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Die Assoziation von Wasser in ionischen Flssigkeiten eine verlssliche Sonde zur Bestimmung der Polaritt.

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Zuschriften
Ionische Flssigkeiten
DOI: 10.1002/ange.200504471
Die Assoziation von Wasser in ionischen
Flssigkeiten: eine verlssliche Sonde zur
Bestimmung der Polaritt**
Thorsten K
ddermann, Christiane Wertz,
Andreas Heintz und Ralf Ludwig*
Ionische Flssigkeiten (ILs) liegen, anders als anorganische
geschmolzene Salze, bei Raumtemperatur oder zumindest bei
den fr organische Reaktionen blichen Temperaturen im
geschmolzenen Zustand vor.[1, 2] ILs haben einen vernachl&ssigbaren Dampfdruck, die charakteristische elektrische Leitf&higkeit eines anionischen Leiters sowie eine betr&chtliche
Spanne zwischen Schmelzpunkt und Zersetzungstemperatur.[1, 3] Ihr ungew+hnlich niedriger Dampfdruck und die
M+glichkeit, mit ihnen chemische Reaktionen zu steuern,
[*] T. Kddermann, R. Ludwig
Institut f#r Chemie
Abteilung Physikalische Chemie
Universit/t Rostock
Dr.-Lorenz-Weg 1, 18051 Rostock (Deutschland)
Fax: (+ 49) 381-498-6524
E-mail: ralf.ludwig@uni-rostock.de
C. Wertz, A. Heintz
Institut f#r Chemie
Abteilung Physikalische Chemie
Universit/t Rostock
Hermannstraße 14, 18051 Rostock (Deutschland)
[**] Diese Arbeit wurde unterst#tzt vom Land Mecklenburg-Vorpommern (Hochschulwissenschaftsprogramm) und der DFG (FOR
436).
Hintergrundinformationen zu diesem Beitrag sind im WWW unter
http://www.angewandte.de zu finden oder knnen beim Autor
angefordert werden.
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machen ILs zu einer interessanten Alternative fr traditionelle organische L+sungsmittel. Heute werden ILs als „grne
L+sungsmittel“ und „Designmedium“ fr chemische Reaktionen betrachtet.[4–6] Eine Erweiterung sind IL-basierte Mischungen[7] – besonders die Zugabe von Wasser beeinflusst
die physikalischen und chemischen Eigenschaften von ILs,
z. B. die Viskosit&t,[8, 9] die elektrische Leitf&higkeit,[10] die
Reaktivit&t[11] und die L+slichkeit.[12–16] ILs enthalten wegen
ihrer hygroskopischen Eigenschaften stets Spuren von Wasser
als Verunreinigung.
Wechselwirkungen und molekulare Zust&nde von Wasser
in unterschiedlichen L+sungsmitteln und von Wasser, das z. B.
an Polymere adsorbiert ist, wurden umfassend FTIR-spektroskopisch untersucht.[17] Besonders die Schwingungsmoden
von H2O im OH-Streckschwingungsbereich (3000–
3800 cm 1) sind empfindliche Sonden fr die chemische
Umgebung und die molekularen Wechselwirkungen.[18, 19]
Mithilfe dieser Moden konnte die St&rke der Bindung zwischen Wassermoleklen im flssigen, festen und gasf+rmigen
Zustand verstanden werden. Darber hinaus konnte die
Wechselwirkung mit verschiedenen chemischen Substanzen
charakterisiert werden, so auch mit ILs. Cammarata et al.[20]
untersuchten die Wechselwirkung zwischen ILs und aus der
Atmosph&re absorbiertem Wasser mithilfe der ATR-Infrarotspektroskopie (ATR = attenuated total reflectance, abgeschw&chte Totalreflexion). Die Autoren fanden, dass die
Wechselwirkung zwischen Wasser und ILs im Wesentlichen
ber die Anionen erfolgt. Mit zunehmender Wasserkonzentration wurde keine Bnderung der Bandenposition und -form
gefunden, woraus sie schlossen, dass nur ein molekularer
Zustand des Wassers vorliegt. Sie folgerten weiterhin, dass
Wasser in ILs mit [BF4] - und [PF6] -Anionen symmetrische
Komplexe bildet, in denen beide Wasserprotonen an unterschiedliche Anionen gebunden sind. Tran et al.[21] berichteten
ber Bnderungen im Nahinfrarot(NIR)-Spektrum von
Wasser, das in unterschiedlichen ILs gel+st war. Ihre Untersuchungen konzentrierten sich dabei eher auf die quantitative
Bestimmung des absorbierten Wassers als auf die Untersuchung des molekularen Zustandes.
