Published September 22, 2021 | Version v1
Publication Open

Computational study of halogen-halogen interactions in polyhalide ionic liquids

Creators

  • 1. East China University of Science and Technology
  • 2. Shanghai Institute of Materia Medica
  • 3. Chinese Academy of Sciences

Description

Recent years have seen many specific applications of polyhalide ionic liquids (ILs) such as oxidizing solvents for metals and alloys, immersion fluids for optical mineralogy, and electrolyte components for dye-sensitized solar cells. In this work, interhalogen interactions in a set of polyhalide ILs composed of polyhalide anions, [X3]−, [X5]−, and [X7]− (X = I or Br), with two typical cations, tetramethylammonium [NMe4]+ and 1,3-dimethylimidazolium [DMIM]+, were thoroughly studied from a computational point of view. In addition, a halogen-bonded supramolecular anion, [C6F13-I∙∙∙I∙∙∙I-C6F13]−, was also taken into account for comparison. Unlike those in bare polyhalide ions, halogen-halogen interactions in ionic pairs for the investigated ILs are somewhat asymmetric caused by the interactions between the cations and the anions. In general, there are two classes of interhalogen bonds in ionic pairs: one class with longer X∙∙∙X distances and smaller bond energies can be recognized as strong halogen bonds, while the other with shorter distances and much larger bond energies exhibits a significantly enhanced strength.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

شهدت السنوات الأخيرة العديد من التطبيقات المحددة للسوائل الأيونية متعددة الهاليد (ILs) مثل المذيبات المؤكسدة للمعادن والسبائك، وسوائل الغمر للمعادن البصرية، ومكونات الإلكتروليت للخلايا الشمسية الحساسة للصبغة. في هذا العمل، تمت دراسة التفاعلات بين الهالوجين في مجموعة من ILs بولي هاليد تتكون من أنيون بولي هاليد، [X3]-، [X5]-، و [X7]- (X = I أو Br)، مع اثنين من الكاتيونات النموذجية، رباعي ميثيل أمونيوم [NMe4]+ و 1،3 -ثنائي ميثيل ميدازوليوم [DMIM]+، بدقة من وجهة نظر حسابية. بالإضافة إلى ذلك، تم أيضًا أخذ الأنيون فوق الجزيئي المرتبط بالهالوجين، [C6F13-I ∙ ∙∙ I ∙ ∙ ∙ I ∙ ∙ ∙ I - C6F13]- في الاعتبار للمقارنة. على عكس تلك الموجودة في أيونات البولي هاليد العارية، فإن تفاعلات الهالوجين والهالوجين في الأزواج الأيونية لـ ILs التي تم التحقيق فيها غير متماثلة إلى حد ما بسبب التفاعلات بين الكاتيونات والأنيونات. بشكل عام، هناك فئتان من روابط الهالوجين في أزواج أيونية: فئة واحدة ذات مسافات X أطول وطاقات رابطة أصغر يمكن التعرف عليها على أنها روابط هالوجين قوية، في حين أن الفئة الأخرى ذات المسافات الأقصر وطاقات رابطة أكبر بكثير تظهر قوة معززة بشكل كبير.

Translated Description (French)

Ces dernières années ont vu de nombreuses applications spécifiques des liquides ioniques polyhalogénés (IL) tels que les solvants oxydants pour les métaux et les alliages, les fluides d'immersion pour la minéralogie optique et les composants électrolytiques pour les cellules solaires sensibilisées aux colorants. Dans ce travail, les interactions interhalogénées dans un ensemble de polyhalogénures IL composés d'anions polyhalogénures, [X3]−, [X5]− et [X7]− (X = I ou Br), avec deux cations typiques, le tétraméthylammonium [NMe4]+ et le 1,3-diméthylimidazolium [DMIM]+, ont été étudiées en profondeur d'un point de vue computationnel. De plus, un anion supramoléculaire lié à un halogène, [C6F13-I∙∙ ∙ I ∙∙I-C6F13]−, a également été pris en compte pour la comparaison. Contrairement à celles des ions polyhalogénures nus, les interactions halogène-halogène dans les paires ioniques pour les IL étudiés sont quelque peu asymétriques causées par les interactions entre les cations et les anions. En général, il existe deux classes de liaisons interhalogènes dans les paires ioniques : une classe avec des distances X∙∙X plus longues et des énergies de liaison plus petites peut être reconnue comme des liaisons halogènes fortes, tandis que l'autre avec des distances plus courtes et des énergies de liaison beaucoup plus grandes présente une résistance significativement améliorée.

