Association ionique en milieu liquide ionique
Pascale Husson, Margarida Costa Gomes, Agilio Padua, Sabine Sarraute, Mounir TraikiaEquipe Thermodynamique / Equipe SEESIB
Journée Scientifique de l’ICCF18 janvier 2013
Les liquides ioniques :- constitués uniquement d’ions- liquides aux propriétés modulables
Position du problème
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 2
butyl-methyl-imidazolium
bis(trifluoromethylsulfonyl)imide
Constat : La conductivité n’est pas uniquement gouvernée par la migration ioniqueLa viscosité n’est pas l’unique propriété déterminant la conductivité.Formation de paires d’ions ?
Importance de décrire ce phénomène (applications en électrochimie, propriétés de solvatation, pression de vapeur)
Objectifs et Outils
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 3
Objectifs : Être capable de caractériser l’association ioniqueIdentifier les paramètres susceptibles de la modifier(structure du liquide ionique, température, ajout d’un composé moléculaire)
Notion d’ionicité : proportion d’ions disponibles pour la conduction électrique
Outils :- approche qualitative dérivée de l’étude des solutions aqueuses diluéesUtilisation des graphes de Walden- approche quantitative Détermination de l’écart par rapport à l’équation de Nernst-Einstein
Objectifs et Outils
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 4
Cas où tous les ions sont disponibles pour la conduction
Modèle de Stokes Einstein(soluté = sphère rigide)
Equation de Nernst-Einstein
Outils :- Mesure de D+ et D- LNE = LRMN
- Mesure de Limp LRMN = Limp = LNE
- Graphe de Walden : log L vs log h-1 droite de pente 1
Objectifs et Outils
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 5
Cas où il existe une association ionique
Modèle de Stokes Einstein(soluté = sphère rigide)
Ecarts à l’équation de Nernst-Einstein
Outils :- Mesure de D+ et D- LNE = LRMN
- Mesure de Limp LRMN ≠ Limp ionicité = Limp / LRMN
- Graphe de Walden : log Limp vs log h-1 droite ‘décalée’
Effet de la structure du liquide ionique
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 6
Liquides ioniques sélectionnés
1-butyl-3-methylimidazoliumC1C4Im
1-ethyl-3-methylimidazoliumC1C2Im
methylsulfateMeSO4
methylsulfateMeSO4
bistrifluoromethylsulfonylimide, NTf2
trifluoromethylsulfonylimide, OTf
Effet de la structure et de la température
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 7
C1C4ImMeSO4
C1C2ImMeSO4
C1C4ImOTf
C1C4ImNTf2
Graphe de WaldenLiquides ioniques purs en fonction de la températureh : viscositéLimp : conductivité molaire
Bons liquides ioniques selon la classification de AngellAcc. Chem. Res. 2007, 40, 1228–1236
Peu d’effet de la température sur l’association ionique
Effet de la structure et de la température
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 8
C1C4ImNTf2 est plus dissocié que C1C2ImMeSO4
Résultat cohérent avec le graphe de Walden
Peu d’effet de la température sur l’association ionique
IonicitéLiquides ioniques purs en fonction de la température
C1C4ImNTf2
C1C2ImMeSO4
Ajout d’un composé moléculaire
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 9
Evolution de l’ionicité du milieu
Associations ioniques plus fortes en présence de composés moléculaires
d’autant plus que le composé est peu polaire
C1C4ImNTf2
Pur, f(T) Dichloromethane
AcétonitrileMéthanol
1-ButanolEau
t-Butanol
C1C4ImNTf2 pur en fonction de la température et en présence de composés moléculaires à 298 K
Ajout d’eau : approche qualitative
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 10
C1C2ImMeSO4 puren fonction de la température
C1C2ImMeSO4 + eauT = 298 K
L’ajout d’eau conduit à une plus forte dissociation du liquide ionique
Ajout d’eau : approche quantitative
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 11
L’ajout d’eau conduit à une plus forte dissociation du liquide ionique
Conclusions
>Journée Scientifique de l’ICCF, 18/01/2013 12
Mise en place de deux outils complémentaires pour l’évaluation de l’association ionique en milieu liquide ionique
La température a peu d’influence sur l’association ionique
L’ajout d’un composé moléculaire augmente l’association ioniqueL’eau augmente la dissociation ionique
Top Related