溴代咪唑离子水溶液折光率的研究(附件)
摘 要本实验测定溴代咪唑离子液体与水构成的二元体系在298.15-308.15K时以及常压下的折光率。实验测定不同组成的离子液体混合溶液的折光率，采用经验公式拟合数据分析折光率的变化趋势，同时计算过量折光率，为描述溶液物理性质和组分之间的关系提供基础数据，为离子液体的进一步开发利用提供科学依据。
目 录
1 前言 1
1.1 离子液体的简介 1
1.1.1 离子液体的概念及特点 1
1.1.2 离子液体的种类及发展 1
1.2 离子溶液的应用 2
1.2.1有机合成中的应用 3
1.2.2药物提取中的应用 3
1.2.3电化学中的应用 3
1.2.4工业生产中的应用 3
2 实验部分 5
2.1.1主要材料与试剂 5
2.1.2主要仪器 5
2.2 样品配置及测量 6
2.3 [Cnmin]Br + H2O二元体系折光率 6
3 结论 11
参考文献 12
致谢 15
附录 16
1 前言
1.1 离子液体的简介
1.1.1 离子液体的概念及特点
溶液在现代人类生产和生活中有着十分重要的作用，例如物质的分离提纯、矿物浮选、盐湖开发、湿法冶金和化学电镀等都离不开溶液。目前各种工业生产中广泛使用有机溶剂，如苯、甲苯、石油醚等。但是这些有机溶剂属于挥发性有机物，其中大多具有毒性，部分己被国家列入致癌物。
新型绿色溶剂离子液体的出现使人们的选择范围大大扩增。离子液体是由离子组成在室温或近室温(低于100℃)下呈液态的有机盐，这种化合物不同于常见液体溶剂，最大特点是在液态时没有中性分子，只存在阴阳离子。所以离子液体一般都具有一些独特的优越的特点[1,2]：
(1) 由于离子液体的正、负离子间作用力，导致其几乎无蒸汽压，在常压条件下使用和储藏都实液态，并且不会蒸发散失。
(2) 构成离子液体的离子间较强的静电作用使其具有极性[3,4]，正负离子可以由无机离子或有机离子组成，所以它对大多数无机化合物、有机化合物、金属有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
机化合物，甚至高分子材料都具有很高的溶解能力[5]。
(3) 由于离子液体具有极好的热稳定性和水溶性，所以它无可燃性和着火点，并且可以通过相分离或减压分离等方法进行回收重复利用[6]。
(4) 热容量较大，可将离子液体用做吸热介质以促进太阳能等的转化。
(5) 优秀的催化性能。
离子液体也因其独特的物理化学性质如熔点低、几乎无蒸汽压、不燃烧、溶解能力强和功能可调等特点，近年来被认为是传统有机溶剂理想的绿色替代品，广泛应用于化学合成反应、物质绿色分离、电化学等领域,在工业和学术领域引起了越来越多的关注。
1.1.2 离子液体的种类及发展
近年来文献报道的常见阳离子有：1,3二取代咪唑阳离子[7]、季铵离子[8]、季膦离子[9]、N取代吡啶阳离子[10]、N取代吡咯阳离子[11]等。其中1,3二烷基取代咪唑类离子液体[12]由于价格较低、对空气和水稳定且化学性质随着烷基链上碳原子数目及官能团的变化而发生变化成为人们研究的热点，这同时体现了离子液体不同于传统溶剂的可设计特点。
烷基咪唑类离子液体具有生物毒性小、溶解性能高、对空气和水较稳定、且价格相对较低等特点[13]，成为离子液体实际大量应用的最佳选择之一。由于其独特的物理化学性质，他们在化学领域中的各种应用迅速受到研究者们的关注。然而又因为离子液体的黏度较高，使其作为溶剂在应用技术中受到一些限制。因此将传统溶剂小分子加入离子液体以调控其物理化学性能，从而扩大离子液体的应用是离子液体研究发展的方向之一[14]。同时对离子液体与传统小分子溶剂构成的二元混合物的热力学性质进行研究，用以提供各种粒子间的相互作用，为工业上应用提供准确的数据，所以传统溶剂与离子液体构成的二元混合物可能成为挥发性有机溶剂替代品，其热力学研究日益重要。
