Nye Kemiske Horisonter - Danmarks Tekniske Universitet: Kemisk ...

More documents

Recommendations

Info

Af civilingeniør-studerende Andreas Jonas Kruse, civilingeniør-studerende Steffen Buus Kristensen og forskningslektor Anders Riisager Ioniske væsker – fremtidens designeropløsningsmidler? Ioniske væsker er en gruppe af unikke materialer, som adskiller sig markant fra alle andre væsker mht. til en række vigtige fysiske egenskaber, bl.a. har de ikke noget damptryk. Ioniske væskers egenskaber som opløsningsmiddel kan ofte skræddersyes til et specifi kt formål ved et valg af de rigtige ioner. Derfor kan organiske opløsningsmidler i mange henseender erstattes med designede ikke-fl ygtige ioniske væsker, hvorved der kan opnås mere miljøvenlige og bæredygtige teknologier. I dette kapitel vises eksempler på nye kemiske anvendelser med ioniske væsker inden for så forskellige områder som materialekemi, katalyse, separationsteknologi og elektrokemi. Desuden vil følgende centrale spørgsmål blive besvaret: Hvad er ioniske væsker, hvordan fremstilles de, hvad gør ioniske væsker fl ydende, og hvilke egenskaber gør væskerne interessante som opløsningsmidler? Hvorfor erstatte organiske opløsningsmidler? Når en kemisk proces skal styres effektivt og selektivt mod et givent produkt, f.eks. når kemiske forbindelser skal adskilles fra hinanden, eller når almindelige materialer – såsom plastic – skal fremstilles, foregår det ofte i et opløsningsmiddel. Nogle af de mest anvendte organiske opløsningsmidler er benzen, acetone, chlorerede forbindelser som methylenchlorid samt alkoholer såsom sprit (ethanol). Disse forbindelser tilhører alle gruppen af fl ygtige (letfordampelige) organiske opløsningsmidler – såkaldte VOC’er (volatile organic compounds). Temperaturintervallet hvor sådanne opløsningsmidler er på væskeform (temperaturen mellem frysepunktet og kogepunktet) er som regel relativt lille – typisk 50-200 °C. Et relativt lille væske temperatur interval begrænser selvfølgelig væskens anvendelsesmuligheder som opløsningsmidler set ud fra et Ioniske væsker – fremtidens designeropløsningsmidler? 43
44 procesteknisk syn. Væsentligt mere problematisk er det dog, at der årligt udledes 20 millioner tons organiske forbindelser til atmosfæren alene fra den kemiske industri. Stofferne er ofte temmelige giftige (f.eks. benzen og methylenchlorid) og udgør derfor en betragtelig sundhedsrisiko for mennesker og dyr. Yderligere bidrager emissionen til en forringelse af luftkvaliteten – noget der ofte sættes i forbindelserne med de meget omdiskuterede globale klimaændringer. Et grundlæggende problem ved kemisk produktion er imidlertid, at der ikke rigtigt eksisterer egnede opløsningsmidler med mindre miljøbelastende egenskaber. Der savnes ganske enkelt ”grønne” alternativer der kunne erstatte de nuværende organiske opløsningsmidler. Således har det indtil videre reelt ikke været muligt at gøre noget fundamentalt ved problematikken. I de senere år har der dog været en enorm interesse for en ny klasse af opløsningsmidler, der meget vel kan vise sig netop at være et ”grønt” alternativ – og det er ioniske væsker. Hvad er en ionisk væske? En ionisk væske er defi neret som et salt med en smeltetemperatur under kogepunktet for Figur 1. Eksempler på nogle af de mest almindelige ioner som indgår i ioniske væsker. Ioniske væsker – fremtidens designeropløsningsmidler? vand, dvs. 100 °C. Bemærk at denne defi nition ikke siger noget om, hvad ioniske væsker består af, andet end de er fuldt ioniseret og derfor selvfølgelig polære. Fælles for de fl este ioniske væsker er dog, at de er sammensat af en organisk kation (positivt ladet ion) og en polyatomar anion (negativt ladet ion). Et udvalg af de mest almindelige ioner som indgår i ioniske væsker er vist i fi gur 1. De organiske kationer har som regel ladningen fordelt over fl ere atomer i ionen og/eller er typisk asymmetriske. F.eks. er imidazolium kationerne oftest substitueret med to alkylgrupper med forskellig længde kulstofkæde. Anionerne kan både være uorganiske eller organiske og halogenholdige eller halogenfrie. Dog er de alle – ligesom kationer – kendetegnet ved at have en strukturel sammensætning, der tillader at ionladningen kan fordeles over fl ere atomer. Derfor indeholder alle anionerne også et eller fl ere atomer med en udbredt tendens til at trække elektroner til sig igennem bindinger (de er elektronegative). Det gælder ekempelvis halogenatomer eller oxygenatomer. Endvidere er det muligt at have ioner, som kan fungere som syrer, baser eller bindes til metalkomplekser (kaldes for ligander).
