微妙的分子级离子相互作用使科学家能够调节离子化合物的熔点

尽管总是会产生相反的电荷，但它们并不总是尽可能紧密地相互作用。在一项新的研究中，研究人员结合了分子模拟和实验，证明了微妙地改变由离子组成的化合物中带正电的阳离子结构的影响。这些变化促使阳离子在物质的固相中相互排列。这减少了固相中阳离子与带负电荷的阴离子之间的某些类型的潜在相互作用。该阳离子排列通常也显着降低了离子化合物的熔点。

许多化学过程需要液体作为化学反应的溶剂，润滑剂，传热流体。液体经常在此过程中蒸发。这会产生有害排放物。液体离子化合物(离子液体)提供了解决方案，因为它们的挥发性极低，这意味着它们蒸发的可能性较小。一些离子液体在高温下稳定，但其熔点对于实际使用而言可能太高。这项工作的结果为科学家提供了一套新的工具，用于设计熔点较低的离子化合物。这些结果将使科学家能够设计可在更宽的温度和应用范围内使用的离子化合物。

离子液体是在使用温度下为液体的盐。这些液体在对环境有益的过程中具有多种潜在用途。特别地，热稳定的离子液体显示出作为高温溶剂和传热流体的前景。但是，这些离子液体的熔点可能远高于室温。这限制了它们在较低温度下的可加工性。因此，了解如何降低这些化合物的熔点将扩大它​​们的潜在用途，并使依赖它们的技术成为可能。

科学家们知道，结构变化，特别是那些具有明显不对称性的结构变化，会降低多种化合物的熔点。在保持热稳定性强的化合物的同时，这些结构上的修改是不可能的，因为许多常见的化学结构具有较低的热稳定性。研究人员在当前的研究中表明，微妙的结构变化也会增加阳离子的偶极矩，从而可以显着降低熔点。计算模拟提供了分子水平的见解，并证明了偶极矩的增加导致阳离子在固相中彼此对齐。这反过来使阴离子/阳离子受挫相互作用并增加固相焓(系统中热量或功的量度)。固相焓的增加降低了熔融焓，导致较低的熔点。这项研究为改变结构相似的离子液体的偶极矩提供了一种降低其熔点的设计规则。

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