Zielone rozpuszczalniki ciecze jonowe

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Zielone rozpuszczalniki ciecze jonowe"

Gabriela Sowińska
7 lat temu
Przeglądów:

1 Zielone rozpuszczalniki ciecze jonowe VIII Studenckie Spotkania Analityczne Wykonała: a: Agnieszka Tomasik Zielona chemia W ostatnich latach wzrosło o zainteresowanie zieloną chemią, czyli chemią przyjazną środowisku. Termin ten po raz pierwszy został użyty przez prof. Anastasa w powołanym do życia w 1991 r. programie chemii zielonej. Zielona chemia dotyczy nowego podejścia do zagadnienia syntezy, przeróbki i wykorzystania związk zków w chemicznych, co ma na celu zmniejszenie zagrożenia dla środowiska i zdrowia człowieka. Ciecze jonowe to nowe media reakcyjne, nie powodujące rozprzestrzeniania się szkodliwych odpadów i spełniaj niające wymagania stawiane zielonym rozpuszczalnikom. 1

2 XII zasad zielonej chemii Zapobieganie Ekonomia (oszczędzanie surowców) w) Mniej niebezpieczne syntezy Bezpieczne chemikalia Bezpieczniejsze rozpuszczalniki i materiały y pomocnicze Wydajność energetyczna Użycie surowców w odnawialnych Redukcja pochodnych Kataliza Degradacja Analityka "w czasie rzeczywistym" Bezpieczniejsza chemia Czym sąs ciecze jonowe? Ciecze jonowe (CJ) (ang. ionic liquids) są to substancje ciekłe składaj adające się jedynie z jonów. Do tej grupy zaliczamy stopione sole, ale tylko takie, które charakteryzują się temperaturą topnienia poniżej 100 C. Istnieją też ciecze jonowe, które topią się w temperaturach niższych niż pokojowa (20 C) i nazywane sąs one "niskotemperaturowymi cieczami jonowymi". Stan ciekły y w temp. pokojowej ciecze jonowe zawdzięczaj czają stosunkowo niskiej energii sieciowej w związku zku z wysokim stopniem asymetrii tworzących je jonów. 2

3 Budowa cieczy jonowych Ciecze jonowe zbudowane sąs wyłą łącznie z kationu i anionu. Kation jest duży, ma charakter organiczny i budowę niesymetryczną,, która uwarunkowana jest długod ugością podstawników w alkilowych. Najczęś ęściej stosowane sąs kationy alkiloimidazoliowe, alkilopirydyniowe i alkilofosfoniowe. Anion jest mniejszy i może e mieć charakter organiczny (CH 3 COO -, CF 3 COO -, (CF 3 SO 2 ) 2 N - ) lub nieorganiczny (BF - 4, PF - 6, AlCl - 4, Br -, NO - 3 ). Heksafluorofosforan 1-n-butylo1 butylo-3-metyloimidazoliowy Możliwa liczba kombinacji kation anion: 10 Przykłady kationów w i anionów w stosowanych w otrzymywaniu cieczy jonowych: Kationy: Aniony: 3

4 Ze względu na budowę kationu wyróżnia się 5 klas cieczy jonowych: 1.Czwartorzędowe sole amoniowe [R y NH 4-y ] + X - 2. Sole fosfoniowe [R y PH 4-y ] + X - 3. Sole imidazoliowe [RR IM] + X - 4. Sole pirydyniowe [RP y ] 5. Sole pirolidyniowe [RR P yr ] + X - gdzie: R, R R podstawnik alkilowy ( R R najczęś ęściej grupa metylowa lub etylowa, R grupy o różnej r długod ugości łańcucha alkilowego), X anion, y = 1,2,3,4, IM kation 1,3 dialkiloimidazolinowy, P y kation 1 alkilopirydyniowy Charakterystyczne właściwow ciwości Charakterystyczną cechą cieczy jonowych jest fakt, że e ich właściwości fizyczne i chemiczne mogą się zmieniać w szerokim zakresie w zależno ności od budowy kationu oraz anionu. Na etapie projektowania istnieje więc c możliwo liwość dobrania takich jonów, by uzyskać ciecz jonową o pożą żądanych specyficznych własnow asnościach. Można sterować takimi własnościami cieczy jak temperatura topnienia, lepkość ść, gęstość,, mieszalność z wodą i rozpuszczalnikami organicznymi. Z tego powodu ciecze jonowe nazywane sąs często rozpuszczalnikami projektowalnymi. 4

5 Właściwości - zalety cieczy jonowych bardzo mała pręż ężność par zielona alternatywa konwencjonalnych rozpuszczalników niepalność duża a stabilność termiczna i elektrochemiczna szeroki zakres występowania w stanie ciekłym (rzędu 400 C) zdolność rozpuszczania szerokiej i różnorodnej gamy substancji organicznych i nieorganicznych niemieszalność z wieloma rozpuszczalnikami organicznymi niemieszalność z wodą (w przypadku cieczy hydrofobowych). Charakterystyczne właściwow ciwości c.d Niskotemperaturowe ciecze mają gęstość większ kszą niż woda, w zakresie 1,1 1,6 g/cm 3, co związane zane jest z długod ugością łańcucha alkilowego. Lepkość jest ponad dwukrotnie większa od lepkości tradycyjnych rozpuszczalników w organicznych. Kwasowość i zasadowość cieczy jonowych zależy y od rodzaju anionu. Ciecze jonowe mogą być hydrofobowe jak i hydrofilowe. Rozpuszczalność zależy y od odpowiedniego anionu, kationu i temperatury. 5

6 Porównanie zakresu temperatur wrzenia i topnienia cieczy jonowych oraz innych rozpuszczalników Rozpuszczalnik Temp. topnienia [ o C] Temp. wrzenia [ o C] T w T t [ o C] Amoniak Benzen Aceton Metanol Nitrobenzen Ciecz jonowa < 100 > 300 ~ 400 Gdzie: T w temp. wrzenia, T t temp. topnienia, T w T t zakres temperatur, w którym rozpuszczalnik jest cieczą. 6

7 Otrzymywanie cieczy jonowych Ciecze jonowe otrzymuje się najczęś ęściej w reakcji tworzenia czwartorzędowej pochodnej aminy lub fosfiny. Odpowiedni anion zostaje wprowadzony przez wymianę jonową. Reakcja powinna być ściśle kontrolowana. Wskazane jest otrzymywanie cieczy jonowych o wysokiej czystości ci (nie ma możliwo liwości oczyszczenia ich przez destylację), co utrudnia proces ich produkcji i zwiększa jego koszty. Nowoczesny reaktor do syntezy CJ P. Walden chemik, który zsyntezował pierwszą CJ Zastosowanie cieczy jonowych jest jedynie limitowane przez naszą wyobraźni nię 7

8 Oferta Poch-u Źródła a wiedzy Kowalska S., Stepnowski P., Buszewski B. O O cieczach jonowych artykuł z czasopisma Analityka nauka i praktyka,, nr 3/2006 Pernak J. Ciecze jonowe seminarium, Politechnika Poznańska, 2005 Strony internetowe: laboratorium,2,

9 Dziękuj kuję za uwagę 9

Podobne dokumenty

Wykład 3. Zielona chemia (część 2)

Wykład 3. Zielona chemia (część 2) Wykład 3 Zielona chemia (część 2) Glicerol jako zielony rozpuszczalnik Nietoksyczny, tani, łatwo dostępny, odnawialny, wysoka temp. wrzenia (nie jest klasyfikowany jako LZO/VOC), polarny, może być stosowany