Thermophysical properties, interactions and structure in organic liquid mixtures including polar and/or associated compounds: N, N-dialkylamides, amines, 1-alkanols, ketones and organic carbonates

Abstract

Una forma de aproximarse al estudio de moléculas orgánicas de gran complejidad, tales como proteínas o aminoácidos, es la investigación de moléculas orgánicas pequeñas cuyos grupos funcionales son similares a aquellos presentes en dichas moléculas. En este contexto, el estudio físico y químico sistemático de mezclas que las contienen en términos de propiedades termodinámicas, dieléctricas o de transporte es necesario para comprender adecuadamente su comportamiento colectivo. Dicho estudio sistemático permite al mismo tiempo elaborar modelos teóricos que se ajusten a las características físicas y comprobar la eficacia de otros ya existentes. Este tipo de estudios, además de su importancia desde el punto de vista fundamental, también es útil desde el punto de vista práctico, ya que los datos experimentales obtenidos y los modelos desarrollados son empleados por la industria. En este trabajo se estudian experimental y teóricamente mezclas líquidas de los tipos: i) N,N-dialquilamida (N,N-dimetilformamida o N,N-dimetilacetamida) + amina (butan-1-amina, hexan-1-amina, N-propilpropan-1-amina, N-butilbutan-1-amina o anilina); y ii) 1-alcanol (metanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol o 1-heptanol) + amina (hexan-1-amina, N-propilpropan-1-amina o N,N,N-trietilamina). En concreto, se determinan experimentalmente propiedades calorimétricas, volumétricas, refractivas o dieléctricas de dichas mezclas, y se estudian teóricamente por medio del modelo de Flory, el modelo ERAS y el modelo de Kirkwood-Fröhlich. También se lleva a cabo una revisión cuidadosa del modelo de Kirkwood-Fröhlich y sus distintas extensiones a sistemas pluricomponentes. Además, se estudian efectos orientacionales por medio de datos experimentales, el modelo de Flory y el formalismo del factor de estructura concentración-concentración en mezclas líquidas de los tipos: i) alcanona, alcanal o dialquil carbonato + alcano y alcanona + alcanona o dialquil carbonato; y ii) carbonatos orgánicos + alcanos o 1-alcanoles. Complementariamente, se mide la entalpía de disolución del dióxido de azufre y del monóxido de nitrógeno en agua, y se evalúa la validez de un modelo teórico presente en la literatura del proceso de disolución del dióxido de azufre en agua. En consecuencia, la presente Tesis Doctoral presenta contribuciones que amplían el conocimiento experimental y teórico existente en el campo de la Termodinámica de Mezclas y Disoluciones.