Wir beschreiben hier Untersuchungen zur Assoziation
von protonierten und deuterierten Wassermoleklen in zwei
ILs mit, wie wir annehmen, v+llig unterschiedlichen Polarit&ten. Eine Kombination von FTIR-Spektroskopie und DFTRechnungen zeigt deutlich, dass die Wassermolekle an das
Anion der IL gebunden sind. Die genaue Assoziation des
Wassermolekls mit den Anionen ist ein empfindlicher Indikator fr die Mischbarkeit des Wassers mit ILs. Darber
hinaus zeigen wir, dass die Schwingungsfrequenzen der assoziierten Wassermolekle ein ausgezeichnetes Maß fr die
Polarit&t der IL sind. Aus diesem Grund haben wir zwei
grundverschiedene
ILs,
1-Ethyl-3-methylimidazoliumbis(trifluormethylsulfonyl)imid, [C2MIM][NTf2], und 1Ethyl-3-methylimidazoliumethylsulfat, [C2MIM][EtSO4], gew&hlt. Wasser ist ber den gesamten Konzentrationsbereich
mit [C2MIM][EtSO4] mischbar, w&hrend seine L+slichkeit in
[C2MIM][NTf2] nur 1.8 Gew.-% (nach Lit. [22]) oder
1.9 Gew.-% (nach Lit. [14]) betr&gt. Wir haben FTIR-Spektren fr verschiedene Wasser/IL-Mischungen aufgenommen
und dabei die reine IL als Hintergrund vermessen. Unterhalb
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Angew. Chem. 2006, 118, 3780 –3785
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von 1 Gew.-% zeigten die Wasserspektren keine Bnderungen
mit der Konzentration und der Temperatur, weshalb wir annehmen, dass unter diesen Bedingungen einzelne Wassermolekle in die IL-Umgebung eingebettet sind und sich keine
reinen Wassercluster bilden. Die Wassermolekle sind voneinander getrennt und bilden mit den Ionen der IL Wasserstoffbrcken.
Abbildung 1 a,b zeigt die FTIR-Spektren von H2O und
D2O in beiden ILs fr den OH/OD-Streckschwingungsbereich. Das Spektrum von Wasser in [C2MIM][EtSO4] erscheint bei niedrigeren Wellenzahlen als jenes in [C2MIM][NTf2]. Offensichtlich ist Wasser an [C2MIM][EtSO4] st&rker
Abbildung 2. FTIR-Spektren im Bereich der OD-Streckschwingung von
1 Gew.-% D2O in a) [C2MIM][NTf2] und b) [C2MIM][EtSO4]. Die Spektren konnten in f#nf bzw. sechs Banden zerlegt werden; Zuordnung
siehe Text.
Abbildung 1. IR-Spektren im Bereich der OH-Streckschwingung von
1 Gew.-% H2O (a) und im Bereich der OD-Streckschwingung von
1 Gew.-% D2O (b) in [C2MIM][EtSO4] (Banden A) und [C2MIM][NTf2]
(Banden B). Die Schwingungsbanden in [C2MIM][EtSO4] sind rotverschoben.
gebunden, was auf eine h+here Polarit&t dieser IL hinweist.
