氯代咪唑离子液体对rbcl溶解度的影响(附件)
摘 要本文采用等温溶解平衡法研究了四种常见的氯化1-烷基-3-甲基咪唑离子液体([Cnmim]Cl, n = 2, 4, 6, 8)对RbCl在水溶液中溶解度的影响，分别考察了离子液体浓度、温度及离子液体侧链取代基上碳原子数目的影响。本文所研究的体系在T = (288.15、298.15和308.15) K时均未出现分层现象，对无机盐添加到完全互溶离子液体水溶液引起的盐析作用进行了分析。同时通过获得的盐析系数，考察了温度对所研究体系成相能力的影响。
目 录
1 前言 1
1.1离子液体的简介 1
1.1.1离子液体的发展 1
1.1.2离子液体的种类 1
1.2离子液体的物理性质 2
1.2.1离子液体的溶解性 2
1.2.2 离子液体的熔点 2
1.2.3离子液体的密度 3
1.3离子液体的应用 3
1.3.1离子液体在反应介质方面的应用 3
1.3.1离子液体在药物活性物质萃取方面的应用 3
1.4课题研究意义 4
2 实验部分 5
2.1实验材料与仪器 5
2.1.1试剂 5
2.1.2仪器 5
2.2 实验过程 5
2.3 RbCl+[Cnmim]Cl+H2O三元体系溶解行为及物化性质 7
2.3.1 RbCl+[Cnmim]Cl+H2O体系相平衡结果 8
2.3.2 RbCl+[Cnmim]Cl+H2O体系物化性质 10
结论 17
参考文献 19
致谢 21
1 前言
1.1离子液体的简介
离子液体是由离子组成在室温或近于室温(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。离子液体一般是由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子组成，且构成离子液体的阴阳离子极不对称，阴阳离子间的静电引力由于空间阻碍无法在微观上做最密堆积，从而使得阴阳离子可以振动、转动，晶体的有序结构被破坏，离子间的作用力减小、晶格能降低，导致这种化合物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
的熔点降低，室温下呈液态。离子液体作为一种新型溶剂展示了广阔的应用前景，它的出现引起了人们的广泛关注。
1.1.1离子液体的发展
1914年发现的熔点为12 ℃的[EtNH3]NO3是最早的离子液体，但它没有引起重视是因为在空气中极易爆炸。由于离子液体具有传统溶剂所无法比拟的良好的溶解性、宽泛的液程、高的稳定性、不易燃烧、可以忽略的蒸气压、可调的酸碱性及可设计性等优点，在有机合成、萃取分离、催化反应等方面受到研究人员越来越多的重视[1]。离子液体已经被应用到许多类型反应中作为反应的溶剂。
1.1.2离子液体的种类
目前研究发现的离子液体种类繁多，按照不同的分类标准离子液体又被分成不同类别。例如按照离子液体的发展历程分为第一代、第二代和第三代离子液体。第一代离子液体，即氯铝酸盐离子液体，是由Walden于1914年首次发现的，具有较好导电性，早期人们对离子液体的研究主要集中于氯铝酸盐离子液体的电化学应用，但是第一代离子液体对水及空气稳定性差限制了离子液体的应用及发展[2]。第二代离子液体是20世纪90年代Wilkes课题组发现的以BF4、PF6阴离子代替氯铝酸盐离子液体的新型离子液体，克服了第一代离子液体对水及空气稳定性差的缺点[3]。第三代离子液体又被称为“功能化离子液体”，是在第二代离子液体中引入功能化基团使其具有特殊的性质和功能。
按照构成离子液体阴离子的不同可将离子液体分为两类，一类是组成可以调节控制的氯铝酸类离子液体，一类是对空气和水稳定、组成固定的阴离子型离子液体，这一类的阴离子种类很多，如表1.1中所示。
表1.1 常见构成离子液体的阴离子
不溶于水
→
可溶于水
[PF6]、[(CF3SO2)2N]、BR1R2R3R4、[(SO2C2F5)2N]
[BF4]、CF3SO3
CH3COO、EtSO4、[CF3CO2]、Cl、Br、NO3、[Au2Cl7]、 [Al2Cl7]
1.2离子液体的物理性质
1.2.1离子液体的溶解性
