DINAMICA MOLECULAR DE SOLUCIONES ACUOSAS DE CLORURO DE SODIO EN EL REGIMEN SOBREENFRIADO

M.P LONGINOTTI; M. CARIGNANO; I. SZLEIFER; H. R. CORTI

CORDOBA

Congreso; XVII CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUIMICA Y QUIMICA INORGANICA; 2011

ASOCIACION ARGENTINA DE INVESTIGACION FISICOQUIMICA

Introducción. Entre la temperatura de nucleación homogénea, Th= 235 K, y la temperatura de transición vítrea, Tg »136 K, no es posible acceder experimentalmente a las propiedades del agua. Esta zona, conocida como ¨no man´s land¨, ha sido muy estudiada utilizando herramientas de simulación computacional.Las anomalías del agua en la región sobreenfriada (235-273 K) han motivado la hipótesis de la existencia de un punto crítico líquido-líquido [1]. A pesar del la importancia práctica de las soluciones acuosas conteniendo solutos iónicos, el efecto de sales sobre las propiedades anómalas del agua ha sido escasamente estudiado.Objetivos. Analizar la influencia de los iones en las anomalías del agua en la región sobreenfriada.Resultados. En este trabajo se estudiaron las propiedades termodinámicas y dinámicas del agua pura y de soluciones acuosas de NaCl (0.19, 0.65 y 1.33 mol.kg-1) mediante simulaciones de dinámica molecular. Se utilizó el modelo de agua TIP5P/E [2] que da valores más cercanos a los experimentales para las temperaturas de fusión y de máxima densidad que otros modelos de agua. Para los iones se utilizaron parámetros de Lennard-Jones recientemente informados para este modelo de agua por Gladich et. al. [3].Los resultados muestran la existencia de un máximo en la capacidad calorífica de la solución cuya magnitud disminuye y se corre hacia menores temperaturas con un aumento en la concentración de NaCl. Tomando una temperatura reducida, definida como T/T(Cp max), se puede observar un comportamiento general para todas las soluciones estudiadas. A T/T(Cp max) » 1.13 la densidad de todas las soluciones pasa por un máximo. En la región sobreenfriada a T/T(Cp max) » 0.96 se observa un cambio en la pendiente de la densidad en función de la temperatura. A esta temperatura reducida, la dependencia del número de uniones hidrógeno con la temperatura varía notablemente y la difusión del agua cambia de un comportamiento no Arrhenius a uno tipo Arrhenius.Conclusiones. Los resultados obtenidos en este trabajo indican un corrimiento en el máximo observado en la capacidad calorífica de la solución por agregado de sal. Si consideramos válida la hipótesis de la transición líquido-líquido esto indicaría que mediante el agregado de sal menores temperaturas son necesarias para pasar de un líquido de alta densidad a uno de baja densidad. Se observó la existencia de un comportamiento general en las soluciones iónicas estudiadas, donde las anomalías en el régimen sobreenfriado son iguales para todas ellas a un valor de temperatura reducida T/T(Cp max) constante.Referencias.1.P. H. Poole, F. Sciortino, U. Essmann, y H. E. Stanley, Nature 360, 324 (1992).2. S. W. Rick, J. Chem. Phys. 120, 6085 (2004).3. I. Gladich, P. Shepson, I. Szleifer, y M. Carignano, Chem. Phys. Lett. 489, 113 (2010).