm lại trong bã. Peter Wasserscheid, giáo sư hóa học tại đại học Erlangen, đức, bình luận khả năng tách 2 chất lỏng ion bằng quá trình chưng cất sẽ mở ra các phương pháp mới sản xuất chất lỏng ion và tái sinh chất lỏng ion thải từ các quá trình kỹ thuật.Rebelo cho biết, các nghiên cứu dạng này sẽ bùng nổ theo hướng phát hiện cấu trúc pha khí của chất lỏng ion.5. Ứng dụng chất lỏng ion trong dược phẩmCác nhà nghiên cứu Mỹ và Hà Lan đã phát hiện rằng, chất lỏng ion (ILs) có thể mang lại những ứng dụng lớn trong điều chế dược phẩm.Những đặc tính vật lý độc đáo của ILs như tính bay hơi thấp và tính ổn định cao đã thu hút sự quan tâm của các nhà hóa học. Những ưu điểm vật lý này kết hợp với những đặc tính hóa học của ILs đã được ứng dụng trong sản xuất dầu nhờn và các vật liệu đặc biệt.Hiện nay, Robin Rogers thuộc đại học Alabama (Mỹ) và các cộng sự đang tìm kiếm những đặc tính và ứng dụng khả năng sinh học của ILs, đặc biệt trong sản xuất các loại thuốc giảm đau dùng trong y học. Đây là một phát hiện hoàn toàn mới.ILs phổ biến được nhắc đến có anion là PF6- , BF4- và TFSI-- . Trong 3 loại này , BF4- tan được trong nước , PF6- tan có giới hạn (ít) trong nước , còn TFSI thì hoàn toàn không tan trong nước.

Tài liệu liên quan

Nghiên cứu tổng hợp, khảo sát tính chất nano graphene oxit (GO) ứng dụng làm lớp nhạy khí cho cảm biến QCM phát hiện khí NH3

5 trang

Ôn tập Hóa đại cương

104 trang

Báo cáo thí nghiệm Hóa đại cương

28 trang

Improving listening test quality through statistical analysis: A case study using SPSS

11 trang

Sử dụng các công cụ tin học trong thiết kế truyện tranh thực tiễn hóa học

11 trang

Current status of using stories, comics, and cartoons in teaching chemistry in the direction of developing students’ creative problem-solving competence

8 trang

Nâng cao hiệu quả công tác quản lý, giáo dục học viên người nước ngoài tại trường Đại học Phòng cháy Chữa cháy

4 trang

Nâng cao hiệu quả hoạt động của Tổ Cảnh sát Chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ đặc biệt tinh nhuệ trên địa bàn thành phố Hải Phòng

4 trang

Huấn luyện nghiệp vụ chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ cho lực lượng công an cấp cơ sở trong tình hình mới

6 trang

Nghiên cứu, ứng dụng khoa học và công nghệ góp phần đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ đối với các kho lưu trữ hàng hóa trên giá cao tầng tại cơ sở dịch vụ kho vận

4 trang

Tài liêu mới

Tổng hợp thủy tinh xAl2O3 ˗ (100-x)SiO2 (x = 5, 10, 15, 20) pha tạp CuO bằng phương pháp sol-gel

7 trang

Nghiên cứu khả năng quang xúc tác phân hủy Rhodamine B của vật liệu Zeolitic imidazolate frameworks-8 (ZIF-8)

7 trang

Giáo trình Thí nghiệm hóa đại cương - Trường Đại học Lạc Hồng

48 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 13 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

32 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 12 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

72 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 11 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

34 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 10 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

79 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 9 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

29 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 8 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

65 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 7 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

77 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 6 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

50 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 5 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

42 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 4 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

71 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 3 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

45 trang

Bài giảng Hoá hữu cơ: Chương 2 - TS. Lê Ngọc Hà Thu

43 trang

AI tóm tắt

- Giúp bạn nắm bắt nội dung tài liệu nhanh chóng!

