SUPERVISOR
Abdol reze Hajipour,Youseff Ghayeb
عبدالرضا حاجی پور (استاد راهنما) یوسف غایب (استاد راهنما)
STUDENT
Zenab Heydari pabdani
زینب حیدری پبدنی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
TITLE
Synthesis and Estimation of Thermo Physical Properties of Bronsted and Lewis Acidic Ionic Liquids Based on Quaternary Ammonium Cations at range Temperatures from (298.15 to 363.15) K
Due to the development of green chemistry in recent years, researchers have been interested in the application of ionic liquids instead of common organic solvents. Ionic liquids can also apply as green catalysts. Room temperature ionic liquids (RTILs), have high thermal stabilities, and can remain liquid in a wide range of temperature (usually over 200°C). More importantly, the ILs shows low toxicity and high conductivity together, so that they could be used as “green” alternatives to volatile organic solvents in electrochemical. Regard to these unique features, ILs have received an increasing attention for wide variety applications. In spite of the interesting feature and practical importance of ILs, there are limited literature reports on the accurate measurements of many of their fundamental physical and chemical properties at various temperatures. Thus, in this two project we wish to report the results of our studies on the physical, electrochemical, thermodynamic and traort properties of Br?nsted acdic ionic liquids (BAILs) and Lewis ionic liquids. Initial synthesized Br?nsted acidic ILs and estimated physical propertises them, tri butyl ammonium chlorid, tri butyl ammonium nitrate, tri butyl ammonium hydrogen sulfate and tri butyl ammonium di hydrogen phosphate binary mixture water also synthtetis and estimated physical properties, Lewis acidic ionic liquids binary mixtures with DMSO: [Bu 3 ]Cl-2(MCl m ) (MCl m = AlCl 3 , FeCl 3 , ZnCl 2 , SnCl 4 , CuCl 2 ), which are historically among the most important and commonly used ILs. The properties of ILs, accurately measured at atmospheric pressure and several temperatures include density, dynamic viscosity, thermal stability, surface tension, refractive index, ionic conductivity and thermal conductivity, the ILs were then calculated from the measured as a function of the temperature from 20 ?C to 90 ?C. Several techniques for example, CHNS, ICP, TGA ,TLC, 1 H-NMR, FT-IR, MASS spectroscopy and UV-Vis have used for measuring, also was important in order to decide about their possible application as reaction media. A common and effective way to evaluate the acidity of BAILs was the Hammett method (H o ) that we used them and pH, pKa. In the first poroje measured densities, ?? , and the dynamic viscosities, ? , for the binary mixtures of BAILs with water at 20 ?C to 90 ?C. As can be seen, the density of all of the mixtures always decreases with temperature. A very good linear correlation is observed for all compositions (r = 1), this linear behavior with temperature. The experimental viscosity results of BAILs from this study are in good agreement with the very scarce data from the literature and are well represented by the Vogel-Fulcher-Tammann (VFT) equation. Presence oxygen atoms perhaps make up high viscosity this ILs than other ILs. Since the viscosities of ILs are essentially effective by the van der Waals interactions and H bonding, have reported the influence of oxygen, water on the physical properties of ILs. It showen The thermal conductivity of ILs as a function of temperature. It was also hypothesised that the temperature-independent behaviour is associated with the high viscosity of the ionic liquids. For second project, we used of all relation and methodes for estimated and reported for thermophysical properties for Lewis ILs.
در سالهای اخیر، به دلیل توسعه شیمی سبز، مایعهای یونی به عنوان جایگزینی مناسبی برای حلالهای آلی متداول و همچنین به عنوان کاتالیستهای سبز مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. مایعهای یونی نمکهای آلی هستند که در دمای کمتر از C? 100 مایع هستندRTILs) .) شایعترین این ترکیبها حاوی کاتیونهای آمونیوم، پیریدنیوم، فسفونیوم یا کاتیون ایمیدازولیوم میباشند. با توجه به خواص بینظیر ILs تعداد فزایندهای از مهندسین و دانشمندان توجه خود را در برنامههای مختلف بر روی ILs متمرکز کردهاند، همانطور که تعداد بیشتری از مقالات چاپ شده در سالهای اخیر مربوط به ILs هستند. ویژیگیهای خاص این ترکیبها شامل: غیر فرار، غیر قابل اشتعال، فشار بخار پایین، قابلیت بازیابی، توانایی حلالیت بالا در واکنشهای آلی و معدنی به عنوان جایگزینی برای حلالهای آلی و همچنین به عنوان کاتالیست استفاده میشود و یکی دیگر از ویژیگیهای خاص این ترکیبها، پایداری حرارتی بالا، که در رنج وسیعی از تغییرات دما باقی میمانند (معمولاً بیش ازC? 200). از همه مهمتر، ILs سمیت پایین و رسانایی بالا همراه با پایداری الکتروشیمیایی قابل توجه را نشان میدهند. به طوری که آنها را میتوان جایگزین حلالهای آلی فرار در الکتروشیمیایی و به صورت مصنوعی در فرایندهای جداسازی با عنوان سبز استفاده کرد. علی رغم ویژیگی جالب توجه و اهمیت کاربردی از ILsگزارشات محدودی بر اساس بسیاری از خواص شیمیایی و فیزیکی آنها در دماهای مختلف در اندازهگیریهای دقیق وجود دارد. بنابراین در این دو پروژه ما به سنتز و گزارش نتایج حاصل از مطالعات بر روی خواص فیزیکی، الکتروشیمیایی، ترمودینامیکی و خواص انتقالی از چهار مایعهای یونی اسیدی برونستد: تری بوتیل آمونیوم کلراید، تری بوتیل آمونیوم نیترات، تری بوتیل آمونیوم هیدروژن سولفات و تری بوتیل آمونیوم دی هیدروژن فسفات مخلوط با آب و پنج مایع یونی اسیدی لوئیس مخلوط با DMSO که برای اولین بار سنتز شدهاند و شامل[Bu 3 ]Cl- 2(MCl m ) (MCl m = AlCl 3 , FeCl 3 , ZnCl 2 , SnCl 4 , CuCl 2 ) و از لحاظ اهمیت در میان ILsجزء مهمترین و مورد استفادهترین برای طیف گستردهای از برنامههای کاربردی هستند مورد توجه قرار دادیم. خواص این نه ILs شامل: چگالی، ویسکوزیته، ضریب شکست، کشش سطحی، پایداری حرارتی، هدایت الکتریکی، هدایت گرمایی و pH به عنوان تابعی از دما ازC? 20 تا ازC? 90 با دقت در فشار اتمسفر اندازهگیری شد. از تکنیکهایی شامل:CHNS TLC, 1 H-NMR, FT-IR و اسپکتروسکوپی جرمی برای تا?یید سنتز مایعهای یونی استفاده شد و سپس با استفاده از تستهای ICP, TGA پایداری حرارتی و درصد فلز به کار رفته در مایعهای یونی مورد بررسی قرار گرفت. و با استفاده از UV-Vis پارامتر هامت مایعهای یونی اسیدی برونستد را بدست آورده شد. و با استفاده از روش تیتراسیون اسید و باز بتوان pH , pKa مایعهای یونی را بدست آورد. و نهایتاً خواص فیزیکی بدست آمده را در دماهای مختلف با معادلات مناسب برازش کرده، برای مثال برای ویسکوزیته دینامیک با معادله معروف Vogel-Fulcher-Tammann (VFT) برازش داده شد و پارامترهای برازش را بدست آمدند.