ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ 1-БУТИЛ-3-МЕТИЛИМИДАЗОЛИЙ БИС{(ТРИФТОРМЕТИЛ)СУЛЬФОНИЛ}AМИДА И 1-БУТИЛ-3-МЕТИЛПИРИДИНИЙ БИС{(ТРИФТОРМЕТИЛ)СУЛЬФОНИЛ}AМИДА И ИХ РАСТВОРОВ В АЦЕТОНИТРИЛЕ, ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДЕ И ДИМЕТИЛФОРМАМИДЕ
Аннотация
На основании анализа литературных данных показано, что энергия активации электропроводности ионных жидкостей и их растворов увеличивается с повышением их концентрации, а температурная зависимость энергии активации не исследована. Согласно представлениям Литовица, эта энергия активации должна увеличиваться прямо пропорционально квадрату обратной абсолютной температуры. По уравнению Аррениуса на основании результатов измерения электропроводности определена ее энергия активации двух ионных жидкостей – 1-бутил-3-метилимидазолий бис{(трифторметил). И далее сульфонил}aмида и 1-бутил-3-метилпиридиний бис{(трифторметил) сульфонил}aмида и их растворов в ацетонитриле (АН), диметилфлормамиде (ДМФА) и диметилсульфоксиде (ДМСО). Проанализирована погрешность расчета энергии активации. Показано, что энергия активации электропроводности уменьшается при повышении температуры и увеличивается с ростом концентрации ИЖ. На основании литературных данных по диэлектрическим свойствам рассчитана энергия активации предельной высокочастотной электропроводности АН, ДМФА и ДМСО, которая также уменьшается с ростом температуры. Установлено, что зависимости энергии активации растворов ионных жидкостей и предельной высокочастотной электропроводности растворителей подчиняются уравнению Литовица – их энергия активации увеличивается прямо пропорционально квадрату обратной температуры. Показано, что вклад растворителей в энергию активации электропроводности определяется температурной зависимостью их диэлектрических свойств – статической диэлектрической проницаемости и времени дипольной диэлектрической релаксации, отношение которых и определяет предельную высокочастотную электропроводность полярного растворителя. Сопоставлены вклады различных полярных растворителей в энергию активации электропроводности растворов ионных жидкостей. Для растворов ионных жидкостей в воде, диметилсульфоксиде, диметилформамиде и пропиленкарбонате эта величина составляет 10 – 15 кДж/моль. В ацетонитрильных растворах ионных жидкостей этот вклад составляет 5,5 – 6,0 кДж/моль.
Для цитирования:
Плешкова Н.В., Карпуничкина И.А., Артемкина Ю.М., Щербаков В.В. Энергия активации электропроводности 1-бутил-3-метилимидазолий бис{(трифторметил) сульфонил}aмида и 1-бутил-3-метилпиридиний бис{(трифторметил) сульфонил}aмида и их растворов в ацетонитриле, диметилсульфоксиде и диметилформамиде. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 12. С. 82-90. DOI: 10.6060/ivkkt.20236612.6830.
Литература
Aslanov L.A., Zakharov M.A., Abramycheva N.L. Ionic liquids in a series of solvents. M.: Izd-vo MGU. 2005. 272 p. (in Russian).
Plechkova N.V., Seddon K.R. // Chem. Sic. Rev. 2008. V. 37. P. 123–150. DOI: 10.1039/b006677j.
The Role of Ionic Liquids in the Chemical Industry. Ed. by J. S. Torrecilla. New York: Nova Science Publ. 2012. 189 p.
Liu H., Yu H. // J. Mat. Sci. Techn. 2019. V. 35. P. 674–686. DOI: 10.1016/j.jmst.2018.10.007 1005-0302.
Ramenskaya L.M., Grishina E.P., Kudryakova N.O. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 3. P. 36-44 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236603.6752.
Robinson R.A., Stokes R.H. Electrolyte solutions. Mineola, NY: Dover Publ. 2002.
Glasstone S., Laidler K., Eyring H. The Theory of Rate Processes. New York: McGraw-Hill. 1941.
Bockris J. O’M., Reddy A.K.N. Modern Electrochemistry. Plenum Press. New York. 1998. DOI: 10.1007/b114546.
