1-Ethyl-3-Methylimidazolium p-Toluenesulfonate ใช้สำหรับอะไร?

สารประกอบนี้คืออะไร และแตกต่างจากของเหลวอิมิดาโซเลียมไอออนิกอื่นๆ อย่างไร

1-เอทิล-3-เมทิลอิมิดาโซเลียม พี-โทลูอีนซัลโฟเนต , โดยทั่วไปเรียกสั้น ๆ ว่า [EMIM][OT] หรือ [EMIM][TOS] เป็นของเหลวไอออนิกที่อุณหภูมิห้องซึ่งจับคู่ไอออนบวก 1-เอทิล-3-เมทิลอิมิดาโซเลียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายกับประจุลบ p-โทลูอีนซัลโฟเนต (โทซิเลต) มีหมายเลข CAS 328090-25-1 สูตรโมเลกุล C13H18N2O3S และน้ำหนักโมเลกุล 282.36 กรัม/โมล สิ่งที่ทำให้มันแตกต่างจากเกลืออิมิดาโซเลียมที่อ้างถึงโดยทั่วไป เช่น [EMIM]Cl หรือ [EMIM][BF4] คือตัวเลือกของประจุลบ: โทซิเลตเป็นซัลโฟเนตอินทรีย์ที่ค่อนข้างเทอะทะและประสานงานได้น้อย แทนที่จะเป็นไอออนเฮไลด์หรือฟลูออริเนตขนาดเล็ก ซึ่งเปลี่ยนทั้งพฤติกรรมทางกายภาพของมันและวิธีที่มันโต้ตอบกับรีเอเจนต์อื่นๆ ในสารละลาย

เนื่องจากโทซิเลตไอออนเป็นสารอินทรีย์มากกว่าอนินทรีย์ เกลือนี้จึงมีแนวโน้มที่จะแสดงพฤติกรรมการหลอมละลายขั้นกลางเมื่อเปรียบเทียบกับเฮไลด์หรือเตตร้าฟลูออโรบอเรต ซัพพลายเออร์บางรายรายงานจุดหลอมเหลวในช่วง 25-35°C ใกล้อุณหภูมิห้อง ในขณะที่รายอื่นๆ ระบุว่าเป็นของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวใกล้กับ 54°C ความคลาดเคลื่อนที่อาจสะท้อนถึงความแตกต่างในความบริสุทธิ์ ปริมาณน้ำ หรือวิธีการวัดระหว่างแบทช์ ในทางปฏิบัติ หมายความว่าสารประกอบอาจปรากฏเป็นของเหลวหนืดสีเหลืองอ่อนหรือของแข็งผลึกสีขาว ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบและการสัมผัสความชื้น ณ เวลาที่สังเกต ซึ่งควรทราบก่อนที่จะสันนิษฐานว่าการจัดส่งได้เสื่อมคุณภาพเพียงเพราะรูปแบบทางกายภาพของมันไม่ตรงกับรูปถ่ายผลิตภัณฑ์

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่กำหนดการจัดการและการเก็บรักษา

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดในการจัดการสารประกอบนี้ในแต่ละวันคือความหนืด ความนำไฟฟ้า และความสามารถในการดูดความชื้น เนื่องจากปัจจัยทั้งสามนี้ควบคุมวิธีการวัด จัดเก็บ และใช้ในงานผสมสูตร ตัวเลขความหนืดที่รายงานนั้นสูงอย่างเห็นได้ชัด โดยอยู่ที่ประมาณ 5,214 cP ที่ 20°C จากข้อมูลทางเทคนิคของซัพพลายเออร์รายหนึ่ง ซึ่งถือว่าอยู่เหนือตัวทำละลายโมเลกุลทั่วไปและใกล้กับน้ำเชื่อมข้นในทางปฏิบัติ ความหนืดสูงนี้ส่งผลต่อทุกอย่าง ตั้งแต่ความแม่นยำในการปิเปตไปจนถึงระยะเวลาที่ใช้ในการปรับสมดุลในระบบตัวทำละลายแบบผสม และเป็นรายละเอียดที่มองข้ามได้ง่ายหากนักวิจัยคุ้นเคยกับการทำงานกับของเหลวไอออนิกที่มีความหนืดต่ำ เช่น [EMIM][BF4]

ค่าการนำไฟฟ้าที่อ่านได้ประมาณ 0.19 มิลลิซีเมนส์/ซม. ที่ 20°C อยู่ที่ค่าต่ำสุดสำหรับของเหลวอิมิดาโซเลียมไอออนิกโดยทั่วไป ซึ่งสอดคล้องกับความหนืดที่สูงขึ้น ซึ่งจะทำให้การเคลื่อนที่ของไอออนผ่านของเหลวปริมาณมากช้าลง ใครก็ตามที่ใช้สารประกอบนี้เป็นส่วนประกอบของอิเล็กโทรไลต์ควรคำนึงถึงสิ่งนี้เมื่อเปรียบเทียบข้อมูลประสิทธิภาพกับของเหลวไอออนิกที่ใช้ไอออนขนาดเล็กและเคลื่อนที่ได้มากกว่า

