Ionische Flüssigkeiten bieten Vorteile gegenüber üblichen Lösungsmitteln

16.05.2003

Die meisten chemischen und biochemischen Stoffumwandlungen laufen in Lösungsmitteln ab, da die Ausgangsstoffe in gelöster Form selektiver und schneller miteinander reagieren können. Häufig setzt man dazu leicht flüchtige organische Lösungsmittel wie zum Beispiel chlorierte Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel ein. Die industrielle Anwendung organischer Lösungsmittel ist technologisch jedoch aufwendig, weil diese leicht unkontrolliert verdampfen und damit die Atmosphäre belasten.

Wasser hingegen ist ungiftig und leicht in großen Mengen verfügbar. Der Nachteil von Wasser ist, dass sich nicht alle Stoffe der chemischen und biochemischen Verfahren ausreichend darin lösen. Zudem sind manche Ausgangsstoffe und Produkte sowie die benötigten Reaktionsbeschleuniger (Katalysatoren) in Wasser nicht stabil .

Einen neuen Ansatz bieten ionische Flüssigkeiten. Diese bestehen aus Salzen, die wie zum Beispiel Kochsalz aus positiv geladenen Teilchen (Kationen) und negativ geladenen Teilchen (Anionen) zusammengesetzt sind. Salze haben in der Regel einen hohen Schmelzpunkt: Kochsalz schmilzt bei über 800°C. Der Schmelzpunkt von ionischen Flüssigkeiten wird durch eine geeignete Auswahl der beteiligten Kationen und Anionen drastisch gesenkt. So ersetzen ionische Flüssigkeiten in vielen Anwendungen gängige, flüchtige Lösungsmittel.

Je nach gewählter Kation/Anion-Kombination sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften einer ionischen Flüssigkeit sehr unterschiedlich. Alle ionischen Flüssigkeiten haben jedoch definitionsgemäß folgende Eigenschaften gemeinsam: - Sie bestehen ausschließlich aus Ionen; - Sie sind unter 100°C flüssig; - Sie verdampfen unterhalb ihrer thermischen Zersetzung nicht.

Ionische Flüssigkeiten sind seit rund 90 Jahren bekannt. Eine große Anzahl neuer Materialien steht jedoch erst durch intensive Forschung in den letzten acht Jahre zur Verfügung. Ionische Flüssigkeiten zeigen als alternative Lösungsmittel in chemischen und biokatalytischen Reaktionen interessante Eigenschaften: Ihre Nichtflüchtigkeit bietet verfahrenstechnische Vorteile. Zudem eröffnen ihre außergewöhnlichen Löslichkeitseigenschaften neue Möglichkei-ten, eingesetzte Katalysatoren abzutrennen und wiederzuverwerten. Die ionische Flüssigkeit selbst kann in den meisten Fällen nach der Verwendung leicht zurückgewonnen und erneut eingesetzt werden. Diese neuen Optionen rechtfertigen den Aufwand, ionische Flüssigkeiten für eine bestimmte technische Anwendung systematisch zu optimieren.

Dr. Peter Wasserscheid ist Privatdozent an der Technischen Hochschule Aachen und Träger des Haltermann-Innovationspreis sowie des Carl-Zerbe-Preis. Zudem erhielt er 2001 den DECHEMA-Preis der Max-Buchner-Forschungsstiftung. Er entwickelte neue ionische Flüssigkeiten und erweiterte das Verständnis dafür. In seinem Plenarvortrag zeigt Wasserscheid anhand von Anwendungsbeispielen aus den Bereichen Übergangsmetallkatalyse, Biokatalyse und Trenntechnik neue Möglichkeiten, gängige Lösungsmittel zu ersetzen. Er diskutiert Anwendungen ionischer Flüssigkeiten in technischen Prozessen und berücksichtigt auch solche, die über die Katalyse hinausreichen.

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

https://www.chemie.de/news/23041/ionische-fluessigkeiten-bieten-vorteile-gegenueber-ueblichen-loesungsmitteln.html