مایع یونی چیست؟ چه کاربردی دارد؟

مایع چیست؟

پیش از پرداختن به این مطلب که مایع یونی چیست؟ ابتدا بیایید به این سوال برسیم که اصلا مایع چیست؟ همانطور که در مقالات دیگر نیز اشاره کرده ایم؛ مایع به حالتی از ماده گفته می شود که در آن، فاصله بین مولکول ها نه به حدی زیاد است که هر کدام بتواند آزادانه حرکت کند؛ و نه آن قدر کوتاه است که نتوانند از جای خود خارج شوند.

بنابراین در این این حالت ماده، مولکول ها به میزان کمی از هم فاصله گرفته و علاوه بر حرکت های ارتعاشی و چرخشی، به مقداری حرکت های انتقالی نیز دارند. مایعات عادی مثل آب، محلول آب در متانول و… همگی جزو مایعات معمولی هستند. این مایعات می توانند حاوی نمک معدنی، ماده آلی و… باشند.

مایع یونی چیست؟

عبارت مایع یونی از دو بخش مایع و یونی تشکیل شده است. بخش مایع آن که مشخص است. این یعنی ماده ای در اختیار داریم که بنابر تعریف بالا، مولکول هایش به مقدار کمی از هم فاصله دارند. اما بخش یونی آن چه مفهومی دارد؟ بالاتر اشاره کردیم که یک مایع عادی می تواند از مواد آلی خاص، مواد معدنی و آلی و… تشکیل شده باشد. این مواد می تواند محلولی از مواد آلی در آلی، آلی در معدنی و یا حتی خالص هر یک از آن ها باشد.

اما در مایعات یونی، تمام حجم اشغال شده توسط ماده، از یون تشکیل شده است. در مورد این مواد، نقطه ذوب بسیار پایین بوده و نمک می تواند در دمای زیر 100 درجه سانتی گراد به صورت مایع در آمده و همانند آن ها رفتار کند. این نمک مذاب، همانند همه مایعات دیگر، شکل ظرف را به خود گرفته و می تواند همانند آن ها جاری شود. در تصویر زیر، ساختار برخی از این مایعات را مشاهده می کنید.

مایعات یونی چه خواصی دارند؟

این مایعات معمولا فشار بخار بسیار کمی دارند؛ بنابراین یا بخار نمی شوند و یا به سختی تبخیر شدنی هستند. یک مایع یونی، رسانایی الکتریکی متوسط تا ضعیفی از خود نشان داده و یونیزه نمی شود. یعنی به یون های مثبت و منفی اش تجزیه شدنی نیست. بسیاری از آن ها پتانسیل کمی برای شعله ور شدن داشته و به لحاظ حرارتی پایدار اند.

این مایعات ترکیبات آلی آلیفاتیک را به خوبی حل نمی کنند؛ اما ترکیباتی که در ساختارشان امکان مشاهده دوقطبی الکتریکی وجود داشته باشد قابل انحلال اند. به عنوان مثال، ترکیبات آلدهیدی و یا کتونی به خوبی در این مایعات حل می شوند. به عنوان مثالی دیگر، مونوکسید کربن به خوبی در این مایعات حل شده در حالی که دی اکسید کربن به خوبی حل نمی شود.

یکی دیگر از ویژگی های بسیار جالب مایعات یونی، رنج بسیار وسیع مایع ماندن آن هاست. یکی مایع یونی ممکن است در دمای بین 100- تا 100 درجه سانتی گراد مایع بماند؛ در حالی که مایعات معمولی رنج بسیار محدود تری برای مایع بودن دارند.

کاربرد های مایع یونی

ساخت و طراحی کاتالیست ها

از این مواد می توان به صورت مستقیم برای تهیه کاتالیست های مختلف استفاده کرد. یکی از بهترین مثال های این مورد، مربوط به فرآیند تولید گازوئیل است. در این فرآیند برای آلکلالیلاسیون ترکیبات ریز مولکول، برای تبدیل آن ها به آلکان های بزرگ تر استفاده می شود.

داروسازی

همانطور که می دانید؛ بسیار از دارو های مورد استفاده، نمک های آلی یک ماده هستند. اگر نمک یک ماده آلی را بتوان به صورت مایع یونی در آورد و آن را با نمک دیگری که مایع شده است ترکیب کرد؛ در این صورت دارویی داریم که خواص هر دو دارو را به صورت همزمان نشان می دهد.

همچنین می توان از این مواد به صورت مستقیم به عنوان دارو نیز استفاده کرد. به عنوان مثال، برای درمان بیماری مالاریا، داروی آرتمیزینین از گیاه آرتمیسیا آنوآ به صورت یک مایع یونی استخراج و فرآوری می شود.

تولید سوخت هسته ای

از برخی مایعات خاص مثل 1-butyl-3-methylimidazolium chloride می توان برای استخراج اورانیوم استفاده کرد.

ساخت قطعات تریبو الکتریک

اثبات شده است که برخی از این مایعات می توانند در ساخت قطعات تریبوالکتریک استفاده شده و اصطکاک را کاهش دهند. در عین حال از قطبیت آن ها می توان به عنوان رسانای جریان الکتریسیته استفاده کرد.

از بین بردن اکسید های کربن

از آنجایی که می توان کربن مونکسید و کربن دی اکسید را به مقادیر مختلف در مایعات مختلف حل کرد؛ بنابراین از این مایعات برای به دام انداختن ترکیبات مونوکسید و دی اکسید کربن استفاده می شود.