INQUIMAE   12526
INSTITUTO DE QUIMICA, FISICA DE LOS MATERIALES, MEDIOAMBIENTE Y ENERGIA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Conductividad de protones en mezclas acetona-agua
Autor/es:
R. SEMINO; M. P. LONGINOTTI
Lugar:
Rosario
Reunión:
Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013
Institución organizadora:
Asociación argentina de Investigación Fisicoquímica
Resumen:
Introducción: El transporte de protones en agua implica un mecanismo singular postulado por Grotthuss 200 años atrás [1], en el cual el protón salta de una molécula de agua a la siguiente (mecanismo de hopping). Este mecanismo implica la ruptura de una unión O-H de una molécula de agua y la formación de una nueva unión en la molécula siguiente. El agregado de un co-solvente no acuoso involucra la ruptura de la red de uniones hidrógeno del agua. Solventes orgánicos como el acetonitrilo, el dimetilsulfóxido o la acetona forman soluciones homogéneas en todo el rango de composiciones. Por lo tanto, representan sistemas ideales para estudiar los cambios producidos en la red tridimensional de uniones hidrógeno al variar la composición de la mezcla. Gileadi y Kirowa-Eisner [2] estudiaron el transporte de protones en mezclas acetonitrilo-agua y observaron que el mecanismo de Grotthuss domina el transporte de protones para mezclas con composiciones con xw (fracción molar de agua) > 0.25. Por otro lado, Semino y Laría [3] analizaron la movilidad del protón en mezclas acetonaagua utilizando simulaciones de dinámica molecular y observaron una región de transición a alrededor de xw = 0.8, donde varían en forma cuantitativa la velocidad de transferencia y la difusión del protón. Esta concentración coincide con la región donde los volúmenes ocupados por ambos componentes de la mezcla son similares. Objetivos: Estudiar la contribución del mecanismo de Grotthuss a la conductividad del protón en mezclas acetona-agua en un amplio intervalo de concentraciones (desde xw = 0.05 a xw=1). Para ello se analiza la relación de las conductividades molares a dilución infinita del HCl respecto del LiCl. Resultados: Se estudió la conductividad del HCl y del LiCl para soluciones acuosas de acetona en un intervalo de composiciones que va desde xw = 0.05 hasta agua pura. Se analizó la dependencia de la conductividad molar con la concentración en un intervalo de concentraciones entre 10-5 M a 10-2M. A partir de estas medidas se obtuvieron los valores de la conductividad molar a dilución infinita (L0) y la constante de asociación iónica. Los resultados indican que a altas concentraciones de acetona la relación L0 HCl/L0 LiCl es aproximadamente igual a uno, aumentando este valor con el contenido de agua en la mezcla, lo cual indica la importancia del mecanismo de conducción por saltos o Grotthuss para el protón. Conclusiones: Este trabajo complementa los resultados obtenidos por simulaciones de dinámica molecular por Semino y Laría [3] y permitió analizar una región de concentraciones con xw ≤ 0.2, que no había sido analizada en las simulaciones de dinámica molecular ya que para dichas soluciones la protonación de la acetona puede jugar un rol importante y en las simulaciones no se incluyeron estados adiabáticos correspondientes a la acetona protonada. [1] C.T.D. von Grotthuss, Ann. Chim. LVIII (1806) 54. [2] E. Gileadi y E. Kirowa-Eisner, Electrochim. Acta 51 (2006), 6003. [3] R. Semino y D. Laría. J. Chem. Phys. 136 (2012), 194503