X-ray absorption spectroscopy (XAS) has been used to unveil the bromide ion local coordination structure in 1-alkyl-3-methylimidazolium bromide [Cnmim]Br ionic liquids (ILs) with different alkyl chains. The XAS spectrum of 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide has been found to be different from those of the other members of the series, from the butyl to the decyl derivatives, that have all identical XAS spectra. This result indicates that starting from 1-buthyl-3-methylimidazolium bromide the local molecular arrangement around the bromide anion is the same independently from the length of the alkyl chain, and that the imidazolium head groups in the liquid ILs with long alkyl chains assume locally the same orientation as in the [C4mim]Br crystal. With this study we show that the XAS technique is an effective direct tool for unveiling the local structural arrangements around selected atoms in ILs.

1.
P.
Wasserscheid
and
T.
Welton
,
Ionic Liquids in Synthesis
(
Wiley-VCH
,
Weinheim
,
2008
).
2.
A.
Stark
and
K. R.
Seddon
, “
Ionic liquids
” in
Kirk-Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology
, edited by
A.
Seidel
, 5th ed. (
Wiley
,
Hoboken, New Jersey
,
2007
), Vol.
26
, pp.
836
920
.
3.
M.
Freemantle
,
An Introduction to Ionic Liquids
(
RSC
,
Cambridge, UK
,
2009
) p.
281
.
4.
N. V.
Plechkova
and
K. R.
Seddon
,
Chem. Soc. Rev.
37
,
123
(
2008
).
5.
H.
Weingartner
,
Angew. Chem.
47
,
654
(
2008
).
6.
H.
Tokuda
,
K.
Hayamizu
,
K.
Ishii
,
Md. A. B.
Hasan Susan
, and
M.
Watanabe
,
J. Phys. Chem. B
109
,
6103
(
2005
).
7.
Do.
Xiao
,
L. G.
Hines
,
S.
Li
,
R. A.
Bartsch
, and
E. L.
Quitevis
,
J. Phys. Chem. B
113
,
6426
(
2009
).
8.
A.
Triolo
,
O.
Russina
,
H.-J.
Bleif
, and
E.
Di Cola
,
J. Phys. Chem. B
111
,
4641
(
2007
).
9.
S. G.
Raju
and
S.
Balasubramanian
,
J. Phys. Chem. B
113
,
4799
(
2009
).
10.
I.
Goodchild
,
L.
Collier
,
S. L.
Millar
,
I.
Prokes
,
J. C. D.
Lord
,
C. P.
Butts
,
J.
Bowers
,
J. R.
Webster
, and
R. K.
Heenan
,
J. Colloid. Interface. Sci
307
,
455
(
2007
).
11.
N. A.
Smirnova
,
A. A.
Vanin
,
E. A.
Safonova
,
I. B.
Pukinsky
,
Y. A.
Anufrikov
, and
A. L.
Makarov
,
J. Colloid. Interface Sci.
336
,
793
(
2009
).
12.
M.
Imanari
,
K.
Uchida
,
K.
Miyano
,
H.
Sekib
, and
K.
Nishikawa
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
12
,
2959
(
2010
).
13.
N. E.
Helmer
,
J. S.
Wilkes
,
P. G.
Wahlbeck
, and
W. R. J.
Carper
,
J. Phys. Chem. A
110
,
868
(
2006
).
14.
A.
Triolo
,
A.
Mandanici
,
O.
Russina
,
V.
Rodriguez-Mora
,
M.
Cutroni
,
C.
Hardacre
,
M.
Nieuwenhuyzen
,
H.-J.
Bleif
,
L.
Keller
, and
M. A.
Ramos
,
J. Phys. Chem. B
110
,
21357
(
2006
).
15.
C.
Hardacre
,
J. D.
Holbrey
,
S. E. J.
McMath
,
D. T.
Bowron
, and
A. K.
Soper
,
J. Chem. Phys.
118
,
273
(
2003
).
16.
H.-O.
Hamaguchi
and
R.
Ozawa
,
Advances in Chemical Physics
(
Wiley-VCH
,
Berlin
,
2005
), Vol.
131
, p.
85
.
17.
H.
Ohtaki
and
T.
Radnai
,
Chem. Rev.
93
,
1157
(
1993
).
18.
P.
D’Angelo
,
A.
Di Nola
,
A.
Filipponi
,
N. V.
Pavel
, and
D.
Roccatano
,
J. Chem. Phys.
100
,
985
(
1994
).
19.