1.2 离子溶液的应用
离子液体是由阴阳离子通过不同的排列组合而成的，在离子液体中存在着静电作用力、范德华力和氢键作用力，这些作用力的大小决定了离子液体的微观结构，进而决定了离子液体的宏观物理化学性质。例如：范德华力对离子液体的黏度和熔点等物理化学性质有决定性的影响；静电作用和氢键作用和离子液体在溶剂中的溶解能力密切相关。同时，离子液体中阴阳离子本身结构的差异使得其微观结构和相互作用出现了差别，外在表现为宏观物理化学性质的差异。因此，不同种类的离子液体其宏观物性也表现出迥异。离子液体的性质是其应用的基础，因此离子液体的性质研究，无论是从科学探索还是从工业应用的角度讲都是必要的[15]。
研究发现，离子液体的微观结构受外界因素的影响较大。例如当少量的溶剂加入到离子液体纯物质中时，离子液体的微观结构就会发生巨大的变化，从而导致离子液体的宏观物理化学性质的变化。例如：离子液体的黏度会随着溶剂的加入呈现急剧下降的趋势。宏观物性的变化同时也对离子液体的应用产生了相应的影响。因此，研究离子液体溶液体系的微观结构和物理化学性质是很有必要的，不仅具有理论研究意义，而且与离子液体的应用紧密相关[16]。
1.2.1有机合成中的应用
庞小英等[17]自制的离子液体2甲基吡啶甲磺酸盐为催化剂用来合成甘油单酯。通过考察物质的量的比、催化剂的实际用量、反应时间长短、溶剂使用量和反应温度高低对酯化反应的影响，经过单因素实验确定得到最佳工资条件，并且对最终合成的甘油单酯进行了抗磨性能实验和考校。实验里结果最终表明，适量甘油脂肪酸酯可以提高低硫汽油的质量，达到实用标准。证实了离子液体溶液催化性能强。
1.2.2药物提取中的应用
孙国霞等[18]为提高酶促反应合成异槲皮苷的得率选用离子溶液。经过多次单因素实验后获取数据，响应曲面法分析优化实验数据，尤其是对离子液体比例、酶比例和底物比例这三个因素进行优化。得到最佳工艺条件，实验后结果表明：优化后比优化前异槲皮苷的得率提高了8.60％。证实了离子液体的共溶剂效应具有强化酶反应能力。
1.2.3电化学中的应用
朱英红等[19]以离子液体1丁基3甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)为电解质，采用多种手段研究了对甲氧基甲苯(pMT)在铂电极上的电氧化行为。最终实验结果表示：电氧化行为可以照常进行，合成茴香醛，并且可随实验条件改变转变实验方向。此实验利用离子液体的电化学优点[20,21]，使用BMIMBF4代替了常用的传统的有机溶剂和无机电解质，为离子液体作为电解质溶液的应用提供参考。
1.2.4工业生产中的应用
赵新等[22]通过研究，合成出具有高催化活性和高稳定性的酸性季鏻盐离子液体催化剂，用于催化甲苯与氯化苄的反应合成MBT/DBT电容器绝缘油。
1.3 课题研究意义
离子液体在常温下粘度较大，这就给其使用带来了诸多不便。在离子液体中加入有机溶剂可以有效降低离子液体高粘度所带来的传输问题，因而为了更有效地将离子液体应用于工业和生产，离子液体的物理化学性质，特别是离子液体+有机溶剂二元体系的基础物理化学性质的研究尤其重要。鉴于咪唑离子溶液研究较为成熟，购买采用方便。从生态角度讲，咪唑类离子液体的毒性较小，尤其是由无机阴离子Cl、Br、NO3组成的离子液体。因此本论文使用与咪唑离子结合后更为安全的阴离子Br来研究离子液体。综上，本论文选择溴代咪唑离子溶液+水二元体系作为研究对象，进行折光率研究。