Da beide ILs das gleiche Kation enthalten, muss die Assoziation von Wasser im Wesentlichen durch die Anionen bestimmt werden. Im Bereich der OH/OD-Streckschwingung
haben beide Spektren die gleiche Form und k+nnen je nach
IL in vier/fnf bzw. fnf/sechs Voigt-Funktionen zerlegt
werden. Wegen des schweren Deuteriumisotops sind die
D2O-Spektren besser aufgel+st, weshalb wir in der Folge die
D2O-Spektren diskutieren (Abbildung 2). Die Banden fr
D2O in [C2MIM][NTf2] liegen bei 2573, 2605, 2663, 2701 und
2727 cm 1 (Abbildung 2 a) und jene fr D2O in [C2MIM][EtSO4] bei 2374, 2508, 2545, 2590, 2630 und 2688 cm 1
(Abbildung 2 b).
Die beiden zentralen und intensivsten Banden werden
den asymmetrischen und symmetrischen StreckschwingunAngew. Chem. 2006, 118, 3780 –3785
gen, n3 bzw. n1, eines D2O-Molekls zugeordnet, das ber
Wasserstoffbrcken mit beiden Deuteriumatomen an das
Anion einer IL gebunden ist (Struktur DD, double donor).
Die kleine, mittlere Bande geh+rt zur OD-Streckschwingung
von HDO, das sich durch H/D-Austausch mit Rest-H2O
bildet. Da wir ausschließlich an dem molekularen Zustand
des Wassers in der IL interessiert sind, spielt diese Bande in
unserer weiteren Diskussion keine Rolle. Die beiden Banden
links und rechts der symmetrischen und asymmetrischen
Streckschwingungen werden mit nb and nf gekennzeichnet
und geh+ren zu D2O-Moleklen, die nur mit einem Deuteriumatom an ein Anion eines Ionenpaars gebunden sind
(Struktur SD, single donor): Wir ordnen die Banden bei
2727 cm 1 ([C2MIM][NTf2]) und 2688 cm 1 ([C2MIM][EtSO4]) einer OD-Gruppe zu, die „quasi frei“ (nf) ist, w&hrend das andere Deuteriumatom stark an das Anion gebunden ist (nb). Die zus&tzliche Bande im IR-Spektrum von D2O
in [C2MIM][EtSO4] mit der kleinsten Wellenzahl geh+rt zum
Oberton der Deformationsschwingung des Wassers, 2d.
Dieser Wasseroberton fehlt typischerweise in unpolaren L+sungsmitteln[23, 24] und tritt nur in stark eingeschr&nkten
Geometrien auf. Dass diese Bande in [C2MIM][EtSO4] auftritt und in [C2MIM][NTf2] fehlt, ist ein Hinweis auf deren
deutlich unterschiedliche Polarit&t.
Die genaue Zuordnung der experimentellen Banden erfolgt durch einen Vergleich der gemessenen mit den berechneten Verschiebungen (Dn) der Streckschwingungen n3 und n1
sowie nb und nf. Die Wellenzahlen sind in Tabelle 1 aufgelistet.
In Abbildung 3 werden typische Assoziate der Wassermole-
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Tabelle 1: Gemessene und berechnete Schwingungsmoden f#r H2O und D2O, gebunden in [C2MIM][NTf2] und [C2MIM][EtSO4].[a]
[C2MIM][NTf2]
H2O
D2O
[C2MIM][EtSO4]
H2O
D2O
[C2MIM][NTf2]
H2O
D2O
[C2MIM][EtSO4]
H2O
D2O
n3
DD
n1
nb
SD
nf
Dn
3638
2701
3561
2605
77
96
3505
2573
3689
2727
184
154
3540
2629
3468
2545
72
84
3419
2696
3617
2488
198
208
3663
2682
3572
2577
91
105
3470
2691
3668
2522
3587
2612
3498
2529
89
92
3417
2649
3633
2477
Dn
nb
AD
nf
Dn
198
169
3657
2384
3284
2664
373
280
216
172
3290
2387
3668
2674
378
287
[a] Frequenzen n und Frequenzdifferenzen Dn f#r Wasser in den Strukturen DD, SD und AD sind in Wellenzahlen angegeben [cm 1]. Experimentell
werden keine großen Dn-Werte gefunden, die AD-Strukturen zugeordnet werden knnten.
