六氟锑酸盐离子液体的热力学性质测定及半经验估算

发布时间：2020-07-20 09:42

【摘要】：自发现离子液体以来,其化学和物理特性十分优良独特,这引起了不少化学工作者极大的兴趣。离子液体可以作为分离溶剂发生偶联反应,这是因为其极性具有可调控性。另外,离子液体的催化和萃取能力也十分超群,并在医学药物增溶等很多领域被广泛关注和应用。由此可见,离子液体作为一种新兴溶剂在绿色能源以及可再生可持续发展等方面显示出了卓越的潜在价值。本文中的离子液体采用两步合成法制备,由此得到了阴离子相同而阳离子不同的两类疏水型离子液体:分别为N-甲基咪唑六氟锑酸型离子液体以及N-乙基咪唑六氟锑酸型离子液体,其简写式分别为[C_nmim][SbF_6](n=4-6)和[C_neim][SbF_6](n=4-6),并分别采取了核磁共振氢谱(~1H NMR)以及电喷雾电离质谱法(ESI-MS)表征。表征后,又分别在293.15-343.15 K(±0.05 K)的范围内,其中温度每间隔5 K的条件下,测定了离子液体的密度、表面张力、折光率以及电导率四种物理性质。最后根据实验测得的数据,分别将这两类离子液体的体积性质以及表面性质进行了半经验估算。文中分别计算了烷基咪唑六氟锑酸盐的分子体积,讨论了离子液体分子体积在温度发生变化的条件下,烷基咪唑六氟锑酸盐的分子体积与其阳离子烷基链中碳原子个数变化的关系。文中还分别计算了烷基咪唑六氟锑酸盐的标准熵S~0(298K),在阳离子烷基链中碳原子个数线性变化的条件下,每个亚甲基对S~0(298 K)的贡献值;通过实验数据计算得到了烷基咪唑六氟锑酸盐的,这些数值都是基于Glasser理论得到的。至于离子液体为什么在常温条件下呈现熔融状态这个问题,我们从晶格能的角度,通过将烷基咪唑六氟锑酸盐与最小无机熔融盐晶格能进行比较,结果小于最小无机熔融盐的晶格能,从而合理的解释了常温下离子液体呈熔融状态的缘由。在Kabo经验方程以及Rebelo经验方程的理论指导下,分别计算了烷基咪唑六氟锑酸盐的汽化焓。在摩尔表面吉布斯自由能定义的理论指导下,将传统的E?tv?s方程加以改进,从而得到了新E?tv?s方程。新方程中截距代表摩尔表面熵,斜率代表摩尔表面焓,新的方程使其每项的物理意义更加清晰且单位简洁。除此之外,根据我们合成的两类离子液体的折光率以及摩尔表面Gibbs自由能,对其表面张力进行了估算,估算结果显示与相对应的实验值基本一致。基于空隙模型理论,文中还分别计算出了两类烷基咪唑六氟锑酸盐的热膨胀系数α,估算值在数量级上与相对应的实验值是相同的。同时还将空隙模型理论延伸,引入了空隙摩尔表面吉布斯自由能的概念,后通过推导发现,其数值是一个无关于离子液体的种类常量。最后在文中介绍了溶解性参数这一概念,此参数用以估算离子液体极性,根据计算出的极性的大小可以对离子液体属于亲水性还是疏水性类型进行判断,根据此方法判断出的结果判断结和推断结果是相同的。
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O645.1

【参考文献】