What Are the key Properties and Applications of 1-Ethyl-3-methylimidazolium Iodide?

Quid est 1-Ethyl-3-methylimidazolium Iodide?

1-Ethyl-3-methylimidazolium iodide , vulgo abbreviatum ut EMII vel [EMIM]I, est sal liquidum ionicum ad imidazolium familiae cubiculi ionicorum liquorum pertinens. Eius formula chemica est C₆H₁₁IN₂, et fert hypotheticum pondus circiter 238,07 g/mol. Compositum constat ex catione 1-ethyl-3-methylimidazolium — anulum imidazolium cum globo ethylo in N-1 positione et methyl globi in N-3 positione, cum iodido anion. Ion par haec conformatio dat compositum proprium complexionis conductivity ionicae, humilitatis volatilis et electrochemicae actionis, quae pretiosum facit per applicationes scientiarum et industrialium.

Solvationes hypotheticae dissimiles conventionales, ionicae liquores quales EMII plane ionuum consistunt et existunt in liquido vel solido statu in vel prope cella temperatura secundum specificam formulam et puritatem. In pura forma, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodidum typice exhibet ut album ad solidum crystallinum in camera temperaturae, puncto liquescens in latitudine 79-81°C. Cum in solventibus dissolvitur vel cum aliis ionicis liquidis compositionibus componitur, iones iodides centrales confert chemiae redox chemiae quae in machinis electrochemicis carpitur. Coniunctio stabilitatis scelerisque, proprietatum designabilium, et congruentia electrochemici eam posuit ut mixtum studium in materiarum scientia, industria investigationis et synthetica chemia.

Chemical Structure et fundamentales proprietates

Anulus imidazolium in media catione [EMIM] est heterocyclus aromaticus quinque-membratus continens duo atomorum nitrogenium. Accusatio positiva trans anulum delocata est, praesertim inter duo atomos nitrogenis et carbonem C-2 (carbo carbonis inter duos nitrogenos positos), quod cationem significantem stabilitatem dat et suam inclinationem ad invitos motus lateris participandos reducit. Hoc crimen delocalization est una e causis imidazolium-substructio liquorum ionicorum inferiores reactivitatis exhibentium multis salibus organicis conventionalibus comparatis, easque aptas facit ut electrolytici partes in systematis ubi chemicae inertiae medii cursoris momenti est.

Iodide anion (I⁻) est magna et valde polarizabilis ion cum consociatione relative infirma cum imidazolio catione. Ion connubium languidum hoc est quod punctum liquationis salis deprimit comparatum cum iodidis metallicis alcali simplici, ut potassium iodidum (punctum 681°C) vel sodium iodidum (punctum liquescens 661°C). Molem, asymmetrica catio organica dissolvit cancellos cristalli regulares, qui alioqui iones in solidam structuram altam liquefaciunt, permittens mixtum in applicationibus liquidis temporibus temperatis temperaturis utendum. Iodide anionis altae polarizability etiam efficax participem efficit processuum translationis praefecti, quod est fundamentale suo munere in systematibus photoelectrochemicis.

Key Physica et Chemical Properties

Synthesis et Purificationis Methodi

Synthesis 1-ethyl-3-methylimidazolium iodidum est directa et bene stabilita, unam e salibus liquidis ionicis ad praeparationem laboratorium pervias reddens. Vexillum itineris involvit quaternizationem 1-methylimidazoli cum ethylo iodido per simplicem alkylationem reactionem. In processu typico, 1-methylimidazole et ethyl iodido componuntur in ratione aequimolari, saepe sine solvendo, et in temperaturis temperaturis (40-80°C) per aliquot horas excitatur vel refluit. Atomum nitrogenium in N-1 positione methylimidazoli electrophilicum carbonis ethyl iodidi in reactionem SN2 oppugnat, iodidum anion divellens et cationem cum iodide ut counterion formans. Reactio nitide et in cede alta procedit, typice 90% excedens.

Purificatio producti rudis fit lavacro cum aethere diethyl vel ethyl acetate ad removendum materias inchoationes unreacted, sequitur recrystallizationem ex acetonitrili vel ethanoli ad sal purum crystallinum obtinendum. Exsiccans sub vacuo ad temperatura elevata (60-80°C) residua solvendo et aquam removet, quod maxime interest quod aqua contagione proprietatibus compositi signanter electrochemicos et physicas afficit. Puritas producti finalis typice confirmatur spectroscopia ¹H NMR, quae culmina propria ostendit protons anuli imidazolii (H-2, H-4, H-5), globi N-methyl et coetus N-ethyl, una cum analysi elementi ad rectam C:H:N:I rationem confirmandam.

