Análisis de la influencia del orden orientacional sobre las propiedades termofísicas de alcanos linealesestudio experimental y comparación con simulación molecular de monte carlo

Resumo

Se ha abordado en esta tesis el análisis del efecto estructural de orden orientacional sobre las propiedades termofísicas de alcanos lineales, a través del estudio del comportamiento de dichas propiedades en un rango elevado de presiones y temperaturas. Con este fin, se han medido experimentalmente la desnidad, velocidad del sonido, y capacidad calorífica en un rango amplio de presiones (hasta 60 MPa) de varios fluidos. Las moléculas seleccionadas para el estudio han sido el octano, dodecano, hexadecano, y tres isómeros ramificados compuestos por el mismo número de segmentos que estas tres moléculas en cada caso. El objeto del estudio ha sido identificar si las proiedades termofíscias medidas presentan una tendencia regular con el tamaño de la cadena molcular y su comparación para una cadena lineal y otra ramificada. la conclusión del estudio experimental es que es la capacidad calorífica isobárica la única de las propiedades que refleja los efectos de estructura molecular, y su modificación mediante el efecto de orden orientacional, ya que su comportamiento con la tempresaura, presión, longitud de cadena molecular y estructura es análago al mostrado en el pasado por otros autores haciendo uso de datos de mezcla. Entonces, se ha demostrado en este caso como se puede poner de manifiesto este efecto molecular estructural partiendo exclusivamente del estudio del perfil termofísico de un fluido puro. A continuación se ha tratado de identificar este efecto a través de dos modelos teóricos diferentes. En primer lugar, se ha utlizado el modelo de dos estados (TSAM), utlilizado habitualmente para describir las propiedades de compuestos asociativos, y se ha encontrado que la diferencia entre los casos de un fluido evaluarse de forma cualitativamente adecuada bajo esta perspectiva teórica. Por último, se han realizado simulaciones molecualres por el método de Monte Carlo, en el conjunto isotermo-isobárico 8NPT) para las moléculas estudiadas experimentalmente. Se ha empleado un modelo que describe los hidrocarburos como cadenas de segmentos, cada uno de ellos represntando un grupo funcioanl, interaccionadndo a través de un poetncial de tipo Lennard Jones, e incluyendo potenciales intramoleculares angulares. La parametrización usada para este caso se corresponde con el modelo TraPPE. Los resultados muestran una excelente concordancia con los valores de las propiedaes termofísicas experimentales, mostrando que este modelo de cadenas flexibles describe de forma adecuada los efectos de orden orientacional eneste tipo de moléculas, tanto lineales como ramificadas. Este resultado se ha corroborado además usando las simulaciones moleculares para determinar magnitudes estructurales micrsocópicas ocmo el radio degiro molecualr o la distancia entre segmentos en los extremos de molécula. Los resultados obtenidos para estas propiedaes y su tendencia son coincidentes con el comportamiento revelado por los valores experimentales de las propiedades termofísicas presentadas, con lo cual las conclusiones presentadas sobre el efecto del orden orientacional se confirma usando información tanto sobre propiedades macroscópicas como microscópicas.