Excess molar volumes and enthalpies of (2-propanol + glymes) liquid mixtures: measurements and interpretation of the results

Abstract

En este trabajo se realizó un estudio de las propiedades termodinámicas de las mezclas líquidas de (2-propanol + glyme). Se han determinado experimentalmente los volúmenes molares de exceso (𝑉�mE) y las entalpías molares de exceso (𝐻�mE) a diferentes condiciones experimentales. Se utilizó un sistema test para el densímetro y el calorímetro con el fin de confirmar la calibración del aparato experimental, asegurando mediciones precisas. Los resultados mostraron un buen acuerdo con los valores de la literatura para el sistema de prueba (ciclohexano + benceno). Se midieron los volúmenes molares de exceso a temperaturas T = (293.15, 298.15 y 303.15) K, y se calculó la derivada del volumen de exceso con respecto a la temperatura a presión constante (𝜕�𝑉�mE/𝜕�𝑇�)𝑝�. Además, se determinaron las entalpías molares de exceso a la temperatura T = 298.15 K y presión ambiente para todo el rango de fracciones molares. Las propiedades molares de exceso se ajustaron a los polinomios de Redlich-Kister, permitiendo un análisis de los coeficientes obtenidos. El estudio interpretó las propiedades de exceso correspondientes a los volúmenes molares, las entalpías molares, las energías internas molares a volumen constante (𝑈�m,VE) y las capacidades caloríficas isobáricas molares (𝐶�p,mE) en términos de interacciones moleculares y efectos estructurales en las mezclas líquidas. Se encontró que los valores de 𝐻�mE y 𝑈�m,VE son grandes y positivos debido a la ruptura de interacciones que aumentan con el tamaño del glyme. Los valores de 𝑉�mE fueron o bien pequeños y positivos o bien negativos, atribuidos a fuertes efectos estructurales que superan las contribuciones interaccionales positivas de la ruptura de interacciones entre moléculas iguales. Reemplazar 2-propanol con 1-propanol resultó en valores menores tanto para 𝐻�mE como para 𝑉�mE, debido a la ruptura más efectiva de la autoasociación en 2-propanol y a interacciones más fuertes alkanol-glyme en 1-propanol. Las conclusiones se respaldaron además con estimaciones de la contribución negativa a 𝐻�mE por la formación de interacciones entre moléculas diferentes (Δ𝐻�OH−O). En conclusión, este estudio proporciona nuevos conocimientos empíricos sobre las propiedades termodinámicas de las mezclas de (2-propanol + glyme), contribuyendo a la discusión tanto con nuevas medidas como con datos de la literatura, mejorando la comprensión de las interacciones moleculares y los efectos estructurales en estos sistemas