doctoral disertation
Povzetek
In this work, 13 surface active ionic liquids, SAILs, were synthesized and their
micellization properties were examined by isothermal titration calorimetry, ITC. An improved
mass-action model, which describes micellization as the equilibrium between micelles and
monomers with the constant aggregation number, was used for interpretation of the obtained data.
Additionally, molecular dynamics, MD, simulations were performed for all the systems
confirming the experimentally obtained results. Finally, the toxicity of studied systems towards
wheat culture was tested in order to study the impact of the structural change of SAILs on the level
of toxicity.
From the thermodynamic study, it was found that the investigated systems behave mainly
like common ionic surfactants and already investigated SAILs: the micellization process is
entropically driven at low temperatures (due to the hydrophobic effect), while at high temperatures
the enthalpy contribution becomes equally important (possibly due to counterion binding).
Moreover, it was confirmed that the counterion isomerism influences the micellization process the
most, followed by the prolongation of the shorter alkyl chain length on the imidazolium ring and
isomerism of cation. MD simulations have revealed that, in addition to hydration and ion-ion
interactions, steric hindrance plays a very important role in the process of self-aggregation. Additionally, toxicity tests with wheat culture showed that the prolongation of the shorter alkyl chain on cation, as well as the anion/cation isomerism, do not play an important role in increasing or decreasing the germination level. Therefore, the hydrophobicity of the compound is a key
property dictating the degree of toxicity, so it can be concluded that the longest substituent on the
cation has the biggest influence on the overall toxicity of SAILs.
Ključne besede
thermodynamics;surface active ionic liquids;micellization;
Podatki
Jezik: |
Angleški jezik |
Leto izida: |
2021 |
Tipologija: |
2.08 - Doktorska disertacija |
Organizacija: |
UL FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo |
Založnik: |
[I. Čobanov] |
UDK: |
544.77.051.62:544.3(043.3) |
COBISS: |
74772995
|
Št. ogledov: |
401 |
Št. prenosov: |
60 |
Ocena: |
0 (0 glasov) |
Metapodatki: |
|
Ostali podatki
Sekundarni jezik: |
Slovenski jezik |
Sekundarni naslov: |
Termodinamske raziskave micelizacije površinsko aktivnih ionskih tekočin |
Sekundarni povzetek: |
V tej disertaciji smo sintetizirali 13 površinsko aktivnih ionskih tekočin, surface active
ionic liquids, SAILs, in njihove micelizacijske lastnosti preučevali z izotermično titracijsko kalorimetrijo, ITC. Eksperimentalne podatke smo analizirali s pomočjo modela, ki predpostavlja ravnotežje med monomeri in micelami s konstantnim agregacijskim številom. Za potrditev doblejnih rezultatov smo za vse sisteme izvedli simulacije molekularne dinamike, MD. Raziskave smo zaključili s testiranjem toksičnosti preučevanih sistemov na kulturo pšenice, da bi preučili vpliv strukturnih sprememb SAIL na stopnjo toksičnosti.
Pridobljeni termodinamski parametri za micelizacijo kažejo, da se preiskovani sistemi
obnašajo podobno kot večina običajnih ionskih površinsko aktivnih snovi in že preučevanih
SAILs: pri nizkih temperaturah je micelizacija entropijsko voden proces (zaradi hidrofobnega
efekta), medtem ko pri višjih temperaturah entalpijski prispevek postane enako pomemben (možno
zaradi vezave protiionov). Ugotovili smo, da izomerija protiionov in najbolj vpliva na proces
micelizacije, potem sledi podaljšanje dolžine krajše alkilne verige na imidazolijevom obroču,
najmanjši efekt pa ima izomerija kationov. Simulacije MD so pokazale, da imajo sterična ovira
poleg hidracije in ionsko-ionskih interakcij zelo pomembno vlogo v procesu samoagregacije.
Dodatno smo s testi toksičnosti na pšenici pokazali, da podaljšanje krajše alkilne verige na kationu
in izomerija aniona in/ali kationa nimata pomembne vloge pri povečanju ali zmanjšanju
toksičnosti. Očitno je hidrofobni karakter spojine ključna lastnost, ki narekuje stopnjo toksičnosti,
zato lahko sklepamo, da ima najdaljši substituent na kationu največji vpliv na celotno toksičnost
SAILs. |
Sekundarne ključne besede: |
površinsko aktivne snovi;surfaktanti;površinsko aktivne ionske tekočine;micelizacija;micele;termodinamika;simulacije molekulske dinamike;toksičnost;doktorske disertacije; |
Vrsta dela (COBISS): |
Doktorsko delo/naloga |
Študijski program: |
1000381 |
Konec prepovedi (OpenAIRE): |
1970-01-01 |
Komentar na gradivo: |
Univ. v Ljubljani, Fak. za kemijo in kemijsko tehnologijo |
Strani: |
XVI, 130 str. |
ID: |
13140538 |