Doctorado en Ciencias Químicas · 2011
Caracterización molecular de heteroagregados (etanol)n-agua, n = 1 a 9
Recientemente los biocombustibles han tomado gran importancia debido a la alta demanda energética a nivel mundial y la necesidad de utilizar fuentes renovables que reduzcan la emisión de contaminantes generados durante el uso de combustibles fósiles, tales como el C02 considerado como uno de los principales gases de efecto invernadero. En muchos países, incluyendo a Colombia, el uso de biocombustibles es obligatorio o está en proceso de implementación, como es el caso del gasohol (E10: mezcla de gasolina con 10% de bioetanol), el cual presenta buenas propiedades de combustión. El etanol usado para esta mezcla debe ser anhidro para evitar problemas en los dispositivos de combustión. Sin embargo, la formación del azeótropo etanol-agua (95.63% de etanol y 4.37% de agua (%peso)) hace que la purificación del etanol por los métodos convencionales de separación (destilación extractiva y azetrópica) sea energéticamente muy demandante. Por esta razón es necesario desarrollar métodos de purificación más eficientes, menos costosos y que sean aplicables a nivel industrial para lo cual es necesario tener una caracterización energética y estructural lo más detallada posible del sistema que se desea separar.
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Contenido
- CAPITULO Ip. 26
- MARCO TEÓRICO Y MOTIVACIÓN DE LA INVESTIGACIÓNp. 26
- 1.1. SITUACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL Y PERSPECTIVASp. 26
- 1.2. BIOCOMBUSTIBLESp. 27
- 1.3. BIOETANOLp. 28
- 1.3.1. Reglamentación y características generales de combustiónp. 28
- 1.3.2. Azeótropo etanol-aguap. 30
- 1.4. INTERACCIONES DE CAPA CERRADAp. 33
- 1.4.1. Puentes de hidrógenop. 34
- 1.4.2. Interacciones hidrógeno-hidrógenop. 40
- REFERENCIASp. 41
- CAPITULO IIp. 50
- HIPÓTESIS Y OBJETIVOSp. 50
- HIPÓTESISp. 50
- OBJETIVO GENERALp. 50
- OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 50
- agua, n = 1 a 9p. 51
- azeotrópicap. 51
- CAPITULO IIIp. 52
- METODOLOGÍAp. 52
- DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS EMPLEADOSp. 52
- 3.1.1. Exploración de las superficies de energía potencialp. 52
- 3.1.2. Descomposición de la energía de interacciónp. 57
- 3.1.3. Análisis topológico de funciones escalares electrónicasp. 61
- 3.1.4. Análisis de cargas atómicasp. 64
- 3.2. DETALLES COMPUTACIONALESp. 66
- REFERENCIASp. 41
- CAPITULO IVp. 74
- PRIMARIOSp. 175
- INTRODUCCIÓNp. 74
- DETALLES COMPUTACIONALESp. 66
- RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 77
- Heteroagregados (etanol)n-agua, n = 1 a 3p. 77
- Heteropentámeros (etanol)4-aguap. 80
- Heteroagregados (etanol)n-agua, n = 5 a 9p. 86
- Agregados (etanol)n, (metanol)n, n = 2 a 10 y (metanol)n-agua, n = 1 a 9p. 89
- CONCLUSIONESp. 91
- REFERENCIASp. 41
- CAPITULO Vp. 94
- ANÁLISIS TERMODINÁMICOp. 94
- INTRODUCCIÓNp. 74
- DETALLES COMPUTACIONALESp. 66
- RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 77
- Efecto de las correcciones sobre la entalpía y la energía de interacciónp. 97
- Clasificación de los patrones geométricos con base en criterios energéticosp. 100
- (metanol)n-agua, n = 1 a 9p. 105
- División de la energía de interacciónp. 108
- CONCLUSIONESp. 91
- REFERENCIASp. 41
- CAPITULO VIp. 114
