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Conformaciones moleculares de cadenas de n-alcanos: desde fase gaseosa hasta agua líquida a través de la interfaz

Ezequiel Luis Murina Roberto José Fernández Prini Claudio Pastorino

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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
En la presente Tesis se estudian las conformaciones moleculares de cadenas de n-alcanos en su trayecto desde una fase gaseosa pura hasta el seno de un volumen de agua a través de una interfaz líquido-vapor. Con esta investigación se propone avanzar en la comprensión del comportamiento de los n-alcanos en inmediaciones de tal interfaz, un punto que no ha sido desarrollado con sufiente profundidad en la literatura. Asimismo, en el contexto de efecto hidrofóbico, este trabajo constituye un aporte a la discusión aún abierta sobre las conformaciones adquiridas por los alcanos en el seno del líquido. Se abordó el problema de investigación mediante simulaciones computacionales clásicas, aplicando la técnica de Dinámica Molecular. Fueron estudiados, entre otros, alcanos sencillos como el metano y alcanos de larga cadena de grupos -CH2 como el eicosano. Se computaron propiedades de estructura, orientación molecular y energía libre a través de la interfaz líquido-vapor, en el seno del líquido y en la fase gaseosa pura. A tales fines, debido a la baja solubilidad de los solutos, fue necesario implementar un método de enriquecimiento de la estadística, denominado Umbrella Sampling, en aquellas regiones de alta densidad de moléculas de H2O. El interés en la descripción de un mecanismo de ingreso a través de la interfaz líquido-vapor derivó en una discusión sobre la definición misma de interfaz. Ésta puede describirse, o bien como un plano posicionado donde la densidad de agua decade a la mitad de su valor en el seno del líquido (interfaz de Gibbs), o bien mediante algún criterio que incluya mayor detalle de las inhomogeneidades del medio en esta región. Se implement{o un modelo de interfaz de grano grueso que contempla las fluctuaciones térmicas locales e instantáneas en densidad que experimenta el agua de superficie. Tal modelo implica una actualización de la interfaz en cada paso de la Dinámica Molecular, de modo que la interfaz es instantánea y es posible describir su evolución en el tiempo. Se volvieron a computar varias de las cantidades antes mencionadas en el contexto de esta nueva definición, obteniéndose algunas diferencias relacionadas con el comportamiento de los solutos a tiempos cortos con respecto a los tiempos implicados en la medición. Para el caso de metano como soluto, se logró describir a nivel atómico-molecular un plausible mecanismo de ingreso. Para los demás alcanos estudiados, fue posible determinar las conformaciones moleculares que van adquiriendo los solutos a distintas distancias de la interfaz líquido-vapor, así como también las orientaciones moleculares características con respecto a la misma. A partir del cómuto de la interfaz instantánea antes mencionada, pudo verificarse, para los sistemas estudiados, el efecto de las fluctuaciones térmicas de densidad del agua superficial sobre los perfiles de cantidades medidos a través de la interfaz. Se logró describir los comportamientos de la interfaz instantánea cuando el soluto se encuentra a distancias variables a ella. En todos los casos, a modo de complemento de la información obtenida, se llevó a cabo un exhaustivo análisis visual de las trayectorias de los alcanos y de la interfaz instantánea.
Palabras clave – provistas por el repositorio digital

N-ALCANOS; AGUA; EFECTO HIDROFOBICO; CONFORMACIONES MOLECULARES; INTERFAZ LIQUIDO-VAPOR; INTERFAZ DE GIBBS; INTERFAZ INSTANTANEA; ENERGIA LIBRE; DINAMICA MOLECULAR; UMBRELLA SAMPLING; LINEAR ALKANES; WATER; HYDROPHOBIC EFFECT; DISSOLUTION MECHANISM; LIQUID-VAPOR INTERFACE; GIBBS INTERFACE; INSTANTANEOUS INTERFACE; MOLECULAR CONFORMATIONS; FREE ENERGY; MOLECULAR DYNAMICS

Disponibilidad
Institución detectada Año de publicación Navegá Descargá Solicitá
No requiere 2018 Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) acceso abierto

Información

Tipo de recurso:

tesis

Idiomas de la publicación

  • español castellano

País de edición

Argentina

Fecha de publicación

Información sobre licencias CC

https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/