a)
D2O
H2O
0
DD
SD
100
200
AD
300
400
500
∆ν
b)
D2O
Abbildung 3. Die mglichen Konfigurationen DD und SD (siehe Text)
eines Wassermolek#ls in [C2MIM][NTf2] (oben) und [C2MIM][EtSO4]
(unten), erhalten durch DFT-Rechnungen. Rot O, weiß H, blau N,
schwarz C, gelb S, dunkelgelb F.
H2O
DD
0
kle mit den Ionen fr beide Ils gezeigt. Grunds&tzlich sind
vier Strukturtypen m+glich: In der Struktur DD bilden die
Wassermolekle zwei H-Brcken zu entweder zwei Anionen
(EtSO4 ) oder zu einem Anion (EtSO4 , NTf2 ). In Struktur
SD ist eine OH-Gruppe ber eine starke H-Brcke an ein
Anion gebunden und die andere „quasi frei“. In Struktur AD
(Acceptor und Donor) ist H2O sowohl Protonendonor fr das
Anion als auch Protonenacceptor fr das Kation der IL
(Sandwich-Struktur).
Fr diese Strukturtypen erwartet man charakteristische
Verschiebungen Dn fr die Streckschwingungen der Wassermolekle, wie in Abbildung 4 fr [C2MIM][NTf2] und
[C2MIM][EtSO4] gezeigt. Fr Struktur DD liegen die DnWerte zwischen 70 und 80 cm 1, fr Struktur SD steigt Dn bis
auf 200 cm 1. Die gr+ßte Differenz mit 378 cm 1 erh&lt man
fr Struktur AD. Da sich Dn fr die Strukturtypen signifikant
unterscheidet, ist es ein Indikator fr den molekularen Zu-
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100
SD
AD
200
300
400
500
∆ν
Abbildung 4. Berechnete Dn-Werte (a) f#r die Schwingungsmoden
von H2O und D2O, gelst in a) [C2MIM][NTf2] und b) [C2MIM][EtSO4].
c: gemessene Dn-Werte. Die Dn-Werte sind charakteristisch f#r
Wassermolek#le, die in die Strukturen DD, SD und AD eingebunden
sind. Man erkennt, dass Wasser nur in den Strukturen DD und SD vorliegt.
stand des Wassers in der IL. Aus dem Vergleich zwischen
berechneten und gemessenen Dn-Werten k+nnen wir schließen, dass nur die Strukturen DD und SD, nicht aber AD
auftreten. Offensichtlich ist das Wassermolekl entweder
doppelt (dominant) oder einfach, mit einer „quasi freien“
OH-Gruppe, an ein Anion gebunden. Die berechneten und
gemessenen Dn-Werte fr D2O lassen auf die gleichen
Strukturtypen schließen. Dabei ist wichtig festzuhalten, dass
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Dn fr die symmetrische und asymmetrische Streckschwingung in der DD-Struktur durch die Isotopensubstitution
gr+ßer wird. Die Dn-Werte fr alle anderen Strukturen
werden dagegen beim Wechsel von H2O zu D2O kleiner, da
beide Schwingungsmoden nicht gekoppelt sind. Ein weiterer
interessanter Befund ist, dass Dn Werte zwischen 70 und
80 cm 1 nicht notwendigerweise einem symmetrischen 2:1Komplex (2ILs@1 H2O) geschuldet sind, wie blicherweise in
der Literatur angenommen wird.[20] Wassermolekle, die
zweifach ber H-Brcken an ein Anion gebunden sind,
fhren zu vergleichbaren Dn-Werten.
