Sales Fundidas y Líquidos iónicos
Calentar una sal hasta su punto de fusión produce una sal fundida. Si calentamos una muestra de NaCl sólido a su punto de fusión de 801 ° C, por ejemplo, se fundiría para dar un líquido estable que conduce la electricidad. Las características de las sales fundidas distintas de la conductividad eléctrica son su alta capacidad calorífica, la capacidad de alcanzar temperaturas muy altas (más de 700°C) como líquido y la utilidad como disolventes debido a su toxicidad relativamente baja.
Las sales fundidas tienen muchos usos en la industria y el laboratorio. Por ejemplo, en torres de energía solar en el desierto de California, los espejos recogen y enfocan la luz solar para derretir una mezcla de nitrito de sodio y nitrato de sodio. El calor almacenado en la sal fundida se utiliza para producir vapor que impulsa una turbina de vapor y un generador, produciendo así electricidad del sol para el sur de California.
Debido a su baja toxicidad y alta eficiencia térmica, las sales fundidas también se han utilizado en reactores nucleares para permitir el funcionamiento a temperaturas superiores a 750°C. Un prototipo de reactor probado en la década de 1950 usaba un combustible y un refrigerante que consistía en sales de fluoruro fundidas, incluyendo NaF, ZrF4 y UF4. Las sales fundidas también son útiles en procesos catalíticos como la gasificación del carbón, en los que el carbono y el agua reaccionan a altas temperaturas para formar CO y H2.
Las sales fundidas son buenos conductores eléctricos, tienen una alta capacidad calorífica, pueden mantener una temperatura alta como líquido y son relativamente no tóxicas.
Aunque las sales fundidas han demostrado ser muy útiles, más recientemente los químicos han estado estudiando las características de los líquidos iónicos, sustancias iónicas que son líquidas a temperatura y presión ambiente. Estas sustancias consisten en aniones pequeños y simétricos, como PF6 y BF4, combinados con cationes orgánicos asimétricos más grandes que impiden la formación de una estructura altamente organizada, lo que resulta en un punto de fusión bajo. Al variar el catión y el anión, los químicos pueden adaptar el líquido a necesidades específicas, como el uso de un disolvente en una reacción dada o la extracción de moléculas específicas de una solución. Por ejemplo, un líquido iónico que consiste en un catión voluminoso y aniones que se unen a contaminantes metálicos como los iones de mercurio y cadmio puede eliminar esos metales tóxicos del medio ambiente. Se ha aplicado un enfoque similar para eliminar el uranio y el americio del agua contaminada por desechos nucleares.
Los líquidos iónicos consisten en aniones pequeños y simétricos combinados con cationes asimétricos más grandes, que producen una sustancia altamente polar que es un líquido a temperatura y presión ambiente.
El interés inicial en los líquidos iónicos se centró en su uso como una alternativa a baja temperatura a las sales fundidas en baterías para misiles, ojivas nucleares y sondas espaciales. Investigaciones posteriores revelaron que los líquidos iónicos tenían otras propiedades útiles, por ejemplo, algunos podrían disolver el caucho negro de los neumáticos desechados, lo que permitiría recuperarlo para reciclarlo. Otros podrían utilizarse para producir compuestos orgánicos de gran masa molecular de importancia comercial, como espuma de poliestireno y plexiglás, a tasas 10 veces más rápidas que los métodos tradicionales.