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2016-03-01液態的鹽—常溫離子液體
555 期
Author 作者
甘魯生／前中研院化學所研究員，前大同大學講座教授。臺大化學系學士，美國杜肯大學博士。退休後熱衷於綠色化學及永續能源的推廣。
RTIL是說離子化合物質的熔融狀態在常溫下存在，也就是以液體呈現。這和我們在常識中無機鹽結晶物能成熔融狀態的條件大相徑庭，因為我們在日常接觸到的無機鹽類都是固體。以食鹽（氯化鈉）為例，若要將其轉換成液態（電解提煉鈉金屬之所必需），需加熱到801℃以上才能辦得到。這是因為無機鹽正負離子在晶格中排列緊密，正負離子間吸引力強之結果，試以下圖說明之。
圖左側是無機鹽晶體結構，由大的負離子和小的正離子組成，正負離子間距離短，對稱性強，因此正負離子吸引力強，需較高能量才能打破晶體結構成分子自由轉動的液體。圖右側是RTIL的晶體構造，它是由一有機物正離子及一個帶有非定域（delocalized，即電子並非侷限於分子中某一原子的化學鍵上，能在鄰近的數個原子的化學鍵上遊走）電荷的負離子團（鹵素離子除外）組成。正離子構造上通常含氮原子，如胺類、氨基化學物（烷、烴和雜環），所以它們的體積較金屬離子為大，構造也往往無對稱性；含非定域電荷的負離子和無機鹽則一樣大。正負離子的電荷分配在較大的區域，這些因素拉長正負離子間的距離，所以晶格的引力較無機鹽為弱。換句話說就是RTIL的晶格的構造不如無機鹽來得緊密，所以其熔點（固化溫度）下降。
圖右側是RTIL的晶體構造，它是由一有機物正離子及一個帶有非定域（delocalized，即電子並非侷限於分子中某一原子的化學鍵上，能在鄰近的數個原子的化學鍵上遊走）電荷的負離子團（鹵素離子除外）組成。正離子構造上通常含氮原子，如胺類、氨基化學物（烷、烴和雜環），所以它們的體積較金屬離子為大，構造也往往無對稱性；含非定域電荷的負離子和無機鹽則一樣大。正負離子的電荷分配在較大的區域，這些因素拉長正負離子間的距離，所以晶格的引力較無機鹽為弱。換句話說就是RTIL的晶格的構造不如無機鹽來得緊密，所以其熔點（固化溫度）下降。 ......【更多內容請閱讀科學月刊第555期】