In this study, using Molecular Dynamics and Monte Carlo simulations, the solubilities of CO2, CH4, O2, N2, H2 and the noble gases in the imidazolium-based ionic liquids [Cnmim][PF6] and [Cnmim][BF4] with n=2,4,6,8 were investigated. Unlike the markedly abnormal solubiliy behavior of strongly soluble gases e. g. CO2 and Xe, the weaker soluble gases show a reverse solubility behavior. In addition, the Henry constants of CO2 in mixtures of [Cnmim][PF6]/water and [Cnmim][BF4]/water with n=2,4 were determined. It is observed that the solubility of CO2 decreases with increasing water content. The solubility of several light hydrocarbons (methane, ethane, ethene, propane, propene) were calculated for the ionic liquids [Cnmim][NTf2], [Cnmim][PF6] and [Cnmim][BF4] with n=2,4,6,8. Using free energy perturbation techniques, the potential parameters of the UA-TraPPE model for the studied hydrocarbons have been modified. With the knowledge of the solvation entropy and enthalpy contribution to the free energy of solvation, a relation was developed, which predicts the temperature behavior of the solubility of different gases over a large temperature range for different ionic liquids from just one data point.
In dieser Arbeit wurden mithilfe von Molekulardynamischer Simulation und Monte Carlo Simulation Löslichkeiten von CO2, CH4, O2, N2, H2 und den Edelgasen in Imidazoleum-basierten Ionischen Flüssigkeiten [Cnmim][PF6] und [Cnmim][BF4] mit n=2,4,6,8 untersucht. Anders, als das markant abnormale Löslichekeitsverhalten der besser löslichen Gase wie z. B. CO2 und Xe, zeigen die weniger löslichen Gase ein inverses Löslichkeitsverhalten. Die Henrykonstante von CO2 in Mischungen von [Cnmim][PF6]/Wasser und [Cnmim][BF4]/Wasser mit n=2,4 wurde bestimmt. Es wird beobachtet das die Löslichkeit von CO2 mit steigendem Wassergehalt sinkt. Die Löslichkeit von verschiedenen leichten Kohlenwasserstoffen (Methan, Ethan, Ethen, Propan, Propen) wurde für die Ionischen Flüssigkeiten [Cnmim][NTf2], [Cnmim][PF6] und [Cnmim][BF4] mit n=2,4,6,8 berechnet. Mithilfe von Störungstheoretisch berechneten Freien Energiedifferenzen wurden die Potenzialparameter des UA-TraPPE Modells für die untersuchten Kohlenwasserstoffe modifiziert. Mit Kenntnis der Verteilung der Lösungsentropie und -enthalpie der freien Lösungsenergie wurde ein Relation entwickelt, die das Temperaturverhalten der Löslichkeit verschiedener Gase über einen großen Temperaturbereich für verschiedene Ionische Flüssigkeiten aus nur einem Datenpunkt vorhersagt.