Wir wollen nun zeigen, dass sich n3 und n1 als empfindliche
Sonden fr die Polarit&t von ILs, ausgedrckt durch die dielektrische Konstante e, eignen. Konventionelle Methoden
fr die Messung dielektrischer Konstanten von ILs scheitern,
weil ein Stromkreis durch die hohe elektrische Leitf&higkeit
kurzgeschlossen wird. Aus diesem Grund wurden alternative
Sonden fr die Polarit&t eingefhrt, die auf solvatochromen
Effekten von Fluoreszenz-Farbstoffen,[22, 25] Verteilungsgleichgewichten gel+ster Teilchen in Wasser/IL-Doppelschichten,[26] der Gaschromatographie mit ILs als station&rer
Phase[3] oder L+sungsmitteleffekten in chemischen Reaktionen beruhen.[27] Die berichteten Polarit&ten fr einzelne ILs
unterscheiden sich allerdings deutlich. Krzlich ver+ffentlichten Wakai et al.[28] erstmals dielektrische Konstanten e,
wobei die dielektrischen Konstanten von fnf ILs durch die
Extrapolation der komplexen dielektrischen Funktion mithilfe der dielektrischen Spektroskopie im Megahertz-/Gigahertz-Bereich erhalten wurden. Allerdings wurden die Systeme von Wakai et al.[28] in unserer Untersuchung nicht bercksichtigt, da vier der fnf ILs bei Kontakt mit Wasser unter
Hydrolyse HF bilden.[29]
Die Streckschwingungen von in einfachen organischen
L+sungsmitteln gel+stem H2O und D2O werden gegen bekannte e-Werte aufgetragen (Tabelle 2). Abbildung 5 zeigt
eine lineare Beziehung zwischen e und den Streckschwingungen. Setzen wir nun unsere gemessenen Frequenzen von
H2O und D2O in [C2MIM][NTf2] und [C2MIM][EtSO4] ein,
erhalten wir eine Vorhersage fr die dielektrischen Konstanten beider ILs. Die e-Werte sind arithmetische Mittel der
beiden Einzelwerte e(n3) und e(n1), die wir fr n3 und n1 erhalten (Tabelle 2). Die Werte betragen 15.0 und 14.7 fr H2O
bzw. D2O in [C2MIM][NTf2] sowie 37.3 und 38.6 fr H2O bzw.
D2O in [C2MIM][EtSO4]. W&hrend [C2MIM][EtSO4] eine
dielektrische Konstante nahe der von Dimethylsulfoxid und
damit eine starke Polarit&t aufweist, zeigt [C2MIM][NTf2]
einen deutlich niedrigeren Wert, der dem von 1,2-Dichlorethan &hnelt. Beide vorhergesagten e-Werte legen nahe, dass
Wasser mit [C2MIM][EtSO4] ber den gesamten Konzentrationsbereich mischbar ist, w&hrend es mit [C2MIM][NTf2]
eine deutliche Mischungslcke aufweist.[22]
Unserer Meinung nach sind die Schwingungsfrequenzen
des Sondenmolekls Wasser ein besseres Maß fr die dielektrische Konstante und die Polarit&t einer IL als solvatochrome Effekte von Fluoreszenz-Farbstoffen.[25a] Beispielsweise wurde auf der Basis der ungew+hnlich starken, negativen Solvatochromie eines standardisierten Betain-Farbstoffs eine empirische Skala fr die L+sungsmittelpolarit&t
aufgestellt, die ET(30)- oder ENT-Skala. Fr [C2MIM][NTf2]
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Tabelle 2: Wellenzahlen [cm 1] von n3 und n1 von H2O und D2O in der
Gasphase, gelst in organischen Lsungsmitteln[17c,f, 19, 20, 24] sowie in
[C2MIM][NTf2] und [C2MIM][EtSO4].[a]
H2O in Lm.