目 录
1 前言 1
1.1 离子液体的简介 1
1.1.1 离子液体的概念及特点 1
1.1.2 离子液体的种类及发展 1
1.2 离子溶液的应用 2
1.2.1有机合成中的应用 3
1.2.2药物提取中的应用 3
1.2.3电化学中的应用 3
1.2.4工业生产中的应用 3
2 实验部分 5
2.1.1主要材料与试剂 5
2.1.2主要仪器 5
2.2 样品配置及测量 6
2.3 [Cnmin]Br + H2O二元体系折光率 6
3 结论 11
参考文献 12
致谢 15
附录 16
1 前言
1.1 离子液体的简介
1.1.1 离子液体的概念及特点
溶液在现代人类生产和生活中有着十分重要的作用，例如物质的分离提纯、矿物浮选、盐湖开发、湿法冶金和化学电镀等都离不开溶液。目前各种工业生产中广泛使用有机溶剂，如苯、甲苯、石油醚等。但是这些有机溶剂属于挥发性有机物，其中大多具有毒性，部分己被国家列入致癌物。
新型绿色溶剂离子液体的出现使人们的选择范围大大扩增。离子液体是由离子组成在室温或近室温(低于100℃)下呈液态的有机盐，这种化合物不同于常见液体溶剂，最大特点是在液态时没有中性分子，只存在阴阳离子。所以离子液体一般都具有一些独特的优越的特点[1,2]：
(1) 由于离子液体的正、负离子间作用力，导致其几乎无蒸汽压，在常压条件下使用和储藏都实液态，并且不会蒸发散失。
(2) 构成离子液体的离子间较强的静电作用使其具有极性[3,4]，正负离子可以由无机离子或有机离子组成，所以它对大多数无机化合物、有机化合物、金属有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
机化合物，甚至高分子材料都具有很高的溶解能力[5]。
(3) 由于离子液体具有极好的热稳定性和水溶性，所以它无可燃性和着火点，并且可以通过相分离或减压分离等方法进行回收重复利用[6]。
(4) 热容量较大，可将离子液体用做吸热介质以促进太阳能等的转化。
(5) 优秀的催化性能。
离子液体也因其独特的物理化学性质如熔点低、几乎无蒸汽压、不燃烧、溶解能力强和功能可调等特点，近年来被认为是传统有机溶剂理想的绿色替代品，广泛应用于化学合成反应、物质绿色分离、电化学等领域,在工业和学术领域引起了越来越多的关注。
1.1.2 离子液体的种类及发展
近年来文献报道的常见阳离子有：1,3二取代咪唑阳离子[7]、季铵离子[8]、季膦离子[9]、N取代吡啶阳离子[10]、N取代吡咯阳离子[11]等。其中1,3二烷基取代咪唑类离子液体[12]由于价格较低、对空气和水稳定且化学性质随着烷基链上碳原子数目及官能团的变化而发生变化成为人们研究的热点，这同时体现了离子液体不同于传统溶剂的可设计特点。
烷基咪唑类离子液体具有生物毒性小、溶解性能高、对空气和水较稳定、且价格相对较低等特点[13]，成为离子液体实际大量应用的最佳选择之一。由于其独特的物理化学性质，他们在化学领域中的各种应用迅速受到研究者们的关注。然而又因为离子液体的黏度较高，使其作为溶剂在应用技术中受到一些限制。因此将传统溶剂小分子加入离子液体以调控其物理化学性能，从而扩大离子液体的应用是离子液体研究发展的方向之一[14]。同时对离子液体与传统小分子溶剂构成的二元混合物的热力学性质进行研究，用以提供各种粒子间的相互作用，为工业上应用提供准确的数据，所以传统溶剂与离子液体构成的二元混合物可能成为挥发性有机溶剂替代品，其热力学研究日益重要。
1.2 离子溶液的应用
