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Entdeckung und Entwicklung von ionischen Flüssigkeiten

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die wenn wir also alle
unsere derzeitigen Forschungsschwerpunkte dessen Direktor chemischen Eigenschaften von ionischen Flüssigkeiten was in eine ionische Flüssigkeiten das sind seit schmelzen die bestehen also nicht für molekulare Flüssigkeiten aus neutrale Moleküle sondern bestehen aus Ionen aus Anionen und Kationen und per Definition sind also ionische Flüssigkeiten seit schmelzen mit Schmelzpunkten unterhalb unterhalb von 100 Grad Celsius gibt aber auch mittlerweile eine Vielzahl von ionischen Flüssigkeiten die bei Raumtemperatur flüssig sind dass es also diesem Beispiel sehr besorgt weil das verstehen da ist eine typische ionische Flüssigkeit drin und wenn wir das mit Wasser und vergleicht hier es ist Wasser drin und molekulare Flüssigkeit da sieht man wenn man das so schön wird es wärmer einmal mehr demonstrieren dass das was ein bisschen dünnflüssiger ist aber ansonsten kann man die optisch dem eigentlich nicht unterscheiden und ich wir zu Anfang das werde auf die Geschichte von ionischen Flüssigkeiten eingehen das ging so los vor vor knapp 100 Jahren im Januar seit 14 da hat Paul Walden erstmals das Ethyl Ammoniumnitrat hergestellt das besteht also aus Ethyl Ammonium Kationen Ammoniumion hier mit einer Entführergruppe dran Nitrat Anionen das Ganze hatte Schmelzpunkt von 12 Grad Celsius ist also bei Raumtemperatur flüssig das war damals aber Kuriosität und und hat also nicht besonders viel Interesse hervorrufen und hat erst mal keine weiteren Forschungsaktivitäten in dem Bereich unter und wurde später aus 48 wurden erstmals die Florentiner hergestellt und die wurden dann ja 48 erstmals aber so in den siebziger Jahren wurden die in großem Umfang auch synthetisiert und wurden dann auch näher untersucht und da kann man schon so eines der Grundmotive von ionischen Flüssigkeiten erkennen was man da in meinem Leben sind große unsymmetrische Kationen hier ist ein Beispiel den Täter als kühl Ammoniumion also Ammoniumion mit verschiedenen Altkunde Westen da könnte man hier zum Beispiel .punkt das dranmachen mitführen oder sowas und das macht man dann mit möglichst unsymmetrisch um die Kristallisation von dieser ionischen Flüssigkeit zu erschweren und das Anion nimmt man schwach koordinierende Anionen also zum Beispiel dieser Vertrag allem hatte damals und die haben einfach eine stark die lokalisierte negative Ladung dieser kleinstrukturierter ist das Aluminium negativ geladen aber es natürlich so dass das Klo ist viel Elektronik aktiver zieht die Elektronen weg vom Aluminium und die negative Ladung ist also im Wesentlichen über diese verschiedenen Chloratome verteilt und dadurch hat man es nur relativ schwachen Coulombwechselwirkung diese Anionen mit den Kationen also die Karten sind groß und symmetrisch das erschwert die Kristallisation schwache Coulombwechselwirkung deshalb das ganze flüssig beiRaumtemperatur das Problem mit diesen wir jetzt mit den globalen ist halt die sind sehr sehr Hydrolyse empfindlich sobald das sie was sie Sie das sofort das kann man also nur unter Schutzgas hantieren ist also für die Anwendung eigentlich nicht zu gebrauchen ja wesentliche Fortschritte hat man also so in den in den 90 Jahren gemacht und das kam vor allem dadurch dass man sie es geschafft hat in diese ionischen Flüssigkeiten relativ stabile Luft stabil und relativ Hydrolyse stabile Anion einzuführen zum Beispiel Hexaphen Rohphosphat Anionen oder Tetrafluorethan Vorrat an junge Mann hat auch neue Kationen gemacht damals zum Beispiel die Rationierung Kationen wenn man sich dieses dieses dieses Kationen anguckt das ist also so ein prozyklischer aromatischen Ring 2 Stickstoff und drin und an den Stickstoff hänge unterschiedliche Altenburg und das noch mal wieder um das Ganze nicht symmetrisch zu machen neues kation hier aber das entscheidende war diese stabileren Anionen und diese Art Flüssigkeiten die konnte man also jetzt außerhalb der Black Box an Luft hantieren diesen also Luft stabil man hat am Anfang auch gedacht die sind sehr Hydrolyse stabil aber hat dann später entdeckt dass die schon auch langsam symbolisieren diese diese Anionen und das natürlich unschöne Sache der bildet sich dabei das ist ist es ein wesentlicher Nachteil das ist sozusagen die die 2. Generation der ionischen Flüssigkeiten nach diesem Vertrag globalen Minderheiten die war die 1. Generation das ist die 2. Generation und heute spricht man auch von der von der 3. Generation und da hat man also jetzt einen Jungen gemacht die sehr sehr Hydrolyse stabil sind hier sind mal 2 typische aufgeführt das ist einmal dieses trieb floh Methan so von derart Anion abgekürzt rief Flat und das andere ist das sogenannte there's a oder TSI Anion das wird nochmals Anbieter oder ihn mit bezeichnen dann diesen Stickstoff 4 hängen also 2 von diesen Trieb Flat 1. 3 neue Kationen sind synthetisiert man auch zum Beispiel solche Büro Legitimierung Kationen das ist hier so ein aliphatische Regen Stickstoff 2 verschiedene Arten Reste wieder dran oder Phosphor und die Union auch ganz interessant so positiv ,komma positiv geladener Phosphor mit verschiedenen als Resten dran das sind neue kation und zusammen mit diesen sehr Hydrolyse stabilen Anionen kann man da jetzt sehr viele unterschiedliche ionische Flüssigkeiten machen also man kann hier verschiedene Einflüsse dran
