تبیان، دستیار زندگی
مایعات یونی Ionic Liquid به عنوان یک کلاس جدید و قابل توجه از حلال ها مورد توجه قرار گرفته اند. این مواد به دلیل خواص غیر معمولشان اخیرا مورد توجه قرار گرفته اند. ...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

مایعات یونی - قسمت دوم

مایعات یونی - قسمت دوم

مزایای و ویژگی های مایعات یونی مهم ترین مزیت های مایعات یونی شامل موارد زیر است:
1- این ترکیبات فشار بخار قابل ملاحظه ای ندارند. در نتیجه بر خلاف حلال های آلی معمول موادی غیر فرار هستند و مشکلی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند.

2- تعداد مایعات یونی که امروزه می توان ساخت مشتمل بر 106 عدد است (تنوع بسیار بالا و خصوصیات متفاوت). در حالی که تعداد کل حلال های مولکولی از 600 عدد تجاوز نمی کند.

3- مایعات یونی بسیار بیش از ترکیبات آلی رسانا بوده (کاربردهای الکترونیکی و الکتروشیمیایی) و آنزیم های مختلف در آنها به راحتی محلول هستند (کاربردهای بیوتکنولوژی).

4-این مواد قادر به تشکیل یک سیستم دوفازی مناسب برای جداسازی (Separation Techniques) هستند. در واکنش های دوفازی پس از اتمام واکنش با دوفاز شدن شدن مخلوط واکنش، فاز آلی و فازآبی حاوی مایع یونی (که معمولا در نقش کاتالیست یا بستر کاتالیست عمل می کند) از هم جدا شده و عمل جداسازی با سهولت و با بازده بالا انجام می شود.

5- به راحتی تشکیل پلیمر و ژل می دهند و انواع مختلفی واکنش آلی و معدنی در آنها انجام پذیر است.

6- اگر از مایع یونی به عنوان کاتالیست استفاده شود، امکان استفاده مجدد و جداسازی کاتالیست از محصولات ساده است.

7- مایعات یونی قادر هستند ترکیبات مختلف اعم از نمک ها، چربی ها، پروتئین ها، آمینواسیدها، قندها و پلی ساکاریدها را در خود حل کنند. همچنین مولکول های آلی مانند نفت خام، جوهرها، پلاستیک ها و حتی DNA به راحتی در مایعات یونی مختلف محلول هستند.

8- می توان با تغییر کاتیون یا آنیون، مایع یونی ساخت که خواص فیزیکی تشدید شده مثل حلالیت، ویسکوزیته و ...نسبت به مایعات یونی متداول داشته باشد.

 9-با انتخاب کاتیون یا آنیون خاص می توان کاربری مایعات یونی تهیه شده برای کاتالیز کردن یک واکنش یا استخراج گونه های فلزی را اختصاصی (Specific) کرد. اینگونه ترکیبات را مایعات یونی با کاربری خاص می گویند.

مایعات یونی - قسمت دوم

ازجمله مزیت های مایعات یونی نسبت به حلال های معمول مثل حلال های کلردار (Chlorinated Solvent) و آروماتیک را می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- مایعات یونی قادر به حل کردن گستره وسیعی از ترکیبات آلی، معدنی و فلز-آلی (Organometallic) هستند.
2- به شدت قطبی هستند.
3- فشار بخار ناچیز دارند و غیر فرار هستند.
4- در مقابل حرارت تا دمای 300 درجه سانتی گراد عموما پایدار و مقاوم هستند.
5- در گستره وسیعی از دما یعنی تا 200 درجه سانتی گراد به صورت مایع روان هستند.
6- هدایت الکتریکی این ترکیبات بسیار بالا است.
7- این ترکیبات با بسیاری از حلال های معمول آلی غیر قابل امتزاج هستند.

خلوص مایعات یونی

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مایعات یونی می تواند با حضور ناخالصی ها تغییر پیدا کند. بنابراین خالص سازی مایعات یونی ضروری است. مهم ترین آلاینده های مایعات یونی آنیون هالیدها یا بنیان های آلی و آب هستند که معمولا از مواد واکنش نداده (پیش ماده های سنتز مایع یونی که تا آخر تغییر نیافته باقی مانده اند) به وجود می آیند.
مایعات یونی تمایل زیادی به جذب رطوبت دارند به طوری مایعات یونی آب گریز هم جاذب الرطوبه هستند. به طور کلی مایعات یونی با حرارت دادن تحت خلاء خشک می شوند ولی خروج کامل آب ( به دلیل ایجاد پیوند محکم هیدروژنی) مشکل است. حضور آب باعث کاهش در چگالی و ویسکوزیته شده و خواص شیمیایی را تعدیل می کند.

نسل هایی مختلف از مایعات یونی

مایعات یونی - قسمت دوم

نسل اول
مایعات یونی، ترکیباتی هستند که کاربرد وسیعی به عنوان حلال دارند. این ترکیبات خواص فیزیکی منحصربه فردی دارند که با تغییر کاتیون یا آنیون آنها می توان این خواص را تقویت کرد.

نسل دوم
با رشد روز افزون این ترکیبات دسته ای از مایعات یونی طراحی شدندکه به عنوان مایعات یونی با کاربری خاص شیمیایی شناخته می شوند. این ترکیبات دارای یک یا چند گروه عاملی خاص بر روی کاتیون هستند که امکان برهم کنش و ایفای نقش شیمیایی خاص را دارند . به عنوان مثال به عنوان روان ساز و لیگاندها ی کمپلکس ساز استفاده می شوند. این ترکیبات علاوه بر خواص فیزیکی ذکر شده کارآیی شیمیایی نیز دارند که با عنوان نسل دوم مایعات یونی شناخته می شوند.
نسل سوم
بعضی ترکیبات فعال دارویی، ساختاری مثل ساختار ما یعات یونی کلاسیک دارند و از لحاظ بیولوژیکی فعال بوده و سمیت آنها مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از ا ین ترکیبات دارویی، نسل جدید مایعات یونی نسل سوم جدیداً معرفی شده است این ترکیبات سمیت بسیار کمی دارند و خواص فیزیکی مایعات یونی را نیز دارا می باشند. یعنی می توان از ا ین دسته ما یعات یونی به عنوان دارو استفاده کرد.

سه نسل از مایعات یونی با خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی

مایعات یونی - قسمت دوم

کاربردهای مایعات یونی

کاربرد به عنوان واکنش های کاتالیستی :
اولین بار 20 سال پیش مایعات یونی به عنوان کاتالیست در واکنش آسیلاسیون فریدیل کرافتس استفاده شد. مایعات یونی به عنوان یک کاتالیست دوفازی یا بستری برای ثابت کردن کاتالیست های دیگر استفاده می شوند. در حضور مایعات یونی امکان استفاده مجدد از کاتالیست وجود دارد.

کاربرد به عنوان حلال
همانطور که ذکر شد کاربری عمده مایعات یویی به عنوان حلال است. از مهم ترین مزایای استفاده از مایعات یونی ازدیاد سرعت واکنش ها و بهبود بخشیدن جهت گزینی نسبت به حلال های دیگر است.

ادامه دارد...

قسمت اول

قسمت دوم

قسمت سوم

بخش مرکز یادگیری سایت تبیان - تنظیم: نیلوفر یاقوتی