离子液体是由阴阳离子通过不同的排列组合而成的，在离子液体中存在着静电作用力、范德华力和氢键作用力，这些作用力的大小决定了离子液体的微观结构，进而决定了离子液体的宏观物理化学性质。例如：范德华力对离子液体的黏度和熔点等物理化学性质有决定性的影响；静电作用和氢键作用和离子液体在溶剂中的溶解能力密切相关。同时，离子液体中阴阳离子本身结构的差异使得其微观结构和相互作用出现了差别，外在表现为宏观物理化学性质的差异。因此，不同种类的离子液体其宏观物性也表现出迥异。离子液体的性质是其应用的基础，因此离子液体的性质研究，无论是从科学探索还是从工业应用的角度讲都是必要的[15]。
研究发现，离子液体的微观结构受外界因素的影响较大。例如当少量的溶剂加入到离子液体纯物质中时，离子液体的微观结构就会发生巨大的变化，从而导致离子液体的宏观物理化学性质的变化。例如：离子液体的黏度会随着溶剂的加入呈现急剧下降的趋势。宏观物性的变化同时也对离子液体的应用产生了相应的影响。因此，研究离子液体溶液体系的微观结构和物理化学性质是很有必要的，不仅具有理论研究意义，而且与离子液体的应用紧密相关[16]。
1.2.1有机合成中的应用
庞小英等[17]自制的离子液体2甲基吡啶甲磺酸盐为催化剂用来合成甘油单酯。通过考察物质的量的比、催化剂的实际用量、反应时间长短、溶剂使用量和反应温度高低对酯化反应的影响，经过单因素实验确定得到最佳工资条件，并且对最终合成的甘油单酯进行了抗磨性能实验和考校。实验里结果最终表明，适量甘油脂肪酸酯可以提高低硫汽油的质量，达到实用标准。证实了离子液体溶液催化性能强。
1.2.2药物提取中的应用
孙国霞等[18]为提高酶促反应合成异槲皮苷的得率选用离子溶液。经过多次单因素实验后获取数据，响应曲面法分析优化实验数据，尤其是对离子液体比例、酶比例和底物比例这三个因素进行优化。得到最佳工艺条件，实验后结果表明：优化后比优化前异槲皮苷的得率提高了8.60％。证实了离子液体的共溶剂效应具有强化酶反应能力。
1.2.3电化学中的应用
朱英红等[19]以离子液体1丁基3甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)为电解质，采用多种手段研究了对甲氧基甲苯(pMT)在铂电极上的电氧化行为。最终实验结果表示：电氧化行为可以照常进行，合成茴香醛，并且可随实验条件改变转变实验方向。此实验利用离子液体的电化学优点[20,21]，使用BMIMBF4代替了常用的传统的有机溶剂和无机电解质，为离子液体作为电解质溶液的应用提供参考。
1.2.4工业生产中的应用
赵新等[22]通过研究，合成出具有高催化活性和高稳定性的酸性季鏻盐离子液体催化剂，用于催化甲苯与氯化苄的反应合成MBT/DBT电容器绝缘油。
1.3 课题研究意义
离子液体在常温下粘度较大，这就给其使用带来了诸多不便。在离子液体中加入有机溶剂可以有效降低离子液体高粘度所带来的传输问题，因而为了更有效地将离子液体应用于工业和生产，离子液体的物理化学性质，特别是离子液体+有机溶剂二元体系的基础物理化学性质的研究尤其重要。鉴于咪唑离子溶液研究较为成熟，购买采用方便。从生态角度讲，咪唑类离子液体的毒性较小，尤其是由无机阴离子Cl、Br、NO3组成的离子液体。因此本论文使用与咪唑离子结合后更为安全的阴离子Br来研究离子液体。综上，本论文选择溴代咪唑离子溶液+水二元体系作为研究对象，进行折光率研究。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/yxlw/zygc/575.html
