We have developed a simple and quan

We have developed a simple and quantitative explanation for the relatively low melting
temperatures of ionic liquids (ILs). The basic concept was to assess the Gibbs free energy of fusion (∆fusG)
for the process IL(s) f IL(l), which relates to the melting point of the IL. This was done using a suitable
Born-Fajans-Haber cycle that was closed by the lattice (i.e., IL(s) f IL(g)) Gibbs energy and the solvation
(i.e., IL(g) f IL(l)) Gibbs energies of the constituent ions in the molten salt. As part of this project we
synthesized and determined accurate melting points (by DSC) and dielectric constants (by dielectric
spectroscopy) for 14 ionic liquids based on four common anions and nine common cations. Lattice free
energies (∆lattG) were estimated using a combination of Volume Based Thermodynamics (VBT) and quantum
chemical calculations. Free energies of solvation (∆solvG) of each ion in the bulk molten salt were calculated
using the COSMO solvation model and the experimental dielectric constants. Under standard ambient
conditions (298.15 K and 105 Pa) ∆fusG° was found to be negative for all the ILs studied, as expected for
liquid samples. Thus, these ILs are liquid under standard ambient conditions because the liquid state is
thermodynamically favorable, due to the large size and conformational flexibility of the ions involved, which
leads to small lattice enthalpies and large entropy changes that favor melting. This model can be used to
predict the melting temperatures and dielectric constants of ILs with good accuracy. A comparison of the
predicted vs experimental melting points for nine of the ILs (excluding those where no melting transition
was observed and two outliers that were not well described by the model) gave a standard error of the
estimate (sest) of 8 °C. A similar comparison for dielectric constant predictions gave sest as 2.5 units. Thus,
from very little experimental and computational data it is possible to predict fundamental properties such
as melting points and dielectric constants of ionic liquids.

Kết quả (Việt) 1:

Chúng tôi đã phát triển một lời giải thích đơn giản và định lượng cho sự tan chảy tương đối thấpnhiệt độ của ion chất lỏng (ILs). Khái niệm cơ bản là để đánh giá năng lượng tự do Gibbs của fusion (∆fusG)cho quá trình IL(s) f IL(l), mà liên quan đến điểm nóng chảy của IL. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một phù hợpChu trình Haber Fajans sinh đã được đóng lại bằng lưới (tức là, IL(s) f IL(g)) Gibbs năng lượng và solvation(tức là, IL(g) f IL(l)) Gibbs nguồn năng lượng các ion thành phần trong muối nóng chảy. Như một phần của dự án này chúng tôiTổng hợp và xác định chính xác điểm nóng chảy (bởi DSC) và lưỡng điện hằng số (bởi lưỡng điệnphổ học) 14 chất lỏng ion dựa trên bốn phổ biến anion và cation phổ biến chín. Lưới miễn phínăng lượng (∆lattG) được ước tính bằng cách sử dụng một sự kết hợp của nhiệt động lực học dựa trên khối lượng (VBT) và lượng tửhóa học tính toán. Miễn phí năng lượng của solvation (∆solvG) của mỗi ion muối nóng chảy số lượng lớn đã được tính toánsử dụng các mô hình solvation COSMO và hằng số lưỡng điện thực nghiệm. Theo tiêu chuẩn môi trường xung quanhđiều kiện (298.15 K và 105 Pa) ∆fusG ° được tìm thấy là tiêu cực đối với tất cả ILs nghiên cứu, như mong đợi chochất lỏng mẫu. Vì vậy, ILs là chất lỏng trong điều kiện tiêu chuẩn môi trường xung quanh bởi vì trạng thái lỏng làtham gia thermodynamically thuận lợi, do kích thước lớn và conformational linh hoạt của các ion, màdẫn đến enthalpies nhỏ lưới và thay đổi dữ liệu ngẫu nhiên lớn rằng ưu tiên nóng chảy. Mô hình này có thể được sử dụng đểdự đoán nhiệt độ nóng chảy và lưỡng điện hằng số của các ILs với độ chính xác tốt. Một so sánh của cácdự đoán vs thử nghiệm nóng chảy điểm cho chín ILs (ngoại trừ những trường hợp không có quá trình chuyển đổi nóng chảyđã được quan sát và hai outliers đã không tốt mô tả của các mô hình) đã đưa ra một tiêu chuẩn lỗi của cácdân số ước tính (sest) của 8 ° C. Một so sánh tương tự cho hằng số lưỡng điện dự đoán cho sest như 2.5 đơn vị. Do đó,từ rất ít dữ liệu được thử nghiệm và tính toán có thể để dự đoán các tính chất cơ bản như vậynhư là điểm nóng chảy và lưỡng điện hằng số ion chất lỏng.

Kết quả (Việt) 2:

Chúng tôi đã phát triển một lời giải thích đơn giản và định lượng cho sự tan chảy tương đối thấp
nhiệt độ của chất lỏng ion (ILS). Các khái niệm cơ bản là đánh giá năng lượng tự do Gibbs của phản ứng tổng hợp (ΔfusG)
cho quá trình IL (s) f IL (l), mà liên quan đến nhiệt độ nóng chảy của IL. Điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng một phù hợp
chu kỳ Born-Fajans-Haber đã được đóng bởi các mạng (tức là, IL (s) f IL (g)) Gibbs năng lượng và các solvation
(tức là, IL (g) f IL (l)) Gibbs năng lượng của các ion thành phần trong muối nóng chảy. Là một phần của dự án này, chúng tôi
tổng hợp và xác định điểm nóng chảy chính xác (bằng DSC) và hằng số điện môi (bởi điện môi
phổ) cho 14 chất lỏng ion dựa trên bốn anion chung và chín cation phổ biến. Miễn phí mạng
năng lượng (ΔlattG) được ước tính bằng cách sử dụng một sự kết hợp của Tập Dựa Nhiệt động lực học (VBT) và lượng tử
tính toán hóa học. Năng lượng miễn phí của solvation (ΔsolvG) của mỗi ion trong muối nóng chảy với số lượng lớn đã được tính toán
bằng cách sử dụng mô hình solvation COSMO và các hằng số điện môi nghiệm. Dưới môi trường xung quanh tiêu chuẩn
điều kiện (298,15 K và 105 Pa) ΔfusG ° đã được tìm thấy là tiêu cực cho tất cả các ILS nghiên cứu, như mong đợi cho
mẫu chất lỏng. Như vậy, những ILS là chất lỏng trong điều kiện môi trường xung quanh tiêu chuẩn bởi vì trạng thái lỏng là
nhiệt động thuận lợi, do kích thước lớn và tính linh hoạt về hình dạng của các ion tham gia, mà
dẫn đến enthalpies mạng nhỏ và thay đổi entropy lớn có lợi cho tan chảy. Mô hình này có thể được sử dụng để
dự đoán nhiệt độ nóng chảy và hằng số điện môi của ILS với độ chính xác tốt. Một so sánh các
dự đoán vs điểm nóng chảy nghiệm cho chín của ILS (trừ những nơi không có quá trình chuyển đổi nóng chảy
đã được quan sát và hai giá trị ngoại lai mà không được mô tả tốt bởi các mô hình) đã đưa ra một sai số chuẩn của các
ước tính (sest) của 8 ° C. Một so sánh tương tự như đối với các dự đoán hằng số điện môi đã cho sest là 2,5 đơn vị. Như vậy,
từ rất ít dữ liệu thực nghiệm và tính toán ta có thể dự đoán tính chất cơ bản như vậy
là điểm nóng chảy và hằng số điện môi của chất lỏng ion.