Небольшой нагрев ионных жидкостей может приводить к их разложению – масс-спектральные свидетельства

Коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН проанализировал процесс испарения ионной жидкости – тетрафторбората 1-октил-3-метилимидазолия – при температурах 140–230 ⁰С и низких давлениях (менее 1 Па).
Ионные жидкости – необычные соединения, хотя и представляют собой обычные соли. Их особенность заключается в том, что за счет наличия в их составе несимметричных крупных ионов, они обладают очень низкими температурами затвердевания (стеклования и кристаллизации) и многие их них остаются жидкими при комнатной температуре. Одно из ключевых свойств ионных жидкостей – низкое давление насыщенного пара (такие соединения практически нелетучи), а также высокая термическая стабильность. Это обстоятельство часто принимается исследователями «на веру», однако есть данные, указывающие на возможность термического разложения ряда ионных жидкостей при достаточно низких (до 250 ⁰С) температурах.
В рамках исследования ученые впервые провели анализ стабильности известной ионной жидкости (тетрафторбората 1-октил-3-метилимидазолия) с использованием различных модификаций масс-спектрального метода. Выявлено, что при небольшом нагреве (до 230 ⁰С) эта ионная жидкость может разлагаться с выделением газообразного HF. Несмотря на это, данные масс-спектрометрии позволили уточнить энтальпию испарения анализируемой ионной жидкости, а также определить энтальпию испарения продукта ее разложения – аддукта BF3 и соответствующего карбена Ардуенго.
Результаты работы, выполненной в рамках научного проекта Минобрнауки РФ, опубликованы в «Journal of Molecular Liquids» и демонстрируют различный характер испарения ионных жидкостей в равновесных и неравновесных условиях, что может потребовать пересмотра их термодинамических характеристик.

I.P. Malkerova, D.B. Kayumova, A.O. Badulina, A.S. Alikhanyan, S.Yu. Kottsov, A.E. Baranchikov, Yu.G. Gorbunova, V.K. Ivanov. Thermal and thermodynamic characteristics of 1-methyl-3-octyl imidazolium tetrafluoroborate [C8C1Im][BF4] according to Knudsen Effusion Mass Spectrometry (KEMS) // J. Mol. Liq. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2025.128923