بررسي ساختارها، انرژي‌هاي بستگي و خواص ترموديناميكي مايع يوني متيل‌ايميدازوليوم تتراسيانوبورات

Investigation of structures, binding energies and thermodynamic properties of ionic liquid [Mim+][B(CN)4−]

در اين تحقيق تمام برهمكنشهاي مولكولي بين كاتيون و آنيون در مايع يوني متيل ايميدازوليوم تترا سيانو بورات در سطح نظري B3LYP/6-311++G(2d,2p) مورد مطالعه قرار گرفته است. چهار جفت يون روي سطح انرژي پتانسيل مشخص شد. ساختارها، انرژي‌هاي برهمكنش، پيوندهاي هيدروژني، خواص فيزيكي و خواص ترموديناميكي جفت يونها بررسي شدند. همچنين، اثر حلالهاي مختلف روي پايداري كمپلكسها و مونومرها بررسي شد. نتايج نشان مي‌دهد پايداري كمپلكسها در حضور حلالهاي مختلف نسبت به مونومرها كاهش مي يابد و با افزايش قطبيت حلال، تجمع يون‌ها براي تشكيل جفت يونها كاهش يافته است. محاسبات COSMO-RS براي بدست آوردن بعضي از خواص ترموديناميكي در مايع يوني متيل ايميدازوليوم تترا سيانو بورات انجام شد. روش جابجايي شيميايي مستقل از هسته(NICS) براي شناسايي آروماتيسيته حلقه كاتيوني روي كمپلكسها استفاده شد. نتايج نشان مي‌دهد كه مقدار مطلق NICS در كمپلكس ها افزايش مي‌يابد، در نتيجه، آروماتيسيته حلقه كاتيون در اثر تشكيل جفت يونها افزايش مي‌يابد كه باعث افزايش عدم استقرار الكترونهاي Π مي‌شود. بر اساس آناليز اوربيتال پيوند طبيعي (NBO) در همه جفت يونها انتقال بار از آنيون به كاتيون صورت مي‌گيرد. آناليز اتمها در مولكول(AIM) نشان مي دهد كه همه برهمكنش ها ماهيت الكترواستاتيكي دارند و برهمكنش N…H-N قوي‌تر از N…H-C است.

In the present study, intermolecular interactions between cation and anion in methylimidazolium tetracyanoborate ionic liquid [Mim+][B(CN)4−] have been studied using B3LYP/6-311G(2d,2p) level of theory. Four ion pairs were found on the potential energy surface. The most stable structures contain both N∙∙∙H–N and N∙∙∙H–C hydrogen bonds. Structures, interaction energies, hydrogen bonding, physical and thermodynamic properties as well as topological properties have been investigated. The effect of different solvents on the stability of complexes and monomers was examined. The thermodynamic properties of ion pairs were calculated using COSMO-RS model. NICS used for indicating of aromaticity of cation ring upon complexation. The NBO results show that in all the ion pairs, the charge transfer taking place from anion to cation. Also, the LPN * (N–H) and LPN* (C-H) donor–acceptor interactions are most important interactions in these complexes. The QTAIM results reveal that all interactions have electrostatic nature. It is predicted that N…H-N interaction is stronger than N…H-C one.