Translated Description (Spanish)

En los últimos años se han visto muchas aplicaciones específicas de líquidos iónicos de polihaluro (IL), como disolventes oxidantes para metales y aleaciones, fluidos de inmersión para mineralogía óptica y componentes electrolíticos para células solares sensibilizadas con colorantes. En este trabajo, las interacciones interhalógenas en un conjunto de IL de polihaluro compuestas por aniones polihaluro, [X3]−, [X5]− y [X7]− (X = I o Br), con dos cationes típicos, tetrametilamonio [NMe4]+ y 1,3-dimetilimidazolio [DMIM]+, se estudiaron a fondo desde un punto de vista computacional. Además, también se tuvo en cuenta un anión supramolecular unido a halógeno, [C6F13-I∙∙I ∙ ∙ ∙ I-C6F13]−, para la comparación. A diferencia de los iones polihaluro desnudos, las interacciones halógeno-halógeno en pares iónicos para los IL investigados son algo asimétricas causadas por las interacciones entre los cationes y los aniones. En general, hay dos clases de enlaces interhalogenados en pares iónicos: una clase con distancias X∙ ∙∙X más largas y energías de enlace más pequeñas puede reconocerse como enlaces halógenos fuertes, mientras que la otra con distancias más cortas y energías de enlace mucho más grandes exhibe una fuerza significativamente mayor.

Files

latest.pdf.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:dc62a2094c8cf7b3c3aa1f551a440ee5
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة حسابية لتفاعلات الهالوجين والهالوجين في السوائل الأيونية متعددة الهاليد
Translated title (French)
Étude informatique des interactions halogène-halogène dans les liquides ioniques polyhalogénés
Translated title (Spanish)
Estudio computacional de las interacciones halógeno-halógeno en líquidos iónicos de polihaluro

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3188203444
DOI
10.1007/s11224-021-01838-3

Is supplement to
https://openalex.org/W771985155 (Other)
https://openalex.org/W4206804725 (Other)
https://openalex.org/W2559460098 (Other)
https://openalex.org/W2244945679 (Other)
https://openalex.org/W2186828972 (Other)
https://openalex.org/W2077583394 (Other)
https://openalex.org/W2054975178 (Other)
https://openalex.org/W2023462680 (Other)
https://openalex.org/W1987918731 (Other)
https://openalex.org/W1970444855 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1600292521
  • https://openalex.org/W1974218143
  • https://openalex.org/W1979125578
  • https://openalex.org/W1987835830
  • https://openalex.org/W1989224265
  • https://openalex.org/W1993077801
  • https://openalex.org/W2005307077
  • https://openalex.org/W2012429772
  • https://openalex.org/W2015010417
  • https://openalex.org/W2016919549
  • https://openalex.org/W2023271753
  • https://openalex.org/W2037673356
  • https://openalex.org/W2050533657
  • https://openalex.org/W2056280482
  • https://openalex.org/W2070827317
  • https://openalex.org/W2076240952
  • https://openalex.org/W2086957099
  • https://openalex.org/W2089439093
  • https://openalex.org/W2090240218
  • https://openalex.org/W2091936707
  • https://openalex.org/W2092157292
  • https://openalex.org/W2093789636
  • https://openalex.org/W2148941593
  • https://openalex.org/W2237528249
  • https://openalex.org/W2298277832
  • https://openalex.org/W2305915863
  • https://openalex.org/W2323318378
  • https://openalex.org/W2605819888
  • https://openalex.org/W2758697569
  • https://openalex.org/W2808922534
  • https://openalex.org/W2905882775
  • https://openalex.org/W2966817584
  • https://openalex.org/W3097767518
  • https://openalex.org/W3119350316
  • https://openalex.org/W3139149427
  • https://openalex.org/W4247076875