離子液體為什么熔點(diǎn)低?

【專家解說(shuō)】：離子液體由帶正電的離子和帶負(fù)電的離子組成，現(xiàn)在多指在低于100℃時(shí)呈液體狀態(tài)的熔鹽。北愛(ài)爾蘭皇后大學(xué)離子液體研究中心主任賽頓說(shuō)，從理論上講離子液體可能有1萬(wàn)億種，化學(xué)家可以從中選擇適合自己工作需要的離子液體。與典型的有機(jī)溶劑不一樣，離子液體一般不會(huì)成為蒸汽，所以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)大氣造成污染的有害氣體，而且使用方便。更能引起化學(xué)家感興趣的是，離子液體可以反復(fù)多次使用。此外，用離子液體做催化劑還可加速化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。英國(guó)石油公司化學(xué)家莫蘭說(shuō)，如果英國(guó)石油公司在化工生產(chǎn)過(guò)程中采用離子液體，則可減少使用揮發(fā)性大的有機(jī)溶劑，降低對(duì)環(huán)境的污染，減少?gòu)U物的產(chǎn)生。 早在19世紀(jì)，科學(xué)家就在研究離子液體，但當(dāng)時(shí)沒(méi)有引起人們的廣泛興趣。20世紀(jì)70年代初，美國(guó)空軍學(xué)院的科學(xué)家威爾克斯開(kāi)始傾心研究離子液體，以嘗試為導(dǎo)彈和空間探測(cè)器開(kāi)發(fā)更好的電池。在研究中他發(fā)現(xiàn)，一種離子液體可用做電池的液態(tài)電解質(zhì)。到了20世紀(jì)90年代末，已有許多科學(xué)家參與離子液體的研究。去年4月有50多人參加了有關(guān)離子液體的研討會(huì)，而今年4月美國(guó)化學(xué)會(huì)召開(kāi)的離子液體會(huì)議就有275人參加，會(huì)議同時(shí)收到了80篇論文。 離子液體的發(fā)明者梅斯等人最近發(fā)現(xiàn)，離子液體不僅是一種綠色溶劑，它還可用作新材料生產(chǎn)過(guò)程中的酶催化劑。威爾克斯最近還發(fā)現(xiàn)，離子液體還可以用于處理廢舊輪胎，回收其中的聚合物?？茖W(xué)家最近的研究成果還表明，用離子液體可有效地提取工業(yè)廢氣中的二氧化碳。 與典型的有機(jī)溶劑不一樣，在離子液體里沒(méi)有電中性的分子，100%是陰離子和陽(yáng)離子，在負(fù)100℃至200℃之間均呈液體狀態(tài)，具有良好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，在很大程度上允許動(dòng)力學(xué)控制;對(duì)大多數(shù)無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和高分子材料來(lái)說(shuō)，離子液體是一種優(yōu)良的溶劑;表現(xiàn)出酸性及超強(qiáng)酸性質(zhì)，使得它不僅可以作為溶劑使用，而且還可以作為某些反應(yīng)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(chǎn)生大量廢棄物的缺點(diǎn);離子液體一般不會(huì)成為蒸汽，所以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)大氣造成污染的有害氣體;價(jià)格相對(duì)便宜，多數(shù)離子液體對(duì)水具有穩(wěn)定性，容易在水相中制備得到;離子液體還具有優(yōu)良的可設(shè)計(jì)性，可以通過(guò)分子設(shè)計(jì)獲得特殊功能的離子液體?？傊x子液體的無(wú)味、無(wú)惡臭、無(wú)污染、不易燃、易與產(chǎn)物分離、易回收、可反復(fù)多次循環(huán)使用、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)揮發(fā)性溶劑的理想替代品，它有效地避免了傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的使用所造成嚴(yán)重的環(huán)境、健康、安全以及設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，為名副其實(shí)的、環(huán)境友好的綠色溶劑。適合于當(dāng)前所倡導(dǎo)的清潔技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，已經(jīng)越來(lái)越被人們廣泛認(rèn)可和接受。 離子液體已經(jīng)在諸如聚合反應(yīng)、選擇性烷基化和胺化反應(yīng)、?；磻?yīng)、酯化反應(yīng)、化學(xué)鍵的重排反應(yīng)、室溫和常壓下的催化加氫反應(yīng)、烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)、電化學(xué)合成、支鏈脂肪酸的制備等方面得到應(yīng)用，并顯示出反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)的選擇性高、催化體系可循環(huán)重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。此外，離子液體在溶劑萃取、物質(zhì)的分離和純化、廢舊高分子化合物的回收、燃料電池和太陽(yáng)能電池、工業(yè)廢氣中二氧化碳的提取、地質(zhì)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(yīng)用前景。 從理論上講離子液體可能有1萬(wàn)億種，化學(xué)家和生產(chǎn)企業(yè)可以從中選擇適合自己工作需要的離子液體。目前，對(duì)離子液體的合成與應(yīng)用研究主要集中在如何提高離子液體的穩(wěn)定性,降低離子液體的生產(chǎn)成本，解決離子液體中高沸點(diǎn)有機(jī)物的分離以及開(kāi)發(fā)既能用作催化反應(yīng)溶劑，又能用作催化劑的離子液體新體系等領(lǐng)域。隨著人們對(duì)離子液體認(rèn)識(shí)的不斷深入，相信離子液體綠色溶劑的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用指日可待，并給人類帶來(lái)一個(gè)面貌全新的綠色化學(xué)高科技產(chǎn)業(yè)。 離子液體的優(yōu)點(diǎn): 一、離子液體無(wú)味、不燃，其蒸汽壓極低，因此可用在高真空體系中，同時(shí)可減少因揮發(fā)而產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題; 二、離子液體對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)物都有良好的溶解性能，可使反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，同時(shí)可減少設(shè)備體積; 三、可操作溫度范圍寬(-40~300℃)，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，易與其它物質(zhì)分離，可以循環(huán)利用; 四、表現(xiàn)出 Lewis、Franklin 酸的酸性，且酸強(qiáng)度可調(diào)。 上述優(yōu)點(diǎn)對(duì)許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，如聚合反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、酰基化反應(yīng)，離子溶液都是良好的溶劑。