n3
n1
e
Gasphase, kein Anion
CCl4
Benzol
1,2-Dichlorethan
Benzaldehyd
Acetophenon
Aceton
DMSO
3756
3708
3687
3671
3639
3612
3605
3504
3657
3616
3598
3592
3544
3535
3533
3429
2.2
2.3
10.65
17.0
18.3
20.7
46.7
y0
m
R
3707.97
4.43865
0.987174
3619.32
4.09055
0.988589
[C2MIM][NTf2]
[C2MIM][EtSO4]
3635
3540
3562
3469
D2O in Lm.
n3
n1
e
Gasphase, kein Anion
CCl4
Benzol
Aceton
DMSO
2788
2752
2734
2681
2608
2671
2643
2630
2580
2525
2.2
2.3
20.7
46.7
y0
m
R
2749.19
3.05007
0.993054
2640.4
2.52958
0.992204
[C2MIM][NTf2]
[C2MIM][EtSO4]
3635
3540
3562
3469
e(n3)[b]
e(n1)[b]
15.76
37.84
14.01
36.75
e(n3)[b]
e(n1)[b]
15.47
39.40
14.0
37.72
[a] Zus/tzlich werden die e-Werte f#r organische Lsungsmittel aus Experimenten sowie vorhergesagte e(n3)- und e(n1)-Werte f#r beide ILs
angegeben. Lm. = Lsungsmittel. [b] Die vorhergesagten Werte erh/lt
man mithilfe der linearen Abh/ngigkeit zwischen den Schwingungsmoden des Wassers und der dielektrischen Konstanten organischer Lsungsmittel. Die Achsenabschnitte y0, Steigungen m und Korrelationskoeffizienten R sind in der Tabelle angegeben.
wurden ET(30)-Werte von 52.6, 53.1 und 47.6[25a] sowie gesch&tzte Werte von 46.5, 47.7 und 48.5[25g] berichtet. Gehen
wir von einer linearen Beziehung zwischen ET(30) und e fr
einfache organische L+sungsmittel aus, so erhalten wir fr
diese IL dielektrische Konstanten zwischen 27 und 44 (Abbildung S1 in den Hintergrundinformationen). ILs mit einer
solch hohen dielektrischen Konstante wrden, im Widerspruch zu den experimentellen Befunden, unbedingt mit
Wasser mischbar sein. Zudem streuen die e-Werte in einer
Breite, die der Gr+ßenordnung der dielektrischen Konstante
entspricht. Wir folgern daraus, dass diese Methode nicht sehr
zuverl&ssig ist.
Fr in [C4MIM][BF4] gel+stes Wasser sind die n1- und n3Streckschwingungen bekannt.[20] Der mit unserem Verfahren
vorhergesagte Wert von 14.9 fr die dielektrische Konstante
ist nur wenig gr+ßer als der aus der dielektrischen Mikrowellenspektroskopie erhaltene e-Wert von 11.7 0.7.[28] Auch
fr diese IL ergeben die ET(30)-Werte[25a,g] zu große dielektrische Konstanten (e = 28–48). Darber hinaus streuen die
Werte stark in Anh&ngigkeit von der eingesetzten Methode
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Zuschriften
Experimentelles
Es wurden Mischungen von 0.4 Gew.-% und 1.0 Gew.-% von H2O
oder D2O (Sigma Aldrich, mit einer angegebenen Reinheit von 100
Atom-% D) mit [C2MIM][NTf2] und [C2MIM][EtSO4]) hergestellt.