Ivanov A.A. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 1989. V. 32. N 10. P. 3- 16 (in Rus-sian).
Ivanov A.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2008. V. 53. N 12. P. 2081-2097. DOI: 10.1134/S003602360812019X.
Artemkina Yu.M., Shcherbakov V.V., Akimova I.A. // Mater. Sci. Forum. 2021. V. 1031. P. 228-233. DOI: 10.4028/ www.scientific.net/MSF.1031.228.
Chagnes A., Carre B., Willman P., Lemordant D. // Elec-trochim. Acta. 2001. V. 46. N 12. P. 1783-1791. DOI: 10.1016/ S0013-4686(00)00718-0.
Tyunina E.Yu., Afanasiev V.N., Chekunova M.D. // J. Chem. Eng. Data. 2011. V. 56. N 7. P. 3222-3226. DOI: 10.1021/je200309v.
Tyunina E.Yu., Chekunova M.D. // Russ. J. Electrichem. 2019. V. 55. N 2. P. 122-131. DOI: 10.1134/S1023193519010142.
Ohno H., Yoshizawa M. // Solid State Ionics. 2002. V. 155. P. 303-309. DOI: 10.1016/S0167-2738(02)00526-X.
Nishida T., Tashiro Y., Yamamoto M. // J. Fluorine Chem. 2003. V. 120. P. 135–141. DOI: 10.1016/S0022-1139(02) 00322-6.
Tokuda H., Hayamizu K., Ishii K., Md. Susan A. B. H., Watanabe M. // J. Phys. Chem. B. 2004, V. 108. P. 16593-16600. DOI: 10.1021/jp053396f.
Jarosik A., Krajewski S.R., Lewandowski A., Radzimski P. // J. Mol. Liquids. 2006. V. 123. P. 43–50. DOI: 10.1016/j.molliq.2005.06.001.
Appetecchhi G., Montanino M., Zane D., Carewska M., Alessandrini F., Passerini S. // Electrochim. Acta. 2009. V. 54. P. 1325-1332. DOI: 10.1016/j.electacta.2008.09.011.
Zarrougui R., Dhahbi M., Lemordant D. // J. Solut. Chem. 2010. V. 39. P. 921-942. DOI: 10.1007/s10953-010-9562-5.
Leys J., Rajesh R.N., Menon P.C., Glorieux C., Longuemart S., Nockemann P., Pellens M., Binnemans K. // J. Chem. Phys. 2010. V. 133(3). 034503. DOI: 10.1063/1.3455892.
Zarrougui R., Dhahbi M., Lemordant D. // Ionics. 2011. V. 17. P. 343–352. DOI: 10.1007/s11581-010-0511-5.
Lopes J.N.C., Gomes M.F.C., Husson P., Pádua A.A.H., Rebelo L.P.N., Sarraute S., Tariq M. // J. Phys. Chem. B. 2011. V. 115. P. 6088-6099. DOI: 10.1021/jp2012254.
Zhang Q.G., Sun S.S., Pitula S., Liu Q.-S., Welz-Biermann U, Zhang J.-J. // J. Chem. Eng. Data. 2011. V. 56. P. 4659–466. DOI: 10.1021/je200616t.
Rilo E., Vila J., García-Garabal S., Varela L.M., Cabeza O. // J. Phys. Chem. B. 2013. V. 117. P. 1411−1418. DOI: 10.1021/jp309891j.
Xu L., Cui X., Zhang Y., Feng T., Lin R., Li X., Jie H. // Electrochim. Acta. 2015. V. 174. P. 900–907. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.06.053.
Griffin P., Holt A.P., Tsunashima K., Sangoro J.R., Kremer F., Sokolov A.P. // J. Chem. Phys. 2015. V. 142. 084501. DOI: 10.1063/1.4913239.
Papović S., Gadžurić S., Bešter-Rogač M., Vraneš M. // J. Chem. Thermodyn. 2016. V. 102. P. 367–377. DOI: 10.1016/ j.jct.2016.07.039.
Papović S., Gadžurić S., Bešter-Rogač M., Jović B., Vraneš M. // J. Chem. Thermodyn. 2018. V. 116. P. 330–340. DOI: 10.1016/j.jct.2017.10.004.
