Arvestades hiljuti USAs välja antud raamatut „Ioonsed vedelikud keemilises analüüsis", originaalpealkirjaga „Ionic Liquids in Chemical Analysis", on toatemperatuuril vedelate soolade uurimine muutunud keemias lausa moeasjaks. Milleks see mood hea on?
Vastab raamatu koostaja ja toimetaja,
Tallinna Tehnikaülikooli juhtivteadur
Mihkel Koel
Tänapäeval pole vist keemikut, kes ei teaks terminit ioonne vedelik, aga siiski vähesed seostavad seda vedelas olekus soolaga. Tavalist lauasoola on raske ette kujutada vedelana, igal juhul läheb sulatamiseks vaja rohkem kui 800kraadist temperatuuri ning orgaanilist keemiat säärastel temperatuuridel ei tehta.
20. sajandi algul leidis Läti päritolu keemik Paul Walden (1863-1957), et teatud orgaanilised soolad, täpsemalt alküülammooniumsoolad, on vedelad ka madalatel temperatuuridel. Näiteks esimese tema kirjeldatud etüülammooniumnitraadi sulamistemperatuur on vaid 12 ºC. Ometi takistas niisuguste soolade laiemat kasutamist nende keemiline ebastabiilsus. Kuigi suhteliselt inertsed vedelad alküülimidasooliumsoolad avastati juba 20 aastat tagasi, hakkasid keemikud-orgaanikud alles hiljuti selliste uut tüüpi normaaltingimustel vedela keskkonna vastu huvi tundma. Neid veetlesid taolised vedelikud kui mittelenduvad lahustid ja nende võime lahustada katalüsaatoritena ja värvainetena kasutatavaid metall-orgaanilisi ühendeid. Pealegi said sünteetikud lisaks olemasolevatele uut tüüpi reaktsioonikeskkonna, polümeerikeemikud lahusti tselluloosi lahustamiseks, elektrokeemikud võimaluse eksootiliste metallide sadestamiseks ning analüütikud uued lahustid metallide ainesegust eraldamiseks. Pole siis ime, et toatemperatuuril vedelate soolade ehk ioonsete vedelike - see laiemalt levinud nimetus väljendab vedeliku koosnemist ainult ioonidest - uurimine ja kasutamine on muutunud tänapäeva keemias lausa moeasjaks ning vastavaid uudiseid leiab igast teadusajakirjast. Eriti atraktiivseks teeb töötamise sääraste vedelikega asjaolu, et neid on võimalik valmistada „tellimise peale" - nõutavate vajalike füüsikalis-keemiliste omadustega.
Ka Tallinna Tehnikaülikooli keemiainstituudi analüütilise keemia õppetooli juures uuritakse uudsete soolade kasutamist mitmesuguste analüütiliste lahutusmetoodite, põhiliselt kromatograafia ja elektroforeesi täiustamiseks, sest need soolad segunevad väga hästi mitmesuguste orgaaniliste lahustitega, nagu alkoholid, atsetoon jms. Samaaegselt uuritakse meie laboris, kuidas leida kõige sobivamaid meetodeid ioonsete vedelike omaduste kirjeldamiseks ja võrdlemiseks keemias kasutatavate klassikaliste lahustitega.
Tähelepanuväärseid tulemusi on saadud elektromigratsiooniliste (selle üheks näiteks ongi elektroforees, kus laetud kolloidosakesed liiguvad elektrolüüdis elektrivälja mõjul katoodile või anoodile) meetodite arendamisel. Meie töörühm on üks esimesi maailmas, kus kasutati just alküülimidasooliumsooli mittevesikeskkonnalises kapillaarelektroforeesis. Ülimalt lihtsad lahutuskeskkonnaks olevad taustelektrolüüdid - näiteks lisanditeta soola lahus atsetoonis - võimaldavad lühikese ajaga lahutada täielikult osisteks bioloogiliselt aktiivsete ainete keerulisi segusid, milleks võivad olla näiteks taimeekstraktides sisalduvad polüfenoolid. Praegu otsitakse samasuguseid rakendusi keemilise analüüsi mikrokiipide jaoks, kus töötava elemendi suurust mõõdetakse juba nanomeetrites. Meie töörühma noored kolleegid on ette võtnud veel uurimistöö vedelate soolade kasutamiseks massispektromeetrias bioloogiliselt aktiivsete molekulide määramisel, et kasutada ära ioonsete vedelike võime mitte lenduda vaakumis ning neelata sobivat ultraviolettkiirgust, mida vajatakse algosakeste ergastamiseks ja avastamiseks.
Tallinna Tehnikaülikooli keemikute juhtimisel kokku pandud raamat ongi esimene kokkuvõte ioonsete vedelike rakenduste otsimisest keemilises analüüsis. Raamatu peatükid on kirjutanud maailma selle ala juhtivad eriteadlased. Kasutades ära ioonsete vedelike sobivaid elektrilisi omadusi, loodetakse edusamme energia salvestite, superkondensaatorite ja kütuseelementide arendamisel. Selles valdkonnas teeb TTÜ keemiainstituudi labor koostööd Helsingi Ülikooli teadlastega, et leida sobiv ioonne vedelik ja tehnika kütuselementide membraanide uuendamisel.
Kokkuvõtteks võib öelda, et toatemperatuuril vedelate soolade näol on keemikud saanud oma käsutusse mitmekesise ja paindliku ainete klassi, millele otsitakse tõhusaid rakendusi nii laborites kui ka tööstuses. Ja mitte ainult keemias, vaid ka mujal, näiteks astronoomias. Üks säärane näide on avaldatud alles eelmises, 2008. aasta novembrikuu Horisondis, kus juttu ülisuure vedela peegliga teleskoobi rajamisest Kuule.
LOE VEEL
- Ionic Liquids in Chemical Analysis. Boca Raton, FL: CRC Press/Taylor & Francis. 2009.
- Ülisuur vedela peegliga teleskoop Kuul. Horisont 6/2008.
