cis-C17H33COOH / Ni(111) : Estudio computacional

S. SIMONETTI; S. ULACCO

Congreso; Congreso Latinoamericano de Ingeniería y Ciencias Aplicadas; 2012

En la actualidad, el desarrollo empírico de materiales catalíticos para la industria alimenticia implica un extensivo y costoso esfuerzo experimental de prueba y error, y por otro lado, el sistema resultante es muy difícil de caracterizar a nivel microscópico. En consecuencia, los mecanismos de la adsorción y de la reacción química subyacente permanecen poco claros y no son comprendidos a un nivel fundamental. En este contexto, el modelado computacional aparece como una herramienta sumamente útil para explicar las bases físicas y químicas de las reacciones catalíticas a nivel microscópico en planos cristalinos definidos y predecir alternativas viables económicamente, un aspecto importante de la producción de los alimentos.   El  catalizador metálico más utilizado para la hidrogenación de aceites vegetales es el níquel, debido a su alta actividad, selectividad, bajo costo y fácil extracción después de la reacción (Jang,  y et. al., 2005; Liang y et. al., 2011). Estudios han mostrado que los ácidos grasos trans tendrían implicaciones adversas para la salud. Desde el 1 de enero de 2006, the Food and Drug Administration (FDA) determinó que las etiquetas de nutrición para todos los alimentos convencionales y suplementos deben indicar el contenido de ácidos grasos trans (FDA, 2006). Desde entonces, más estudios son necesarios para satisfacer las nuevas especificaciones de una menor concentración del isómero trans en favor de la del isómero cis.El objetivo del presente trabajo es estudiar la adsorción del ácido cis-oleico sobre la superficie Ni(111) del catalizador. Para ello modelamos el sistema y realizamos cálculos computacionales utilizando el método de Superposición Atómica y Deslocalización Electrónica (Landrum, 2004). Los resultados muestran una fuerte interacción entre ácido cis-oleico y la superficie metálica. El doble enlace carbono-carbono localizado encima de la posición tri-coordinada con simetría octaédrica (3CO), a 1.1 Å de la superficie Ni(111), se ha identificado como la posición energéticamente más favorable para la molécula. Los enlaces Ni-Ni, C=C y C-C que participan en la interacción molécula-superficie, se debilitan luego de la adsorción. Encontramos que los orbitales Ni 5dz2  y Ni 5dyz  juegan un papel importante en la interacción con los orbitales C 2px y C 2pz; al igual que los orbitales Ni 6px y Ni 6pz. Se observa, además, una interacción Ni-H (H enlazados a C=C) de pequeña magnitud, que facilita la posterior hidrogenación del doble enlace.