Transiciones de fase de soluciones acuosas en sílica mesoporosa

MA. PAULA LONGINOTTI; M.F. MAZZOBRE; CHRISTINA MITTERDORFER; THOMAS LOERTING; HORACIO R. CORTI

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Asociación argentina de investigación fisicoquímica

El estudio del equilibrio de fases en poros de dimensiones nanométricas resulta de gran interés para diversas áreas de ciencias básicas y aplicadas. A pesar de que se han publicado muchos resultados sobre el efecto del nanoconfinamiento en transiciones de fase de primer orden (sólido-líquido y líquido-vapor) y transiciones dinámicas (como la transición vítrea) para sistemas puros [1,2], muy poca información existe en la literatura sobre mezclas. En este trabajo se estudiaron soluciones acuosas de LiCl en un intervalo de concentraciones de entre R= 7 y R=15 (con R= número de moléculas de H2O por LiCl), y soluciones acuosas de glicerol, en un intervalo de composiciones de entre 70  y 100 % p/p de poliol, confinadas en esferas mesoporosas de sílica con diámetros de poro de entre 2 y 55 nm. Las esferas de sílica (2-4 mm de diámetro) se llenaron con la solución de interés a través de un procedimiento que involucró el congelamiento de la solución, el desgasado de las esferas mediante vacío, la fusión de la solución y el llenado de los poros a presión atmosférica. Los barridos de calorimetría diferencial (DSC) de las muestras, enfriadas a -140 / -150 °C, se realizaron a una velocidad de calentamiento a 10 °C/min. Un conjunto de muestras de LiCl-agua fueron enfriadas hasta -150 ºC por inmersión en N2 líquido, mientras que otro conjunto, más la muestras de glicerol-agua, fueron enfriadas a -140 ºC más lentamente mediante un flujo de vapor frío de N2 líquido. Los resultados obtenidos indican que en las soluciones acuosas de LiCl la temperatura de transición vítera (Tg) de las muestras confinadas parece incrementarse respecto de los valores observados en bulk. Por otro lado, el ancho de la transición también aumenta por efecto del confinamiento, debido probablemente a la existencia de micro-heterogeneidades a lo largo de la dimensión radial del poro. La fusión de agua, también fue analizada, y se observó una disminución en la temperatura de fusión al disminuir el tamaño de poro. Se vio que en las muestras más concentradas, donde se observó un pico de fusión en bulk, este no fue observado en los poros de menor tamaño, siendo este efecto más notable para enfriamientos más rápidos. En el caso de las soluciones acuosas de glicerol se observó, al contrario de lo observado en las mezclas LiCl-agua, una disminución de la temperatura de transición vítrea en las muestras confinadas respecto de las muestras en bulk.