Communia Synthesis Considerationes

• Ethyl iodidum est humidum sensitivum et sensitivum levis; condi debet sub atmosphaera pigra in tenebris et nova adhibita ad vitandas immunditias Iodi et ethanol
• Reactio exothermica est; moderata additamento ethyl iodido ad 1-methylimidazolum cum refrigerando impedit temperatura fugitivum elevatio
• Impurae residuales halidae electrochemicae effectus afficiunt et per lavationem et recrystallizationem elevati debent
• Aqua contenta infra 100 ppm servanda est ad applicationes electrochemicae; Karl Fischer titratio est norma analytica methodus humoris determinationis
• Color producti debet esse albus vel pallidus luteus; flavus vel brunneus colorat iodi contagionem ex oxidatione iodidi indicat, purgationem addito requirens

Munus in Dye-Sensitized Cellulae solares

Praestantissima et late pervestigata applicationis iodidi 1-ethyl-3-methylimidazoli est ut component electrolytici in cellulis solaris tingendis sentientibus (DSSCs), etiam quae Grätzel cellas appellata est, post eorum inventorem Michael Grätzel. In a DSSC, tinctura photosensitians in dioxydum nanocrystallinum dioxidum (TiO₂) photoanodum absorbet et electrons in cohortem conductionem infundit. Hae electronicae per ambitum externum contra electrodem iter faciunt, ubi tingui moleculae oxidizatae reddi debent ad ambitum electricum perficiendum. Processus haec regeneratio mediatur a duobus redox in electronico-et iodido/triiodidi (I⁻/I₃⁻) duobus redox longe efficacissima et late usus mediatoris huius rei.

EMII pro iodi fonte in solutione electrolytici inservit. Iodi iones ab EMII donata reducere moleculas tingunt oxidized in superficie photoanode, tingunt terram-statim regenerat et triiodidum (I₃⁻) in processu formans. Triiodide per electrolyticum ad platinum contra electrodem diffundit, ubi ad iodidum reducitur, cyclum electrochemicum complens. Liquidum ionicum natura EMII peculiares utilitates praebet in hac applicatione ad sales iodidi conventionales comparati sicut lithium iodidum vel tetrabutylammonium iodidum: EMII confert ad altiore ionica conductivity electrolytici, humilitas eius volatilis evaporationem solvendo e cellula super vita sua operativam reducit, et adhiberi potest in statuto quasi solido statuto limitibus vel formulis solvendo-soliditatis vel formulae solvendae. electrolytes.

Electrolytus Formula in DSSCs

In praxi, DSSC electrolytici EMII continentes formantur additis componentibus ad perficiendum optimize. Typical compositio electrolytici summus efficientia posset includere EMII ut primum iodidum principium, IODUM (I₂) humili concentu ad constituendum aequilibrium I⁻/I₃⁻, co-solventem ut acetonitrile vel 3-methoxypropionitrile ad viscositatem reducendam et ion onerariam meliorem, 4-tert-butylpyridinem, ut additivam sal ad recombinationem recombinationem transferre et lithium. conductio cohortis potentialis. Concentratio EMII in electronico est clavis optimiizationis parametri: limites iodidi parum tingunt regenerationem in motu, dum nimis solutionem viscositatis et lucis effusio auget per triiodidam species, quarum utraque efficientiam cellam minuit.

Electrochemical Applications extra cellulas solares

Dum DSSC electrolytici summam applicationem EMII-profile repraesentant, proprietatibus compositi electrochemici eam utilem faciunt in ampliore ambitu machinis et contextibus investigationis. Eius actio redox bene definita, conductivity ionicae in solutione alta, et compatibilitas cum amplis materiarum electrodum et menstruarum reddit instrumentum versatile in investigationibus electrochemicis et evolutionis.

