اثر مایعات یونی بر پایه¬ی ایمیدازولیوم بر کشش بین سطحی سیستم تولوئن - آب، در دما و phهای مختلف و در حضور الکترولیت های تک ظرفیتی
چکیده
در این کار پژوهشی، شش نوع مایع یونی بر پایه ی ایمیدازولیوم، [cnmim][x]، سنتز شده و اثر آن ها بر کشش بین سطحی سیستم شیمیایی تولوئن - آب در دما، ph و در حضور الکترولیت های تک ظرفیتی مورد بررسی قرار گرفته است. کشش بین سطحی و غلظت بحرانی مایسل تابع خصلت آبگریزی مایع یونی و قطبش پذیری آنیون آن می باشند. روند بیشترین کاهش این دو کمیّت به ترتیب زیر می باشد: [c16mim][br] > [c16mim][cl] > [c12mim][cl] > [c8mim][cl] > [c7mim][cl] > [c6mim][cl]. همچنین، با افزایش دما، نیروهای بین مولکولی در سطح مشترک تضعیف شده و کشش بین سطحی کاهش می یابد. افزایش دما اثر پیچیده ای بر غلظت بحرانی مایسل داشته، به گونه ای که غلظت بحرانی مایسل مایعات یونی با زنجیره¬ی آلکیلی کوتاه (8 ≥ n) ابتدا کاهش یافته و سپس افزایش می یابد. در حالی که، برای سایر مایعات یونی (12 ≤ n)، با افزایش دما، مایسل در غلظت های کمتری تشکیل می گردد. بررسی ها نشان می دهد که حضور الکترولیت های تک ظرفیتی در آب، سبب پدیده ی خارج زایی گشته که خود منجر به افزایش جذب سطحی و کاهش غلظت بحرانی مایسل مایعات یونی می شود. همچنین، با افزایش ph، به دلیل تمایل به جذب سطحی شدن آنیون هیدروکسید از یک طرف و اثر خارج زایی کاتیون سدیم از طرف دیگر، کشش بین سطحی کاهش یافته و مایسل در غلظت های کمتر مایع یونی تشکیل می گردد. جهت برازش و تحلیل ترمودینامیکی داده های تجربی، ایزوترم جذب سطحی فرومکین برای غلظت های کمتر از غلظت بحرانی مایسل مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که ثابت تعادلی جذب فرومکین، بیشترین فزونی سطح و پارامتر برهم کنش بین مولکولی با عوامل دما، غلظت الکترولیت و ph، تغییر می نمایند. با افزایش دما، ثابت تعادلی جذب فرومکین برای هر شش مایع یونی افزایش می یابد. بیشترین فزونی سطح برای مایعات یونی با زنجیره ی آلکیلی کوتاه با تغییر دما ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. این روند ناشی از تغییرات در میزان آب پوشی قسمت های آب دوست و آبگریز می باشد. این در حالی است که بیشترین فزونی سطح برای مایعات یونی با زنجیره ی آلکیلی بلند، با افزایش دما، روندی افزایشی دارد. همچنین، با افزایش بیشترین فزونی سطح، پارامتر برهم کنش منفی تر شده که بیانگر افزایش دافعه ی الکتروستاتیکی بین قسمت های کاتیونی جذب سطحی شده می باشد. حضور الکترولیت سبب پدیده ی خارج زایی و در نتیجه، افزایش ثابت تعادلی جذب فرومکین و بیشترین فزونی سطح می شود. همچنین، پارامتر برهم کنش بین مولکولی به سمت اعداد مثبت میل می کند که نشانگر کم شدن دافعه ی الکتروستاتیکی بین اجزاء جذب سطحی شده می باشد. در اثر افزایش ph و تمایل ذاتی آنیون هیدروکسید برای جذب سطحی شدن و نیز اثر خارج زایی کاتیون سدیم، ثابت تعادلی جذب فرومکین و بیشترین فزونی سطح برای هر کدام از مایعات یونی افزایش می یابد و مقدار عددی پارامتر برهم کنش بین مولکولی مثبت تر می گردد. همچنین، این کمیّت ها تابع خصلت آبگریزی و نوع آنیون مایعات یونی می باشند به گونه ای که با افزایش طول زنجیره¬ی آلکیلی و در حضور آنیون قطبش پذیرتر مایعات یونی، تمایل به جذب سطحی شدن افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد که کشش بین سطحی و غلظت بحرانی مایسل در حضور مایعات یونی بیشتر از مواد فعال سطحی کاهش می یابند. داده های تجربی سیستم محتوی مواد فعال سطحی به کمک ایزوترم جذب سطحی لنگمور و معادله حالت سایسکوفسکی برازش شده و آشکار گردید که فعالیت سطحی مایعات یونی بیشتر از مواد فعال سطحی می باشد. این امر به دلیل دارا بودن حلقه ی هترواتم حجیم در مایعات یونی بوده که موجب افزایش خصلت آبگریزی و مهاجرت بیشتر به سطح مشترک می¬شود.