离子液体作为新世纪最受关注的三大绿色溶剂(离子液体、超临界CO2和双水相)之一，其溶解性能是世界各国科学家目前比较关注的物理性质[4]。离子液体溶解性不同于传统有机溶剂，例如有机物、无机物和高聚物及气体等不同物质能够被离子液体更好的溶解，此外水及一些传统有机溶剂与离子液体互不相溶而形成可调控的两相溶液体系等[5]。离子的结构对离子液体的溶解性也有影响，含不同阴离子的咪唑离子液体对水具有不同的溶解性可以证实这一点，通常以卤素(X)、硝酸根(NO3)、醋酸根(CH3COO)作阴离子的咪唑离子液体可以与水完全互溶，而以六氟磷酸根(PF6)、双三氟甲磺酰亚铵根离子(Tf2N)做阴离子的咪唑离子液体不溶于水而出现分层现象，常被应用于有机物及生物活性物质的萃取分离[6]。CO2、SO2等气体在离子液体中的溶解度不同，使得离子液体在气体分离及储存方面具有潜在优势，了解离子液体的溶解性有利于离子液体的应用[710]。
1.2.2 离子液体的熔点
离子液体的熔点和分解温度决定了其使用范围，而熔点决定了离子液体使用的最低温度，是研究离子液体的重要物理性质，同时也是决定离子液体实际应用和工业化的重要因素之一。离子液体的熔点与构成离子液体的阴阳离子液体大小、结构对称性、氢键、分子间作用力及电子的离域作用有着密切关系。一般来说，离子液体的阴阳离子大小差距越大，对称性越差则离子液体的熔点越低[11]。
1.2.3离子液体的密度
离子液体的密度是其物理性质中比较容易调变的参数，也是受杂质(如水)的影响最小、重现性最好、最容易测量的一个物理参数[12]。通常情况下构成离子液体的阳离子体积越大则离子液体的密度相对越小。温度和压强变化时，离子液体的密度会受到不同程度的影响，温度升高离子液体会受热膨胀从而导致离子液体的密度下降。目前关于离子液体密度的研究大多集中于咪唑类离子液体，文献[13]所报道的密度一般都大于1 g/cm3，这表示离子液体的密度大多是大于水的，在双水相萃取应用中含离子液体的水相通常在下层。
1.3离子液体的应用
近些年离子液体独特的物理化学性质使其在环境、化工等领域的应用也越来越广泛，而有关离子液体的研究工作正在从“探索”转向“应用”，离子液体的研究多集中在新型离子液体的设计与合成、离子液体分离提纯、催化剂性能等方面。
1.3.1离子液体在反应介质方面的应用
当前化工生产中使用的有机溶剂存在着有毒、易挥发、易燃易爆等不安全因素，而离子液体具有一般有机溶剂没有的特性逐渐成为开发环保型溶剂的首选。目前，离子液体用作化学反应介质的研究已经发展成为绿色化学的主要分支，在许多化学反应中，离子液体的应用往往能够带来其他分子溶剂难以比拟的效果。
1.3.1离子液体在药物活性物质萃取方面的应用
目 录
1 前言 1
1.1离子液体的简介 1
1.1.1离子液体的发展 1
1.1.2离子液体的种类 1
1.2离子液体的物理性质 2
1.2.1离子液体的溶解性 2
1.2.2 离子液体的熔点 2
1.2.3离子液体的密度 3
1.3离子液体的应用 3
1.3.1离子液体在反应介质方面的应用 3
1.3.1离子液体在药物活性物质萃取方面的应用 3
1.4课题研究意义 4
2 实验部分 5
2.1实验材料与仪器 5
2.1.1试剂 5
2.1.2仪器 5
2.2 实验过程 5
2.3 RbCl+[Cnmim]Cl+H2O三元体系溶解行为及物化性质 7
2.3.1 RbCl+[Cnmim]Cl+H2O体系相平衡结果 8
2.3.2 RbCl+[Cnmim]Cl+H2O体系物化性质 10
结论 17
参考文献 19
致谢 21
1 前言
1.1离子液体的简介
离子液体是由离子组成在室温或近于室温(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。离子液体一般是由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子组成，且构成离子液体的阴阳离子极不对称，阴阳离子间的静电引力由于空间阻碍无法在微观上做最密堆积，从而使得阴阳离子可以振动、转动，晶体的有序结构被破坏，离子间的作用力减小、晶格能降低，导致这种化合物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
的熔点降低，室温下呈液态。离子液体作为一种新型溶剂展示了广阔的应用前景，它的出现引起了人们的广泛关注。
1.1.1离子液体的发展
1914年发现的熔点为12 ℃的[EtNH3]NO3是最早的离子液体，但它没有引起重视是因为在空气中极易爆炸。由于离子液体具有传统溶剂所无法比拟的良好的溶解性、宽泛的液程、高的稳定性、不易燃烧、可以忽略的蒸气压、可调的酸碱性及可设计性等优点，在有机合成、萃取分离、催化反应等方面受到研究人员越来越多的重视[1]。离子液体已经被应用到许多类型反应中作为反应的溶剂。