Arkhipova E.A., Ivanov A.S., Maslakov K.I., Savilov S.V, Lunin V.V. // Electrochim. Acta. 2019. V. 297. P. 842-849. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.12.002.
Vila J., Gines P., Pico J.M., Franjo C., Jimenez E., Varela L.M., Cabeza O. // Fluid Phase Equilibria. 2006. V. 242. P. 141–146. DOI: 10.1016/j.fluid.2006.01.022.
Garcia-Colin L.S., del Castillo L.F., Goldstein P. // Phys. Rev. B. Condens Matter. 1989. V. 40(10). P. 7040-7044. DOI: 10.1103/physrevb.40.7040.
Litovitz T.A. // J. Chem. Phys. 1952. V. 20. P. 1088-1089. DOI: 10.1063/1.1700671.
Artemkina Yu.M., Shcherbakov V.V., Akimova I.A. // Mater. Sci. Forum. 2021. V. 1031. P. 228-233. DOI: 10.4028/ www.scientific.net/MSF.1031.228.
Widegren J.A., Saurer E.M. // J. Chem. Thermodynam. 2005. V. 37. P. 569-575. DOI: 10.1016/j.jct.2005.04.009.
Akhadov Ya.Yu. Dielectric parameters of pure liquids. M.: Izd-vo MAI. 1999. 856 p. (in Russian).
Barthel J., Feuerlein F., Neueder R., Wachter R. // J. Solut. Chem. 1980. V. 9. P. 209–219. DOI: 10.1007/BF00648327.
Huang M.-M., Jiang Y., Sasisanker P., Driver G.W., Weingärtner H. // J. Chem. Eng. Data. 2011. V. 56.
P. 1494-1499. DOI: 10.1021/JE101184S.
Calado M.S., Diogo J.C.F., Correia da Mata J.L., Caetano F.J.P., Visak Z.P., Fareleira J.M.N.A. // Int. J. Thermo-phys. 2013. V. 34. P. 1265–1279. DOI: 10.1007/s10765-013-1491-2.
Pandit S.A., Rather M.A., Bhat S.A., Rather G.M., Bhat M.A. // J. Solution Chem. 2016. V. 45. P. 1641-1658. DOI: 10.1007/s10953-016-0514-6.
Liu C., Chen W., Wu Z., Gao B., Hu X., Shi Z., Wang Z. // J. Mol. Liquids. 2017. V. 247. P. 57–63. DOI: 10.1016/j.molliq.2017.09.091.
Oster K., Goodrich P., Jacquemin J., Hardacre C., Ribeiro A.P.C., Elsinawi A. // J. Chem. Thermodyn. 2018. V. 121. P. 97–111. DOI: 10.1016/j.jct.2018.02.013.
Fang D.-W., Xia V.-C., Jian-tao Zuo J.-t., Zhou Z.-k., Li J., Yan J.-z. // J. Chem. Thermodyn. 2019. V. 131. P. 360–368. DOI: 10.1016/j.jct.2018.07.018.
Shcherbakov V.V., Artemkina Yu.M. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2013. V. 87(6). P. 1048-1051. DOI: 10.1134/ S0036024413060241.
Shcherbakov V.V., Artemkina Yu.M., Pleshkova N.V., Seddon K.R. // Russ. J. Electrochem. 2009. V. 45(8). P. 922–924. DOI: 10.1134/s1023193509080138.
Kumbharkhane A.C., Puranik S.M., Mehrotra S.C. // J. Solut. Chem. 1993. V. 22. P. 219-229. DOI: 10.1007/BF00649245.
Khirade P.W., Chaudhari A., Shinde J. B., Helambe S.N., Mehrotra S.C. // J. Solut. Chem. 1999. V. 28(8). P. 1031 – 1043. DOI: 10.1023/A:1022666128166.
Yang L.-J., Yang X.-Q., Huang K.-M., Jia G.-Z., Shang H. // Int. J. Mol. Sci. 2009. V. 10. P. 1261-1270. DOI: 10.3390/ ijms10031261.
Puranik S.M., Kumbharkhane A.C., Mehrotra S.C. // J. Chem. Soc. Farad. Trans. 1992. V. 88. P. 433 – 435. DOI: 10.1039/FT9928800433.
Lu Z., Manias E. // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. P. 12207-12214. DOI: 10.1021/jp9059246.