Giới thiệu tài liệu

Chất lỏng ion (ILs) đại diện cho một nhóm hợp chất độc đáo, là các muối ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ thường, khác biệt đáng kể so với các dung môi truyền thống. Với những tính chất vật lý và hóa học đặc trưng như áp suất hơi thấp, tính bền nhiệt cao, độ dẫn ion vượt trội và khả năng hòa tan linh hoạt, ILs đã nhanh chóng trở thành tâm điểm nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ. Tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan về định nghĩa, cấu trúc cơ bản, và các tính chất nổi bật của ILs, đồng thời khám phá những tiến bộ quan trọng trong phát triển các loại chất lỏng ion đặc biệt như muối lithium lỏng và chất lỏng zwitterionic, cùng với các ứng dụng tiềm năng của chúng trong năng lượng, hóa học xanh và dược phẩm.

Đối tượng sử dụng

Các nhà nghiên cứu, học giả, sinh viên chuyên ngành hóa học, khoa học vật liệu, kỹ thuật hóa học, dược học, và các chuyên gia công nghiệp liên quan đến phát triển vật liệu mới và công nghệ hóa học.

Từ khoá chính

Chất lỏng ionCấu trúcTính chất vật lýĐộ dẫn ionDung môi xanhPin lithiumChất lỏng zwitterionicChưng cấtDược phẩmTính bền nhiệtÁp suất hơi thấpCationAnion

Nội dung tóm tắt

Tài liệu này trình bày chi tiết về chất lỏng ion (ILs), định nghĩa chúng là muối dạng lỏng dưới 100°C, được cấu thành từ các cation và anion. Các tính chất vật lý đặc trưng bao gồm áp suất hơi gần như bằng không, tính bền nhiệt cao (300-350°C) và độ dẫn ion đáng kể, cùng với khả năng hòa tan đa dạng trong nhiều dung môi hữu cơ, khiến ILs trở thành dung môi xanh tiềm năng. Về cấu trúc, ILs được phân loại dựa trên các nhóm cation (quaternary ammonium, phosphonium, sulphonium) và vô số anion, cho phép tùy chỉnh tính chất. Nghiên cứu đã dẫn đến việc phát triển các chất lỏng ion đặc biệt. Ví dụ, giáo sư Watanabe đã nỗ lực tạo ra muối lithium lỏng với cation lithium kích thước nhỏ và anion boran lớn nhằm cải thiện độ dẫn ion cho pin lithium, dù gặp thách thức về hiệu suất. Để khắc phục, giáo sư Ohno đã phát minh chất lỏng zwitterionic, trong đó cation và anion liên kết hữu cơ. Các hợp chất này, khi tạo phức với muối lithium, đã cho thấy khả năng tăng cường phân ly ion lithium và cải thiện độ dẫn ion, mở ra ứng dụng trong pin kim loại lithium và chất điện phân polymer (nghiên cứu của giáo sư Forsyth) cũng như công nghệ màng phân tách (giáo sư Kim Hoon-sik). Một khám phá đáng chú ý khác là khả năng chưng cất ILs ở áp suất thấp mà không phân hủy (giáo sư Rebelo), mở ra phương pháp mới để sản xuất và tái sinh ILs, đồng thời tiết lộ cấu trúc pha khí của chúng. Cuối cùng, những đặc tính độc đáo của ILs cũng đang được khai thác trong dược phẩm, với tiềm năng ứng dụng trong điều chế thuốc và giảm đau, minh chứng cho giá trị ứng dụng và hàm ý rộng lớn của loại vật liệu này.

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

Zalo/Tel:

093 303 0098

Email:

[email protected]

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok

Chịu trách nhiệm nội dung: Nguyễn Công Hà Doanh nghiệp quản lý: Công ty TNHH Tài Liệu trực tuyến Vi Na - GCN ĐKDN: 0307893603 Địa chỉ: 54A Nơ Trang Long, P. Bình Thạnh, TP.HCM - Điện thoại: 0283 5102 888 - Email: [email protected]ấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015