XXXVI Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Estudio de las propiedades interfaciales y equilibrio de fases de la mezcla binaria THF+CO2 mediante dinámica molecular

17 jul. 2017 16:00

15m

Aula Químca Orgánica (Facultad Química (USC))

Oral parallel contribution Thermodynamics Thermodynamics

Descripción

Introducción El tetrahidrofurano (THF) es un éter cíclico usado ampliamente en la industria como disolvente. Entre sus diversas aplicaciones, el THF puede ser usado como promotor de hidratos [1,2], produciendo el desplazamiento de la curva de coexistencia del hidrato hacia presiones más accesibles. Un hidrato es un compuesto de inclusión cristalino no estequiométrico formado por una red de moléculas enlazadas mediante puentes de hidrógenos formando huecos, en los cuales compuestos de pequeño tamaño y peso molecular (dióxido de carbono, metano, THF, …) pueden ser encapsulados bajo determinadas condiciones termodinámicas. En este trabajo se ha investigado la habilidad de diferentes modelos de THF para predecir el equilibrio de fases y las propiedades interfaciales de sus mezclas con CO2. Por tanto, este trabajo puede ser considerado como un estudio preliminar para el cálculo del equilibrio de fases de los hidratos de THF y de los hidratos de THF y CO2. Este trabajo se centra en la descripción del comportamiento interfacial de la mezcla THF+CO2 a varias presiones y temperaturas. Para ello se han utilizado simulaciones de dinámica molecular y los resultados obtenidos se han comparado con resultados experimentales y teóricos. La ventaja de usar estos tres métodos complementarios, es que mientras que la teoría y la simulación molecular nos permiten estudiar la fenomenología a un nivel atómico de nuestros sistemas, un nivel no accesible experimentalmente, los resultados experimentales nos permiten comprobar la validez de los modelos usados en simulación molecular y de los resultados teóricos. En este estudio se han determinado las propiedades de equilibrio líquido-vapor y las propiedades interfaciales de la mezcla binaria THF+CO2 mediante la técnica de coexistencia directa. Para ello se han realizado simulaciones de dinámica molecular en el colectivo canónico NVT. El THF ha sido modelado usando la aproximación de átomos unidos. Se han usado dos modelos diferentes, el modelo original flexible de TraPPE [3] y una aproximación rígida y plana de este modelo [4]. Las predicciones del equilibrio de fases y de las propiedades termodinámicas de la mezcla binaria obtenidas mediante simulación molecular han sido comparadas con las predicciones obtenidas mediante el formalisto SAFT-VR (Statistical Associating Theory for potentials of Variable Range)[5] y con resultados experimentales[6]. Agradecemos al MINECO la financiación recibida para realizar este trabajo a través de los proyectos con referencias FIS2013-46920-C2-1-P, FIS2015-68910-P y FIS2015-71749-REDT y a la financiación de FONDECYT (Chile) a través del proyecto con referencia 1150656. También agradecemos a la Universidad de Huelva y a la Junta de Andalucía. Jesús Algaba quiere mostrar también su agradecimiento al Ministerio de Educación, Cultura y Deporte por su contrato FPU (Ref. FPU15/03754). Referencias [1] Larsen, R., Knight, C. A., Sloan, E. D., Fluid Phase Equilib. 150 (1998) 353. [2] Sloan, E. D., Koh, C., Clathrate Hydrates of Natural Gases, 3ª ed., CRC Press: Boca Raton, FL, 2008. [3] S. J. Keasler, S. M. Charan, C. D. Wock, I. G. Economou, J.I. Siepmann, J. Phys. Chem. B. 116 (2012) 11234. [4] J. M. Garrido, J. Algaba, J. M. Míguez, B. Mendiboure, A. I. Moreno-Ventas Bravo, M. M. Piñeiro, F. J. Blas, J. Chem. Phys. 114 (2016) 144702. [5] J. M. Míguez, M. M. Piñeiro, J. Algaba, B. Mendiboure, J. P. Torré, F. J. Blas, J. Phys. Chem. B. 119 (2015) 14288. [6] J. M. Garrido, M. Cartes, A. Mejía, J. Algaba, J. M. Míguez, F. J. Blas, A. I. Moreno-Ventas Bravo, M. M. Piñeiro. J. of Supercritical Fluids. (10.1016/j.supflu.2017.04.008)