hängen ja auch anders an das Problem und da hat man aus eine Vielzahl von sehr sehr Luft und Wasser stabilen ionischen Flüssigkeiten ist für wir haben eine sehr interessante physiko-chemische Eigenschaften und auch sehr interessante Elektro chemische Eigenschaften die haben beispielsweise sehr sehr niedrigen Dampfdruck bin ich also zum Beispiel Wasser hinnehmen würde und ich würde also das hier aufschrauben wird dass sie auf den Schreibtisch gibt dann wird das wird mir das Wasser ziemlich schnell weg wenn ich diese ionische Flüssigkeit hinnehmen und wird die hier auf dem Tisch steht die wirkliche nach Monaten noch wieder viel mehr das extrem niedrigen Dampfdruck dann sind die auch sehr thermisch thermisch sehr sehr stabil die kann man jetzt zum Beispiel auf Druck der Celsius ohne dass die sich sich zersetzen weiterhin für für chemische Anwendungen ist wichtig relativ hohe Ionenleitfähigkeit und das besondere hier ein sehr sehr breites Elektro chemische Stabilitätsgrenze das heißt ich kann jetzt diese Hilflosigkeit hinnehmen der Elektroden reintun kann da relativ hohe Spannung anlegen ohne dass sich diese ionische Flüssigkeit ersetzt diese hier zum Beispiel der werden dass ein bisschen mehr als 4 Volt Dichter anlegen kann aber es gibt mittlerweile ionische Flüssigkeiten hat also mehr als 6 Volt aus und das ist sehr interessant für Elektro chemische Anwendungen zum Beispiel für für Batterie Anwendung wenn sie an einem Lithium-Akkus denken da haben Sie ja Spannungen an Akkuspannung von mehr als 4 Volt und bei den heutigen Elektrolyten wieder eingesetzt werden das sind also Salze die man dann in organischen Lösungsmitteln löst die halten diese gar nicht aus aber ich also diese Batterie zusammen und ich hatte das 1. Mal auf und hat eine sehr hohe Spannung zwischen den beiden Elektroden da fängt also an dieser typische Elektrolyte die man heute verwendet fängt an sich zu zersetzen ja was passiert dann also der reagiert mit dem Elektrodenmaterial dann würde sich aber so ein relativ dünne Schutzschicht ist man ein paar Nanometer dick vielleicht und die Gewähr überhaupt erst die Funktion der Batterie sonst wird sich die ganze Batterie so fortzusetzen also diese dünne Schutzschicht bildet sich auf dem Thron das Problem ist nur die wächst mit der Zeit und dadurch kann ich immer weniger Ladung in der Batterie speichern müssen Sie ja von Ihrem Handy zum Abschluss heute so nach und nach 1 1 2 Jahren da haben die vielleicht noch die halbe Kapazität wie sie am Anfang hatten es auch sicherheitstechnischen Problemen wenn diese Schutzschicht auf den Elektronen zerstört wird zum Beispiel durch eine mechanische eine oder überladen dann kann das mir sehr großen Hitzeentwicklung führen und das kann also zum Brand des Akkus führen wir jetzt die heutige Elektrolyte durch solche Flüssigkeiten ersetzen würde die also diese 4 5 Volt aushalten dann wäre die ganze Batterie wesentlich wesentlich stabiler wäre also thermodynamisch stabile ja allerdings muss man um solche ionischen Flüssigkeiten für die Batterie Anwendung nutzbar zu machen gibt es da noch einiges einiges an an dem Problem zu lösen ja
Besprechung/Interview
Ammoniumverbindungen
Schutzschicht
Aluminiumsalze
Stickstoff
Computeranimation
Phosphate
Spezies <Chemie>
Walden, Paul
Watt
Ionene
Schutzgas
Chloratom
Vorlesung/Konferenz
Molekül
Tetrafluorethan <1,1,2,2->
Phosphor
Ethylen
Elektron <Legierung>
Ammoniumnitrat
Kation
Ionische Flüssigkeit
Ionenleitung
Florentiner <Diamant>
Kristallisation
Walden, Paul
Elektrolytlösung
Anion
Chemische Eigenschaft
Nitrate
Nitration
Hydrolyse
Rohphosphate
Phosphoniumsalze
Schutzgas
Erz
Methan
Aluminium

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Entdeckung und Entwicklung von ionischen Flüssigkeiten
Serientitel Chymiatrie
Autor Röling, Bernhard
Jerabek, Paul
Hegemann, Julian
Authmann, Andreas
Mitwirkende Prof.
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland:
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DOI 10.5446/18714
Herausgeber Paul Jerabek, Julian Hegemann, Andreas Authmann
Erscheinungsjahr 2010
Sprache Deutsch

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Chemie
Abstract Professor Roling erzählt etwas zu der Entdeckung und Entwicklung von ionischen Flüssigkeiten.
Schlagwörter Physikalische Chemie
Vortrag

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