sulat suolat ja ioniset nesteet

suolan kuumentaminen sen sulamispisteeseen tuottaa sulan suolan. Jos lämmittäisimme näytteen kiinteästä NaCl: stä esimerkiksi 801°C: n sulamispisteeseen, se sulaisi, jolloin saadaan stabiili neste, joka johtaa sähköä. Sulien suolojen muita ominaisuuksia kuin sähkönjohtavuus ovat niiden suuri lämpökapasiteetti, kyky saavuttaa hyvin korkeat lämpötilat (yli 700°C) nesteenä ja käyttökelpoisuus liuottimina niiden suhteellisen alhaisen myrkyllisyyden vuoksi.

sulilla suoloilla on monia käyttötarkoituksia teollisuudessa ja laboratoriossa. Esimerkiksi Kalifornian aavikolla sijaitsevissa aurinkosähkötorneissa Peilit keräävät ja tarkentavat auringonvaloa sulattaakseen natriumnitriitin ja natriumnitraatin seoksen. Sulaan suolaan varastoidusta lämmöstä tuotetaan höyryä, joka pyörittää höyryturbiinia ja generaattoria ja tuottaa näin auringosta saatavaa sähköä Etelä-Kaliforniaan.

alhaisen myrkyllisyytensä ja korkean lämpöhyötysuhteensa vuoksi sulia suoloja on käytetty myös ydinreaktoreissa, jotta ne voisivat toimia yli 750°C: n lämpötilassa. Eräässä 1950-luvulla testatussa prototyyppireaktorissa käytettiin sulista fluoridisuoloista koostuvaa polttoainetta ja jäähdytysnestettä, muun muassa NaF: ää, ZrF4: ää ja UF4: ää. Sulat suolat ovat hyödyllisiä myös katalyyttisissä prosesseissa kuten kivihiilen kaasutuksessa, jossa hiili ja vesi reagoivat korkeissa lämpötiloissa muodostaen CO: ta ja H2: ta.

sulat suolat ovat hyviä sähköjohtimia, niillä on suuri lämpökapasiteetti, ne voivat ylläpitää nesteenä korkeaa lämpötilaa ja ovat suhteellisen myrkyttömiä.

vaikka sulat suolat ovat osoittautuneet erittäin hyödyllisiksi, viime aikoina kemistit ovat tutkineet ionisten nesteiden eli huoneenlämmössä ja paineessa nestemäisten ionisten aineiden ominaisuuksia. Nämä aineet koostuvat pienistä, symmetrisistä anioneista, kuten PF6-ja BF4-yhdistettyinä suurempiin, epäsymmetrisiin orgaanisiin kationeihin, jotka estävät hyvin järjestäytyneen rakenteen muodostumisen, mikä johtaa alhaiseen sulamispisteeseen. Vaihtelemalla kationia ja anionia kemistit voivat räätälöidä nesteen erityistarpeisiin, kuten käyttämällä liuotinta tietyssä reaktiossa tai uuttamalla tiettyjä molekyylejä liuoksesta. Esimerkiksi kookkaasta kationista ja anioneista koostuva ionineste, joka sitoo metallien epäpuhtauksia, kuten elohopeaa ja kadmiumioneja, voi poistaa nämä myrkylliset metallit ympäristöstä. Samanlaista lähestymistapaa on sovellettu uraanin ja amerikiumin poistamiseen ydinjätteen saastuttamasta vedestä.

ioniset nesteet koostuvat pienistä, symmetrisistä anioneista yhdistettynä suurempiin epäsymmetrisiin kationeihin, jotka tuottavat erittäin polaarista ainetta, joka on huoneenlämmössä ja-paineessa nestettä.

alun perin kiinnostus ionisia nesteitä kohtaan keskittyi niiden käyttöön matalan lämpötilan vaihtoehtona sulille suoloille ohjusten, ydinkärkien ja avaruusluotainten akuissa. Lisätutkimuksissa kävi ilmi, että ionisilla nesteillä oli muitakin hyödyllisiä ominaisuuksia: jotkin niistä saattoivat esimerkiksi liuottaa käytöstä poistettujen renkaiden mustaa kumia, jolloin se voitiin ottaa talteen kierrätystä varten. Toisista voitaisiin valmistaa kaupallisesti tärkeitä molekyylimassaltaan suuria orgaanisia yhdisteitä, kuten styroksia ja pleksilasia, 10 kertaa nopeammin kuin perinteisillä menetelmillä.