LA CONSTANTE DE PARTICIÓN DE MEZCLAS BINARIAS PARA DESCRIBIR EL EQUILIBRIO ENTRE FASES EXTENDIDAS Y CONFINADAS

Resumen

Introducción

Una posible consecuencia del confinamiento en la nanoescala es la segregación parcial de los componentes de una solución. Por ello, se ha propuesto el confinamiento en materiales nanoporosos (NPM) como posible metodología en tecnologías de separación de mezclas. Sin embargo, no existe una descripción termodinámica cuantitativa que permita la predicción de las capacidades de segregación en función de las características de la solución y del material. En el presente trabajo se apunta a cubrir esta vacante, aportando un tratamiento termodinámico para el cálculo del coeficiente de partición en confinamiento. 

Resultados

Se combinó el modelo de adsorción multicapa para mezclas binarias[1] con la ecuación de Young, se analizó el comportamiento en los extremos de composición de la mezcla encontrándose un escalado lineal entre el coeficiente de partición ln[S] y la siguiente funcionalidad σ*A;lvcos(θ*A)-σ*B;lvcos(θ*B) donde σ*X es la tensión superficial de los componentes puros y θ*X sus ángulos de contacto con el material de interés. Para el caso del confinamiento en un poro cilíndrico se desarrolló un modelo que permite predecir la constante de partición K en función del radio del poro, con una funcionalidad del tipo ecuación de Kelvin. Se desarrolló un campo de fuerza de grano grueso de metanol compatible con el modelo de agua mW[2] para testear las predicciones de los dos modelos anteriores. Este campo de fuerza reproduce la tensión superficial del metanol dentro de un 5% de error y ΔHmix metanol-agua dentro de un 10% mejor que otros modelos atomísticos.

Conclusiones

Concluimos que la tensión superficial líquido-vapor y el ángulo de contacto de las sustancias puras pueden usarse para predecir la capacidad de separación de un material particular para una mezcla dada en un grado semicuantitativo. Es posible utilizar una ecuación de tipo Kelvin para relacionar el coeficiente de partición con el radio de un poro cilíndrico, el ángulo de contacto y las tensiones superficiales líquido-vapor de los constituyentes. 

Referencias

[1] Gritti, F. et al.  J. Chromatogr. A 2007, 1155, 85−99. 

[2]Molinero, V. et al. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4008−4016.