Lichide Ionice

1. INTRODUCERE

1.1. Lichide ionice

Lichidele ionice sunt substante compuse din cationi si anioni, lichide la temperatura camerei sau cu puncte de topire usor superioare temperaturii ambiante (in general mai mic de 100 – 150°C). O diferenta distinctiva intre lichidele ionice si sarurile topite conventionale este data de compozitia acestora. Lichidele ionice sunt amestecuri de cationi organici heteroatomici (N, S sau P) si anioni organici sau anorganici, in timp ce sarurile topite sunt saruri tipic anorganice, de obicei amestecuri de halogenuri metalice. Sarurile topite conventionale sunt corozive la temperaturi ridicate. Ca urmare, acestea au aplicatii limitate in domeniul catalitic. In acelasi timp multe dintre lichidele ionice sunt stabile termic pana la 3000C sau chiar la temperaturi mai ridicate. Fata de sarurile topite clasice acestea sunt mult mai putin corozive putand fi folosite cu usurinta in locul solventilor organici clasici [1].

Lichidele ionice reprezinta o clasa unica de solventi pentru procesele catalitice, datorita solutiilor pe care le ofera problemelor asociate solventilor organici conventionali: intensificarea vitezei de reactie, chemo- si regioselectivitati inbunatatite, separarea simpla a produsilor de reactie si recuperarea catalizatorului. Pe de alta parte lichidele ionice ofera un spectru larg de proprietati de solvent, distincte de cele ale solventilor organici conventionali. Dintre acestea, posibilitatea de modificare a proprietatilor lor prin selectarea structurii este poate cea mai atractiva. In acelas timp pot fi folosite pentru protectia mediului, epurarea apelor uzate, tratarea gazelor de ardere etc.

1.2. Structura lichidelor ionice

Lichidele ionice cele mai utilizate sunt saruri ale unor cationi organici. Cationii de natura organica sunt in general voluminosi si cu simetrie scazuta. Exemple de astfel de cationic sunt: amoniu 1, sulfoniu 2, fosfoniu 3, litiu 4, imidazoliu 5, piridiniu 6, picoliniu, pirolidiniu 7, tiazoliu 8, triazoliu 9, oxazoliu 10, pirazoliu 11.

Fig.1. Structura lichidelor ionice [2]

Sarurile lichide de imidazoliu sunt obtinute prin schimbarea anionului din precursori halogenati de imidazoliu, dar prepararea acestor precursori implica timpi lungi de reactie.

1.3. Proprietatile fizico-chimice ale lichidelor ionice

Lichidele ionice trebuie preparate la vid si sub atmosfera inerta.

Un pas major in studiul lichidelor ionice a avut loc in 1992, cand s-au realizat sintezele unor serii de saruri de imidazoliu, stabile la aer si umiditate, bazate pe anionii [BF4]– si [PF6]–[1,2].

Lichidele ionice prezinta o stabilitate chimica si termica ideala pentru utilizarea lor ca solventi pentru complecsii metalelor tranzitionale. In acelasi timp sunt greu miscibile cu substante organice nepolare precum alcanii si eterii, permitand formarea sistemelor bifazice si utilizarea lor in cataliza omogena.

O alta proprietate unica a lichidelor ionice este presiunea de vapori foarte mica, ceea ce inseamna ca nu dau compusi organici volatili si face posibila extragerea produsilor prin distilare, fara contaminare cu solvent. De asemenea, lichidele ionice pot fi recuperate usor si refolosite.

Lichidele ionice pot fi folosite pe un domeniu larg de temperatura datorita stabilitatii termice ridicate intre -40°C - 500°C. Pe de alta parte, acestea prezinta o conductivitate ionica mare si proprietati electrochimice eficiente. Un alt avantaj se refera la posibilitatea de reglare a proprietatilor fizico-chimice, prin schimbarea naturii anionului si cationului – cationul organic este responsabil de valoarea punctelor de topire joase, iar anionul de proprietatile fizico-chimice ale acestora, mai ales aciditatea mediului si capacitatea de coordinare a unui centru metallic [2].