1.1.2离子液体的种类
目前研究发现的离子液体种类繁多，按照不同的分类标准离子液体又被分成不同类别。例如按照离子液体的发展历程分为第一代、第二代和第三代离子液体。第一代离子液体，即氯铝酸盐离子液体，是由Walden于1914年首次发现的，具有较好导电性，早期人们对离子液体的研究主要集中于氯铝酸盐离子液体的电化学应用，但是第一代离子液体对水及空气稳定性差限制了离子液体的应用及发展[2]。第二代离子液体是20世纪90年代Wilkes课题组发现的以BF4、PF6阴离子代替氯铝酸盐离子液体的新型离子液体，克服了第一代离子液体对水及空气稳定性差的缺点[3]。第三代离子液体又被称为“功能化离子液体”，是在第二代离子液体中引入功能化基团使其具有特殊的性质和功能。
按照构成离子液体阴离子的不同可将离子液体分为两类，一类是组成可以调节控制的氯铝酸类离子液体，一类是对空气和水稳定、组成固定的阴离子型离子液体，这一类的阴离子种类很多，如表1.1中所示。
表1.1 常见构成离子液体的阴离子
不溶于水
→
可溶于水
[PF6]、[(CF3SO2)2N]、BR1R2R3R4、[(SO2C2F5)2N]
[BF4]、CF3SO3
CH3COO、EtSO4、[CF3CO2]、Cl、Br、NO3、[Au2Cl7]、 [Al2Cl7]
1.2离子液体的物理性质
1.2.1离子液体的溶解性
离子液体作为新世纪最受关注的三大绿色溶剂(离子液体、超临界CO2和双水相)之一，其溶解性能是世界各国科学家目前比较关注的物理性质[4]。离子液体溶解性不同于传统有机溶剂，例如有机物、无机物和高聚物及气体等不同物质能够被离子液体更好的溶解，此外水及一些传统有机溶剂与离子液体互不相溶而形成可调控的两相溶液体系等[5]。离子的结构对离子液体的溶解性也有影响，含不同阴离子的咪唑离子液体对水具有不同的溶解性可以证实这一点，通常以卤素(X)、硝酸根(NO3)、醋酸根(CH3COO)作阴离子的咪唑离子液体可以与水完全互溶，而以六氟磷酸根(PF6)、双三氟甲磺酰亚铵根离子(Tf2N)做阴离子的咪唑离子液体不溶于水而出现分层现象，常被应用于有机物及生物活性物质的萃取分离[6]。CO2、SO2等气体在离子液体中的溶解度不同，使得离子液体在气体分离及储存方面具有潜在优势，了解离子液体的溶解性有利于离子液体的应用[710]。
1.2.2 离子液体的熔点
离子液体的熔点和分解温度决定了其使用范围，而熔点决定了离子液体使用的最低温度，是研究离子液体的重要物理性质，同时也是决定离子液体实际应用和工业化的重要因素之一。离子液体的熔点与构成离子液体的阴阳离子液体大小、结构对称性、氢键、分子间作用力及电子的离域作用有着密切关系。一般来说，离子液体的阴阳离子大小差距越大，对称性越差则离子液体的熔点越低[11]。
1.2.3离子液体的密度
离子液体的密度是其物理性质中比较容易调变的参数，也是受杂质(如水)的影响最小、重现性最好、最容易测量的一个物理参数[12]。通常情况下构成离子液体的阳离子体积越大则离子液体的密度相对越小。温度和压强变化时，离子液体的密度会受到不同程度的影响，温度升高离子液体会受热膨胀从而导致离子液体的密度下降。目前关于离子液体密度的研究大多集中于咪唑类离子液体，文献[13]所报道的密度一般都大于1 g/cm3，这表示离子液体的密度大多是大于水的，在双水相萃取应用中含离子液体的水相通常在下层。
1.3离子液体的应用
近些年离子液体独特的物理化学性质使其在环境、化工等领域的应用也越来越广泛，而有关离子液体的研究工作正在从“探索”转向“应用”，离子液体的研究多集中在新型离子液体的设计与合成、离子液体分离提纯、催化剂性能等方面。
1.3.1离子液体在反应介质方面的应用
当前化工生产中使用的有机溶剂存在着有毒、易挥发、易燃易爆等不安全因素，而离子液体具有一般有机溶剂没有的特性逐渐成为开发环保型溶剂的首选。目前，离子液体用作化学反应介质的研究已经发展成为绿色化学的主要分支，在许多化学反应中，离子液体的应用往往能够带来其他分子溶剂难以比拟的效果。
1.3.1离子液体在药物活性物质萃取方面的应用
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