"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF5800
ETF5800 (ETF5800) "Kvantitatiivsed kooskõlalised happelisuse ja aluselisuse skaalad keskmise ja madala polaarsusega lahustites ja gaasifaasis (1.01.2004−31.12.2007)", Ivo Leito, Tartu Ülikool, Füüsika-keemiateaduskond.
ETF5800
Kvantitatiivsed kooskõlalised happelisuse ja aluselisuse skaalad keskmise ja madala polaarsusega lahustites ja gaasifaasis
Quantitative Self-Consistent Acidity and Basicity Scales in Medium to Low Polarity Solvents and Gas Phase
1.01.2004
31.12.2007
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnikaT411 Radiofarmaatsiatehnoloogia 2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).100,0
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikool, Füüsika-keemiateaduskondkoordinaator01.01.2004−31.12.2007
PerioodSumma
01.01.2004−31.12.2004200 000,00 EEK (12 782,33 EUR)
01.01.2005−31.12.2005188 235,29 EEK (12 030,43 EUR)
01.01.2006−31.12.2006192 000,00 EEK (12 271,04 EUR)
01.01.2007−31.12.2007192 000,00 EEK (12 271,04 EUR)
49 354,84 EUR

Vesilahustes võib olemasolevat kvantitatiivset infot ainete happeliste ja aluseliste omaduste kohta (väljendatuna pKa väärtustena) lugeda piisavalt mahukaks ning usaldusväärseks. Samas on vähepolaarsetes keskkondades ja gaasifaasis hulgaliselt lahendamata probleeme. Paljudes lahustites on pKa väärtused määratud vaid väga piiratud hulga ainete jaoks, sageli on vaid suhtelised pKa väärtused teada. Ülitugevate hapete ja aluste kohta on andmeid ebapiisavalt ja olemasolevad on sageli ebausaldusväärsed. Projekti põhieesmärgiks on saavutada olukord, kus usaldusväärsed kooskõlalised laia pKa väärtuste ulatusega (u 15-30 suurusjärku, olenevalt lahustist) happelisuse ja aluselisuse skaalad oleksid olemas erinevate omadustega keskkondades, millede polaarsused ulatuvad veest gaasifaasini. Keskkondadest tulevad uurimisele aineklassid: alkaanid, halogeenitud süsivesinikud, estrid, eetrid, atsetonitriil ja ioonsed vedelikud. Mõnedel juhtudel tuleb skaala luua praktiliselt nullist. Mittepolaarsetes keskkondades on ioonsete osakeste olek (vabad ioonid, erinevat sorti ioonpaarid, jne) ja omavaheline vastasmõju oluliseks uurimisobjektiks kuna ta vahetult mõjub saadavatele pKa (või pKip) väärtustele. Superhapped ja -alused initsieerivad lahustes kõrvalprotsesse, mis samuti on ebapiisavalt uuritud. Ka need probleemid tulevad uurimisele. Kavas on kasutada erinevaid meetodeid: meie poolt eelnevalt välja arendatud UV-Vis spektrofotomeetriline meetod pKa määramiseks ja FT-ICR spektroskoopia gaasifaasiliste mõõtmiste jaoks on põhilised. Neid meetodeid hakkavad toetama konduktomeetria, potentsiomeetria, FT-IR spektroskoopia, FT-NMR spektroskoopia, GC-MS ja LC-MS. Töö tulemusel loodav skaalade kollektsioon saab olema väga kasulik tööriist ainete omaduste ja mitmesugustes rakendustes kasutusvõimaluste ennustamisel (orgaaniline süntees, keemiline tehnoloogia, elektrokeemilised vooluallikad jne) ning annab korraliku baasi edasisteks happe-aluse tasakaalude uuringuteks nendes keskkondades.
In water the quantitative data on acid-base properties (pKa values) of compounds is rather abundant and can generally be regarded as reliable. There are, however, a host of unsolved problems and challenges in less polar media and gas phase. In many solvents pKa values are available only for very limited number of compounds, in many cases only relative pKa values are available. Quantitative data for acids and bases with extreme strength (which are the most important and interesting in practice) are often unavailable or are very unreliable. The main goal of the project is situation where reliable quantitative self-consistent acidity and basicity scales having wide pKa range (ca 15-30 orders of magnitude, depending on solvent) exist in a reasonably wide selection of media with polarities ranging from water to the gas phase. Solvents from classes alkanes, halogenated hydrocarbons, ethers, esters, acetonitrile, liquid salts will be used. In some cases (liquid salts, halogenated hydrocarbons) the scale has to be created almost from zero. The problems of the actual state of the ionic species in the solutions and their interactions is an important issue in nonpolar media, having direct relevance to the reliability of the obtained pKa (or pKip) values. Extreme acidities and basicities invoke various side processes that have been studied clearly insufficiently. All these issues will also be tackled. A combination of methods and experimental techniques will be used: the previously developed by us spectrophotometric method of pKa determination, FT ICR for gas-phase measurements. These methods will be helped by conductometry, potentiometry, FT IR spectroscopy, GC-MS and LC-MS. The resulting collection of acidity and basicity scales will be a very useful tool in predicting properties, reactivity, solvation effects and applicability of various compounds in a great variety of different applications (organic synthesis, chemical technology, electrochemical power sources, etc) and form solid basis for further acid-base equilibria measurements in the respective solvents.