Page 1 and 2: Nye Kemiske Horisonter
Page 5 and 6: Stor tak til Carlsbergs Mindelegat
Page 7 and 8: Er du også på vej mod mod nye kem
Page 10 and 11: Af ph.d. studerende Anne Mette Frey
Page 12 and 13: Alternative energikilder I dag fi n
Page 14 and 15: Oxygen Fuldstændig forbrænding Ov
Page 16 and 17: Kapitlets forfattere: Fra venstre p
Page 18 and 19: Tabel 1. I tabellen ses hvor meget
Page 20 and 21: Plantebestanddele Vigtige byggesten
Page 22 and 23: kelforurening og store lugtgener. D
Page 24: har en stor betydning for luftkvali
Page 27 and 28: 26 Af ph.d. studerende Lars Ulrik N
Page 29 and 30: 28 F O + O H N NH Figur 3. I fi gur
Page 31 and 32: En bakterie kommer ind i kroppen Kr
Page 33 and 34: 32 HOOC NH2 Ab 38C2 HOOC NH O Figur
Page 35 and 36: 34 Organokatalyse Som vi så i forr
Page 37 and 38: 36 Som det ses i fi gur 10, er den
Page 39 and 40: 38 O O Ved reduktion af en dobbeltb
Page 41 and 42: 40 Ved reaktionen vist på fi gur 1
Page 46 and 47: Ioniske væsker er - i modsætning
Page 48 and 49: Hvorfor er ioniske væsker væsker?
Page 50 and 51: mindelige fysiske egenskaber sammen
Page 52 and 53: afsvovlet diesel
Page 54 and 55: teressante. Ioniske væsker har nem
Page 56 and 57: Ofte består homogene katalysatorer
Page 58: Figur 11. Ved BASF’s BASIL proces
Page 61 and 62: 60 Af specialestuderende Sofi e Egh
Page 63 and 64: 62 Disse tetraedre danner 3-dimensi
Page 65 and 66: 64 Et reaktionsskema for udskiftnin
Page 67 and 68: 66 kan foregå inde i strukturen. I
Page 69 and 70: 68 Katalysatorer til en drømmereak
Page 71 and 72: 70 Zeolitter i fremtiden Verden ove
Page 74 and 75: Computerkemi - en opdagelsesrejse i
Page 76 and 77: Tempoet gjorde det umuligt at forud
Page 78 and 79: Figur 3: De to systemer, som kunne
Page 80 and 81: sig den øgede kompleksitet, når d
Page 82 and 83: Kapitlets forfattere: Civilingeniø
Page 84 and 85: Vi har også gennemført nogle bere
Page 86 and 87: Bæredygtig kemi i fremtiden 85
Page 88: Figur 19. Det sidste TS-kompleks er
Page 91 and 92: 90 Af ph.d. studerende Johan Hygum
Page 93 and 94:
92 1.000.000 € 100.000 € 10.000
Page 95 and 96:
94 spalter vand (fi gur 3). For nyl
Page 97 and 98:
96 Eddikesyre 2,4 Mtons 12% MTBE 9,
Page 99 and 100:
98 O NH3, H2O2 katalysator Figur 8.
Page 101 and 102:
100 HO O HO OH HO O OH Figur 9. Str
Page 103 and 104:
102 HO HO O H 2N O Figur 11. Syntes
Page 105 and 106:
104 DDT (Dichlordiphenyltrichloreth
Page 107 and 108:
106 ihjel. Et sekundært pesticid k
Page 109 and 110:
108 Tabel 1. Top-10 over de mest s
Page 111 and 112:
110 H 3C Figur 16. Tidlige HMGR-hæ
Page 113 and 114:
112 H 3C H 3C O HO H H O O O Figur
Page 115 and 116:
114 Bæredygtig kemi i fremtiden
Page 117 and 118:
116 af sygdommen. En tidligere bete
Page 119 and 120:
118 Me O Ph N Ph Figur 3. Semisynte
Page 121 and 122:
120 Isolation Et naturstof isoleres
Page 123 and 124:
122 O O H HO OH OH OH HO OH O OH Ph
Page 125 and 126:
124 Epothilone A og B Flere interes
Page 127 and 128:
126 til for at holde den usynlige t
Page 129 and 130:
128 O H N SiMe2t-Bu S S Figur 13. M
Page 131 and 132:
130 sistens er et problem, der ikke
Page 133 and 134:
132 tibiotikum med en hidtil uovert
Page 135 and 136:
134 Solceller - et strålende svar
Page 137 and 138:
136 den, nemlig 1,7·10 5 TW. Hvis
Page 139 and 140:
138 Solceller i praksis Inden for s
Page 141 and 142:
140 Kapitlets forfattere er fra ven
Page 143 and 144:
142 Siliciumsolceller Langt den mes
Page 145 and 146:
144 hvorved der dannes et elektron-
Page 147 and 148:
146 sorbere synligt lys således, a
Page 149 and 150:
148 Kan man fi lme en kemisk reakti
Page 151 and 152:
150 Kemi - hvad er det? Før vi gå
Page 153 and 154:
152 hvilket ledte ham til opdagelse
Page 155 and 156:
154 Kapitlets forfattere er fra ven
Page 157 and 158:
156 Figur 4. Skematisk illustration
Page 159 and 160:
158 Eksempel 1. Det første trin i
Page 161 and 162:
160 alise-ringer af processen, dvs.
Page 163 and 164:
162 Bæredygtig kemi i fremtiden
Page 165 and 166:
164 Af civilingeniør-studerende Na
Page 167 and 168:
166 Hvad er polymerer? Polymerer er
Page 169 and 170:
168 Bæredygtig kemi i fremtiden Fi
Page 171 and 172:
170 DBS - PPy Figur 7. Polypyrrol d
Page 173 and 174:
172 Cyklisk Voltammetri (CV) Metode
Page 175 and 176:
174 Faktorer der påvirker ionvandr
Page 177 and 178:
176 Kationstørrelse og valens: Det
Page 179 and 180:
178 100 80 60 40 20 Kraft pr. Areal
Page 181 and 182:
180 Ordliste aldolase enzym der kat
Page 183:
182 phenylringe benzenringe polypep
show all

Nye Kemiske Horisonter - Danmarks Tekniske Universitet: Kemisk ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?