Statistica (structure dal CSD)



Il Cambridge Structural Database contiene un ampio numero di strutture di liquidi ionici,  è stato quindi possibile effettuare una piccola indagine statistica, che ha riguardato la lunghezza del legame tra l'H(2) di cationi imidazolici e  vari atomi elettronegativi dei controioni.Press here to see Table 2Tabella 2
Tale lunghezza di legame è stata studiata:

  1. variando il catione (all'interno dei cationi imidazolici) e variando l'anione in modo che contenga almeno un atomo di alogeno (Cl, Br e F);
  2. variando il catione (all'interno dei cationi imidazolici) e variando l'anione in modo che contenga almeno un atomo di O;
  3. variando il catione (all'interno dei cationi imidazolici) e mantenendo fisso il controione, in questo caso PF6.

In realtà non è stato possibile distinguere, tra i vari valori dei legami H-controione forniti dal database, i valori che si riferivano specificatamente all'atomo di idrogeno in posizione 2 dell'anello imidazolico, quindi i dati sottostanti tengono conto anche delle distanze di legame controione-H non in posizione 2.

1. Lunghezza di legame H - alogeno in liquidi ionici composti da cationi imidazolici e vari controioni

I dati sono stati ricavati dai seguenti liquidi ionici:

H - F

H - Cl
Catione
Anione
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim)
HF2
1-methyl-3-tetradecylimidazolium
PF6
1,3-di-t-butylimidazolium
CF3SO3
1,3-diisopropyl-2-methylimidazolium
BF4
1,3-diisopropyl-2-methylimidazolium AsF6
1,3-diisopropyl-2-methylimidazolium SbF6
1-methyl-3-tetradecylimidazolium PF6
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) PF6
H - Br
Catione
Anione
1,3-dimesitilimidazolium Br
1,3,4,5-tetramethylimidazolium
In-(Br)4
1-mesitil-3-methylimidazolium
Br
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) Br
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) AlBr4
1-butyl-3-methylimidazolium (bmim) Br
1-butyl-3-methylimidazolium (bmim) Br

Catione
Anione
1,3-diisopropyl-4,5-dimethyl-imidazolium
PdCl4
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) CoCl4
1,3-diisopropyl-4,5-dimethyl-imidazolium Cl
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) NiCl4
1-butyl-3-methylimidazolium (bmim)
PdCl4
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) PdCl4
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) AuCl4
1-butyl-3-methylimidazolium (bmim) AuCl4
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) PtCl6
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) PtCl4
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) IrCl6
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) AlCl4
1-butyl-3-methylimidazolium (bmim)
Cl
1-butyl-3-methylimidazolium (bmim) Cl
1-methyl-3-tetradecylimidazolium Cl
1-methyl-3-tetradecylimidazolium Cl
1-methyl-3-tetradecylimidazolium Cl

Il grafico riporta sull'asse delle ascisse gli intervalli di lunghezza di legame, sull'asse y il numero di legami la cui lunghezza cade all'interno dell'intervallo prescelto.

H(2)-Alg bond

Quando il controione contiene un atomo di fluoro, c'è una preferenza sulla lunghezza di legame che si orienta a 2.7 Å. L'andamento a campana dell'istogramma relativo al fluoro potrebbe essere spiegato con il fatto che esso è in grado di formare un legame a idrogeno; gli altri alogeni invece non formano legami a idrogeno, gli istogrammi non mostrano alcuna tendenza.
Per il fluoro, il valore tra 1.9 e 2.0 Å è dovuo al liquido ionico contenente come anione HF2-.

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2. Lunghezza di legame H - ossigeno in liquidi ionici composti da cationi imidazolici e vari controioni

I dati sono stati ricavati dai seguenti liquidi ionici:

H - O

H - F
Catione
Anione
1,3-diphenylimidazolium
ClO4
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) NO3
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) NO3
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) SO4
1,3-di-t-butylimidazolium CF3SO3
1,3-dimethylimidazolium MeOSO3


Catione
Anione
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim)
HF2
1-methyl-3-tetradecylimidazolium
PF6
1,3-di-t-butylimidazolium
CF3SO3
1,3-diisopropyl-2-methylimidazolium
BF4
1,3-diisopropyl-2-methylimidazolium AsF6
1,3-diisopropyl-2-methylimidazolium SbF6
1-methyl-3-tetradecylimidazolium PF6
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) PF6

H(2)-F/O bond

Il grafico confronta il legame H-O con il legame H-F. Gli andamenti di entrambi gli istogrammi mostrano la preferenza per una  lunghezza di 2.7 Å, come detto sopra, anche se i valori sono più dispersi per l'ossigeno (questo potrebbe essere dovuto alla sua diversa ibridizzazione negli anioni esaminati).

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3. Lunghezza di legame H - F in liquidi ionici composti da cationi imidazolici e anione PF6-

I dati sono stati ricavati dai seguenti liquidi ionici:

H - F (PF6-)
Catione
Anione
1,3-di(Cy)imidazolium
PF6
1,3-dimethylimidazolium
PF6
1,3-dimethylimidazolium
PF6
1,3-dimethylimidazolium
PF6
1-dodecyl-3-methylimidazolium PF6
1-dodecyl-3-methylimidazolium PF6
1-dodecyl-3-methylimidazolium PF6
1-ethyl-3-methylimidazolium (emim) PF6

H(2)-PF6 bond

Come nei grafici precedenti, risulta che la distanza di legame H-F più frequente è quella a 2.7 Å

Va notato che 2.7 Å è la lunghezza che corrisponde alla somma dei raggi di van der Waals per l'atomo di F e quello di H. Per [bmim][PF6] è stato dimostrato che la lunghezza di legame tra H(2) del catione imidazolico e F è inferiore alla somma dei raggi di van der Waals. Lo stesso discorso vale per [emim][PF6], il legame H-F più corto è di 256 pm. 10,20

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