การใช้งานทั่วไปในการวิจัยเคมีไฟฟ้า การเร่งปฏิกิริยา และวัสดุ

เช่นเดียวกับของเหลวไอออนิกที่มีอิมิดาโซเลียมหลายชนิด สารประกอบนี้ปรากฏตัวในการวิจัยเป็นหลักมากกว่าการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ และการใช้งานของสารประกอบนี้มีแนวโน้มที่จะกระจุกอยู่บริเวณเฉพาะบางพื้นที่ซึ่งธรรมชาติของไอออนิกและมีความผันผวนต่ำให้ข้อได้เปรียบเหนือตัวทำละลายโมเลกุลทั่วไป ในการวิจัยเคมีไฟฟ้าและแบตเตอรี่ มีการศึกษาเป็นส่วนประกอบของสูตรอิเล็กโทรไลต์ เนื่องจากของเหลวไอออนิกในตระกูลนี้ไม่ระเหยง่ายและสามารถคงสภาพเป็นของเหลวหรือเกือบเป็นของเหลวได้ตลอดช่วงอุณหภูมิที่ใช้งานได้ โดยไม่มีความเสี่ยงต่อการติดไฟของตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป ซัพพลายเออร์บางรายยังวางตำแหน่งดังกล่าวไว้ในแค็ตตาล็อกแบตเตอรี่และวัสดุอิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะด้วยเหตุผลนี้ ควบคู่ไปกับเกลืออิมิดาโซเลียมและไพร์โรลิดิเนียมอื่นๆ ที่ใช้ในการวิจัยอิเล็กโทรไลต์ที่คล้ายคลึงกัน

การใช้งานส่วนที่สองคือเป็นตัวกลางในการทำปฏิกิริยาหรือตัวปรับเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยที่ของเหลวไอออนิกประเภทนี้สามารถทำให้ตัวกลางที่มีประจุเสถียรหรือปรับปรุงความสามารถในการคัดเลือกเมื่อเปรียบเทียบกับตัวทำละลายแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปฏิกิริยาที่ไวต่อขั้วของตัวทำละลาย นอกจากนี้ยังปรากฏในบริบทด้านวัสดุศาสตร์ รวมถึงการใช้เป็นสารเติมแต่งแบบห่อหุ้มหรือสารเพิ่มความเสถียรสำหรับการวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์ ซึ่งสะท้อนถึงแนวโน้มในวงกว้างในการทดสอบของเหลวไอออนิกในฐานะตัวกั้นความชื้นหรือตัวสร้างฟิล์มป้องกันข้อบกพร่องในเทคโนโลยีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่เกิดขึ้นใหม่ นอกเหนือจากพื้นที่เหล่านี้ สารประกอบยังถูกใช้เป็นครั้งคราวในการศึกษาเชิงวิชาการโดยเฉพาะในการวัดคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความหนาแน่นและความหนืดทั่วทั้งชุดของเกลืออิมิดาโซเลียม โทซิเลตที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากการสร้างชุดข้อมูลเปรียบเทียบชนิดนี้ช่วยให้นักวิจัยเลือกของเหลวไอออนิกที่เหมาะสมสำหรับข้อกำหนดด้านความหนืดหรือขั้วไฟฟ้าที่กำหนด แทนที่จะกำหนดเป็นค่าใดที่รู้จักกันดีที่สุด

• การวิจัยส่วนประกอบอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่และเซลล์ไฟฟ้าเคมี
• ตัวกลางปฏิกิริยาหรือตัวดัดแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์
• สารเติมแต่งในการศึกษาการห่อหุ้มเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์
• สารประกอบอ้างอิงในการศึกษาความหนาแน่นและความหนืดเปรียบเทียบของของเหลวไอออนิก

ความสามารถในการดูดความชื้นและสภาวะการเก็บรักษา: เหตุใดของเหลวไอออนิกจึงต้องการการดูแลเป็นพิเศษ

ซัพพลายเออร์ส่วนใหญ่ระบุว่าสารประกอบนี้มีคุณสมบัติดูดความชื้น ซึ่งหมายความว่าสามารถดูดซับความชื้นจากอากาศโดยรอบได้อย่างง่ายดาย และคุณสมบัติเดียวนี้มีผลกระทบในทางปฏิบัติในการจัดการมากกว่าข้อมูลจำเพาะอื่นๆ เกือบทั้งหมดที่ระบุไว้ น้ำที่ถูกดูดซับสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมการหลอมของสารประกอบ ทำให้ความเข้มข้นที่มีประสิทธิผลของสารประกอบเจือจางลงในตัวอย่างที่ชั่งน้ำหนัก และรบกวนการวัดค่าการนำไฟฟ้าหรือความหนืดที่ถือว่าตัวอย่างปราศจากน้ำ นี่อาจเป็นสาเหตุส่วนหนึ่งที่ทำให้ตัวเลขจุดหลอมเหลวแตกต่างกันระหว่างแหล่งที่มา ตัวอย่างที่ถูกเก็บแม้ความชื้นโดยรอบเพียงเล็กน้อยในระหว่างการชั่งน้ำหนักหรือการเก็บรักษา อาจมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากตัวอย่างที่เพิ่งเปิดใหม่และแห้งสนิท

