Uus uurimus otsis vastust küsimusele kas orgaaniliste soluutide gaas-ioonvedelik jaotuskoefitsient on masinõppe töövahenditega modelleeritav ja ennustatav lähtudes ainooni keemilisest struktuurist
Uko Maran
Ioonsed vedelikud (IV) moodustavad ioonidest koosnevate keemiliste ühendite klassi, neid peetakse orgaanilisteks sooladeks, mida iseloomustab madal sulamistemperatuur. Nendel ainulaadsetel ainetel on märkimisväärsed omadused, sealhulgas erakordselt madal aururõhk, kõrge polaarsus ja suurepärane termiline stabiilsus. Need omadused on toonud kaasa põhjalikud uuringud nende kasulikkuse kohta roheliste lahustite, elektrolüütidena ja mitmesugustes rakendustes keemilises sünteesis, katalüüsis, elektrokeemias, ekstraheerimises, energia salvestamises ja eraldamise keemias, kus erinevad segunemis- ja jaotusinteraktsioonid IV-destes mängivad olulist rolli. Meie äsja ilmunud teadusartikkel kirjeldab põhjalikku uuringut kus vaadeldakse IV anioonse struktuuri mõju orgaaniliste lahustunud ainete gaasi-ioonse vedeliku jaotusteguritele (log K) kolmes IV-s. Kui esmane eesmärk oli uurida, kas IV-i aniooni komponendi molekulaarstruktuuri ja log K vahel on seos, siis lisaks uuriti, kas sõltuvuse valitud aniooni molekulaarsed deskriptorid kodeerivad võimalikke molekulaarseid interaktsioone segunemisel ja jaotumisel IV-s. Uurimistöö hõlmas eksperimentaalsete log K väärtuste andmeseeriate koostamist, kus katiooni komponent on konstantne. Sellised tüüpilised andmeseeriad saadi kolme lahustunud aine – benseeni, tsükloheksaani ja metanooli – seeriale kolmes IV-s kus metüülimidasoolium oli konstantseks katioonseks komponendiks. Kasutades masinõppe tehnikatega täiustatud multi-lineaarse regressiooni tuletamise töövoogu, kvantifitseeriti ja modelleeriti edukalt seos anioonsete struktuuride ja log K väärtuste vahel. Aniooni struktuuri kirjeldavad süstemaatiliselt valitud molekulaarsed tunnused näitavad, et metanooli puhul on log K tugevas sõltuvuses vesiniksidemetest ja Coulombi-dipolaarsetest interaktsioonidest anioonikomponendiga, benseeni ja tsükloheksaani puhul on aga domineerivad anioon komponendi dispersioonijõud. Hälbivate väärtuste analüüs ja andmete tõlgendamine rõhutavad vajadust ulatuslike eksperimentaalsete andmete järele. Tulemused kinnitavad esialgset hüpoteesi ja annavad väärtuslikku teavet anioonse komponendi struktuuri rolli kohta orgaaniliste lahustunud ainete jaotus käitumise määramisel. Need teadmised on olulised spetsiifiliste rakenduste jaoks mõeldud IV-de kavandamisel ja optimeerimisel. Uuring pakub ka kasulikku teavet molekulaarsete interaktsioonide kohta, mis toimuvad IV-i ja orgaaniliste lisandite piirpindadel keerukates kondenseeritud keskkondades, nagu mitme-komponentsetes elektrolüütide lahustes, mida kasutatakse näiteks energiasalvestuse rakendustes.
Artikkel: https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c02628
FAIR andmed ja mudelid: http://dx.doi.org/10.15152/QDB.264