• Electrodeposition: EMII pro iodido fonte in electrodepositionis thermarum adhibetur pro semiconductore tenui membranae, praesertim in depositione aeris indium gallium selenide (CIGS) et materiae photovoltaicae absorbentis affinis ubi iodide retrahitur influxus morphologiae et stoichiometriae cinematographicae.
• Sensoriis electronicis: I⁻/I₃⁻ duobus redox in convertitur provisum ab EMII in solutione adhibetur ut relatio systematis redox sensoriis electronico- calibrandi et ut mediator in consiliorum biosensorum ubi celeri electronica translatio inter moleculas biologicas et superficies electrode exigitur
• Supercapacitores: Liquidi ionici electrolyti in imidazolio iodidibus, incluso EMII mixti cum aliis ionicis liquoribus, explorantur ut electrolythi in capaci- tores electrici duplices et pseudocapacitores, ubi fenestrae electrochemicae latae et non-volatiles utilitates praebent super electrolyticos aqueos.
• Lithium-ion investigationis altilium: EMII exploratum est ut additamentum in pugna lithium-ion electrolytarum ad emendandum stabilitatem interfacialem in superficiebus electrodis, praesertim in cathodibus ubi species iodidae commodi chemiae superficiei participare possunt.

Utere quasi Praecursorem ad Anion Exchange

Unus e maximi momenti usuum EMII in synthetica chemia est sicut principium materiae ad praeparationem aliorum liquorum ionicorum fundatorum per metathesin anion. Quia EMII facile perstringitur in alta puritate et iodido anion facile ab aliis anionibus per metathesin aperitur, ideo praecursor opportunus est ad plenam diversitatem imidazolium liquoris chemiae ionicae accessurus.

Communis metathesis aditus includit reactionem cum salibus argenteis (AgBF₄, AgPF₆, AgNTf₂) ad iodidum argenteum praecipitare et generare congruentem [EMIM]⁺ sal cum anione desiderato, seu reactionem cum salibus metallicis alkali per extractionem liquidorum liquidorum cum scopum ionicum liquor hydrophobicum est et ab aqueo phase separat. Per has vias, EMII portae inservit [EMIM][BF₄], [EMIM][PF₆], [EMIM][NTf₂], [EMIM][OTf], et multi alii liquores ionici cum proprietatibus physicis et chemicis diversis, singulis applicationibus distinctis in catalysi, extractione, lubricatione, et technicis electrolytici inventis.

Liquida ionica promptu ab EMII per Anion Exchange

• [EMIM][BF₄] — Punctum humile liquescens, liquidum ionicum aquaticum late in electrochemisticum adhibitum et quasi reactionem medium
• [EMIM][PF₆] — Liquidum hydrophobicum ionicum adhibitum in liquido liquido extractione et electrolytico non aqueo.
• [EMIM][NTf₂] — viscositas humilis, liquida ionica valde stabilis adhibita in summo opere lubricants et altilium electrolythi
• [EMIM][OAc] — Liquidum ionicum biodegradabile adhibetur ut dissolutio mediae cellulosae in processu taedae
• [EMIM][Cl] — Pervia alterna synthesis viarum; usus est in chemia cellulosa et sicut praecursor Acidum acidum catalyst

Pertractatio, Repono, et Salutis Considerationes

Etsi liquores ionici saepe descripti sunt "viridis" solventes propter exiguibilem vaporum pressionem - quae inhalationem nudationem ab evaporatione eliminat - haec characterisatio non significat eas sine periculo esse. 1-Ethyl-3-methylimidazolium iodidum congruis cautionibus laboratorium tractari debet. Iodide anion ad iodium (I₂) sub condicionibus acidicis oxidizari potest vel coram agentibus oxidizing, toxicum, vaporem irritantem solvens. Contactus cum validis oxydizoribus cavendus est. Cutis et oculus contactum cum mixto impediri debet per congruum usum PPE chirothecae et vitreorum tutae inclusis, sicut imidazolium sales irritare possunt.

Pro repono, EMII in vase obsignato ab humido, lumine, et agentibus oxidentibus servari debet. Effusio umoris non solum proprietates corporis mixti afficit, sed hydrolysim imidazolii annuli sub extrema condicione fovere potest. Diu terminus repono sub atmosphaera iners (nitrogen vel argon) in electri vitreis phialis commendatur pro investigationis gradu materiali destinata applicationibus electrochemicis, ubi gradus impudicitiae criticae sunt. Compositum stabilis est protractum his conditionibus, cum pluteo duorum vel plurium annorum vitam petit consecutus cum protocolla propria reposita sunt. Dispositio parere debet ordinationes locales ad compositiones ionicas in iodido continentes, quae curationem requirere possunt ut vastum chemicum laboratorium potius quam prae- missio ad exhauriendum.