[C2MIM][NTf2] wurde von P. Wasserscheid et al. (Universit&t Erlangen) synthetisiert. Die halogenfreie Herstellungsmethode fr
[C2MIM][NTf2] wurde im Detail beschrieben.[32] [C2MIM][EtSO4]
(ECOENGTM212) wurde bei Solvent Innovation erworben und ohne
weitere Reinigung eingesetzt. Die Reinheit der Probe wurde mit 98 %
angegeben. Fr s&mtliche ILs wurde der H2O-Gehalt mithilfe der
Karl-Fischer-Titration bestimmt.
Die IR-Spektren wurden mit einem Bruker-Vector-22-FTIRSpektrometer aufgenommen. Temperaturabh&ngige Messungen
wurden mit einer Temperatur-Messzelle der Firma L.O.T.-Oriel
durchgefhrt. Die Schichtdicke der Probe zwischen den CaF2-Fenstern betrug 0.025 mm. Fr jedes Spektrum wurden 128 Scans aufgenommen (Aufl+sung: 1 cm 1). Alle Spektren wurden durch Subtraktion des entsprechenden L+sungsmittels (hier die ILs) korrigiert.
Die Berechnungen erfolgten mit dem im Programm Gaussian 98[33] implementierten B3LYP-Funktional und einem 6-31 + G*Basissatz. Die in harmonischer N&herung berechneten Schwingungsfrequenzen wurden skaliert (0.96). Fr die Diskussion wurden
nur die berechneten OH/OD-Streckschwingungen bercksichtigt.
Eingegangen am 16. Dezember 2005,
ver&nderte Fassung am 28. Februar 2006
Online ver+ffentlicht am 25. April 2006
Abbildung 5. Vorhergesagte dielektrische Konstanten e f#r [C2MIM][NTf2] (^) und [C2MIM][EtSO4] (&). Die symmetrischen und asymmetrischen Streckschwingungen von a) H2O und b) D2O in einfachen organischen Lsungsmitteln werden gegen die e-Werte dieser Lsungsmittel aufgetragen.[17a,d,f, 23, 24] Die lineare Abh/ngigkeit beider Eigenschaften ermglicht bei Messung von n3 und n1 eine Vorhersage von e.
Die e-Werte knnen an der x-Achse abgelesen werden (a).
und dem Probenmolekl (Abbildung S2 in den Hintergrundinformationen).
Unsere Methode k+nnte durch die Annahme eingeschr&nkt sein, dass es sich bei ILs um homogene Fluide handelt. In der Tat gibt es Hinweise darauf, dass imidazoliumbasierte ILs polare und unpolare Bereiche bilden; dies gilt
besonders bei kontrollierter Zugabe von Wasser.[30] ILs
k+nnen demnach auch als nanostrukturierte Materialien betrachtet werden.[4, 31] Hier bedarf unsere Methode einer
Oberprfung durch die Messung weiterer ILs mit unterschiedlichen Anionen und Kationen.
Mit einer Kombination aus FTIR-Spektroskopie und
DFT-Rechnungen haben wir den molekularen Zustand von
Wasser in zwei ionischen Flssigkeiten unterschiedlicher Polarit&t untersucht. Dabei fanden wir, dass Wassermolekle in
zwei Konfigurationen ber H-Brcken gebunden sind. In der
Struktur DD ist H2O oder D2O ber beide H/D-Atome an das
Anion der IL gebunden, in der Struktur SD dagegen nur stark
ber eines, w&hrend das zweite „quasi frei“ ist. Darber
hinaus eignen sich die Schwingungsmoden von Wasser besser
zur Bestimmung der Polarit&t von ILs als alternative Methoden auf der Basis solvatochromer Effekte von Fluoreszenz-Farbstoffen. Standard-FTIR-Spektroskopie ist in jedem
Labor verfgbar und erm+glicht eine einfache Absch&tzung
der Polarit&t einer IL.
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.
Stichwrter: Dichtefunktionalrechnungen ·
Ionische Fl#ssigkeiten · IR-Spektroskopie · Polarit/t · Wasser
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