คำแนะนำในการจัดเก็บในทางปฏิบัติ

• เก็บในภาชนะที่ปิดสนิทเพื่อจำกัดการดูดซึมความชื้นระหว่างการใช้งาน
• แนะนำให้จัดเก็บในตู้เย็นที่อุณหภูมิ 2-8°C โดยเอกสารทางเทคนิคของซัพพลายเออร์อย่างน้อยหนึ่งราย
• ปล่อยให้ภาชนะมีอุณหภูมิถึงอุณหภูมิห้องก่อนเปิด เพื่อลดการควบแน่นที่ก่อตัวภายในขวด
• ในกรณีที่จำเป็นต้องมีการตรวจวัดคุณสมบัติทางกายภาพที่แม่นยำ ให้พิจารณาการไทเทรตแบบ Karl Fischer เพื่อยืนยันปริมาณน้ำก่อนใช้งาน

สำหรับการใช้งานใดๆ ที่ความสามารถในการทำซ้ำมีความสำคัญ — การทดสอบประสิทธิภาพของอิเล็กโทรไลต์เป็นตัวอย่างที่สำคัญ — การบำบัดปริมาณน้ำเป็นตัวแปรในการควบคุม แทนที่จะให้สิ่งเจือปนโดยไม่ได้ตั้งใจ มีแนวโน้มที่จะให้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอมากขึ้นตลอดการทดลองซ้ำๆ

การจำแนกประเภทความปลอดภัยและข้อควรระวังในการจัดการ

ข้อมูลการจำแนกประเภทตามกฎระเบียบแสดงรายการสารประกอบนี้ภายใต้หมวด GHS การระคายเคืองต่อผิวหนัง 2, การระคายเคืองต่อดวงตา 2 และความเป็นพิษต่ออวัยวะเป้าหมายเฉพาะ (การรับสัมผัสครั้งเดียว) หมวด 3 ซึ่งสอดคล้องกับข้อความแสดงความเป็นอันตราย H315 (ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนัง), H319 (ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อดวงตาอย่างรุนแรง) และ H336 (อาจทำให้เกิดอาการง่วงซึมหรือเวียนศีรษะ) การจำแนกประเภทเหล่านี้จัดอยู่ในประเภทความเป็นอันตรายปานกลางซึ่งโดยทั่วไปเป็นของเหลวไอออนิกและเกลือซัลโฟเนตอินทรีย์หลายชนิด ซึ่งไม่เป็นพิษเฉียบพลันในลักษณะที่สารรีเอเจนต์ควบคุมหรือมีปฏิกิริยาสูง แต่ยังคงต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลมาตรฐานในห้องปฏิบัติการมากกว่าการจัดการทั่วไป

• สวมถุงมือและอุปกรณ์ป้องกันดวงตาเมื่อใช้งาน ตามการจัดประเภท H315 และ H319
• ทำงานในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศหรือตู้ดูดควัน เนื่องจาก H336 บ่งชี้ถึงผลกระทบที่เป็นไปได้เกี่ยวกับการสูดดมต่อระบบประสาทส่วนกลาง
• ศึกษาเอกสารข้อมูลด้านความปลอดภัย (SDS) ของซัพพลายเออร์รายใดรายหนึ่งก่อนใช้งานครั้งแรก เนื่องจากความบริสุทธิ์ของสูตรผสมและสารเจือปนเล็กน้อยอาจแตกต่างกันระหว่างผู้ผลิต
• ปฏิบัติตามขั้นตอนการกำจัดของเสียจากสารเคมีในห้องปฏิบัติการมาตรฐาน แทนที่จะเป็นของเสียทั่วไป

เช่นเดียวกับของเหลวไอออนิกชนิดพิเศษส่วนใหญ่ สารประกอบนี้ไม่จัดอยู่ในประเภทวัตถุอันตรายสำหรับการขนส่งมาตรฐานโดยเอกสารของซัพพลายเออร์อย่างน้อยหนึ่งราย ซึ่งช่วยให้ลอจิสติกส์การจัดซื้อจัดจ้างง่ายขึ้น แต่การจำแนกประเภทดังกล่าวไม่ควรอ่านว่าเป็นข้อบ่งชี้ถึงอันตรายต่ำในห้องปฏิบัติการ เนื่องจากสะท้อนถึงกฎระเบียบในการขนส่งมากกว่าความเสี่ยงจากการสัมผัสจากการประกอบอาชีพ การตรวจสอบ SDS ปัจจุบันจากซัพพลายเออร์รายใดรายหนึ่งก่อนเริ่มงานยังคงเป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการยืนยันข้อกำหนดในการจัดการ เนื่องจากข้อมูลด้านความปลอดภัยสามารถอัปเดตได้เมื่อมีข้อมูลทางพิษวิทยาใหม่ ๆ