H.
Tanida
,
H.
Sakane
, and
I.
Watanabe
,
J. Chem. Soc. Dalton Trans.
15
,
2321
(
1994
).
20.
L.
Campbell
,
J. J.
Rehr
,
G. K.
Schenter
,
M. I.
McCarthy
, and
D.
Dixon
,
J. Synchrotron Radiat.
6
,
310
(
1999
).
21.
R.
Beudert
,
H.
Bertagnolli
, and
M.
Zeller
,
J. Chem. Phys.
106
,
8841
(
1997
).
22.
S. L.
Wallen
,
B. J.
Palmer
,
D. M.
Pfund
,
J. L.
Fulton
,
M.
Newville
,
Y. J.
Ma
, and
E. A.
Stern
,
J. Phys. Chem. A
101
,
9632
(
1997
).
23.
G.
Ferlat
,
A. S.
Miguel
,
J. F.
Jal
,
J. C.
Soetens
,
P. A.
Bopp
,
I.
Daniel
,
S.
Guillot
,
J. L.
Hazemann
, and
R.
Argoud
,
Phys. Rev. B
63
,
134202
(
2001
).
24.
A.
Filipponi
,
S.
De Panfilis
,
C.
Oliva
,
M. A.
Ricci
,
P.
D’Angelo
, and
D. T.
Bowron
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
165505
(
2003
).
25.
D. T.
Bowron
,
J. Phys.: Conf. Ser.
190
,
012022
(
2009
).
26.
G.
Chillemi
,
G.
Mancini
,
N.
Sanna
,
V.
Barone
,
S. D.
Longa
,
M.
Benfatto
,
N. V.
Pavel
, and
P.
D’Angelo
,
J. Am. Chem. Soc.
129
,
5430
(
2007
).
27.
G.
Mancini
,
N.
Sanna
,
V.
Barone
,
V.
Migliorati
,
P.
D’Angelo
, and
G.
Chillemi
,
J. Phys. Chem. B
112
,
4694
(
2008
).
28.
P.
D’Angelo
,
A.
Di Nola
,
M.
Mangoni
, and
N. V.
Pavel
,
J. Chem. Phys.
104
,
1779
(
1996
).
29.
P.
D’Angelo
,
V.
Migliorati
,
G.
Mancini
, and
G.
Chillemi
,
J. Phys. Chem. A
112
,
11833
(
2008
).
30.
31.
K.
Nishikawa
,
S.
Wang
,
H.
Katayanagi
,
S.
Hayashi
,
H.
Hamaguchi
,
Y.
Koga
, and
K.
Tozaki
,
J. Phys. Chem. B
111
,
4894
(
2007
).
32.
A.
Filipponi
and
A.
Di Cicco
,
Phys. Rev. B
52
,
15135
(
1995
).
33.
A.
Filipponi
,
A.
Di Cicco
, and
C. R.
Natoli
,
Phys. Rev. B
52
,
15122
(
1995
).
34.
A.
Elaiwi
,
P. B.
Hitchcock
,
K. R.
Seddon
,
N.
Srinivasan
,
Y.-M.
Tan
,
T.
Welton
, and
J. A.
Zora
,
J. Chem. Soc. Dalton Trans.
1
,
3467
(
1995
).
35.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.3625920 for Figs. 1S to 4S.
36.
J. D.
Holbrey
,
W. M.
Reichert
,
M.
Nieuwenhuyzen
,
S.
Johnston
,
K. R.
Seddon
, and
R. D.
Rogers
,
Chem. Commun.
1
,
1636
(
2003
).
37.
J.
Kutuniva
,
R.
Oilunkaniemi
,
R. S.
Laitinen
,
J.
Asikkala
,
J.
Karkkainen
, and
M. K.
Lajunen
,
Z. Naturforsch
62
,
868
(
2007
).
38.
P.
D’Angelo
,
V.
Migliorati
, and
L.
Guidoni
,
Inorg. Chem.
49
,
4224
(
2010
).
39.
P. J.
Merkling
,
R.
Ayala
,
J. M.
Martinez
,
R. R.
Pappalardo
, and
E. S.
Marcos
,
J. Chem. Phys.
119
,
6647
(
2003
).
40.
J. L.
Fulton
and
M.
Balasubramania
,
J. Am. Chem. Soc.
132
,
12597
(
2010
).
41.
T.
Endo
,
T.
Kato
, and
K.
Nishikawa
,
J. Phys. Chem. B
114
,
9201
(
2010
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.