- PRIMARIOS Y SECUNDARIOS. EFECTOS COOPERATIVOSp. 114
- INTRODUCCIÓNp. 74
- DETALLES COMPUTACIONALESp. 66
- RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 77
- Longitudes y órdenes de enlace de las interacciones débilesp. 117
- Efectos cooperativos en los heterotetrámerosp. 120
- 6.3.3. Efectos cooperativos en heteropentámerosp. 123
- Efectos cooperativos en heteroagregados (etanol)n-agua, n = 5 a 9p. 125
- CONCLUSIONESp. 91
- REFERENCIASp. 41
- CAPITULO VIIp. 130
- SECUNDARIOS E INTERACCIONES H---Hp. 130
- INTRODUCCIÓNp. 74
- DETALLES COMPUTACIONALESp. 66
- RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 77
- Estabilidad topológica de los grafos molecularesp. 132
- Densidad electrónica y su Laplaciano evaluados en los puntos críticos de enlacep. 135
- caracterización de PHp. 139
- CONCLUSIONESp. 91
- REFERENCIASp. 41
- CAPITULO VIIIp. 150
- ORBITALES MOLECULARES, ATÓMICOS Y CARGAS ATÓMICASp. 150
- INTRODUCCIÓNp. 74
- DETALLES COMPUTACIONALESp. 66
- RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 77
- 8.3.1. Cambios en la forma y energía del orbital molecular más alto ocupadop. 153
- tamaño de las estructurasp. 158
- Cambio de la carga atómica de los átomos de hidrógeno en los puentes de hidrógenop. 163
- CONCLUSIONESp. 91
- REFERENCIASp. 41
- CAPITULO IXp. 168
- ETANOL-AGUA A LA PROPORCIÓN AZEOTRÓPICAp. 168
- INTRODUCCIÓNp. 74
- DETALLES COMPUTACIONALESp. 66
- Simulaciónp. 169
- Heterodecámeros (etanol)9-aguap. 172
- RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 77
- Análisis de la estructura localp. 172
- Distribución de puntos críticos de enlacep. 175
- Cambios en las propiedades atómicasp. 180
- CONCLUSIONESp. 91
- REFERENCIASp. 41
- CAPITULO Xp. 184
- CONCLUSIONES GENERALES Y PERSPECTIVASp. 184
- CONCLUSIONES GENERALESp. 184
- PERSPECTIVASp. 186
- Tabla 1-1. Ventajas de la producción y uso de bioetanolp. 29
- Tabla 1-2. Desventajas de la producción y uso de bioetanolp. 30
- Tabla 1-3. Características del etanol carburante en Colombiap. 30
- alifáticos lineales formados por H, C y O [1-35, 36]. #M: número de moléculasp. 31
- sin patrón geométrico definido, Cpg = con patrón geométrico definidop. 82
- Hex = hexámero, Pris = prisma y Spg =sin patrón geométrico definidop. 87
- (etanol)n-agua, n = 6 a 9p. 88
- acuerdo al tamaño de np. 90
- optimizadas con B3LYP/6-31+G(d)p. 98
- kcal/mol para heteroagregados (etanol)n-aguap. 99
- Tabla 5-3. Entalpía de pentamerización relativa en kcal/molp. 100
- (etanol)n-agua, n = 1 a 9. Poblaciones isoméricas (%Xi)p. 104
- Tabla 5-5. Termodinámica de los agregados caracterizados para efectos de comparación, kcal/molp. 107
- polarización. TC: energía de transferencia de cargap. 108
- %ECOOP: porcentaje de la energía cooperativa. Valores en kcal/molp. 110
- débiles en los heteroagregados (etanol)n-agua y (metanol)n-agua, n = 1 a 9p. 118
- débiles en los agregados (etanol)n y (metanol)n, n = 2 a 10p. 119
- cooperatividad, Abp. 122
- (etanol)2-agua, ver Figura 7-1. También se muestra la elipticidad de dichos PCEp. 135
- (etanol)n-agua y (metanol)n-agua, n = 1 a 9p. 136
- (metanol)n, n = 2 a 10p. 51
- ΔEOA (agregado) = EOA-agregado – EOA-monómerop. 157
- ΔPEOA (agregado) = PEOA-agregado – PEOA-monómerop. 156
- ΔEOA (agregado) = EOA-agregado – EOA-monómerop. 157
- MP2/aug-cc-pVTZ. Los datos experimentales están entre paréntesisp. 171
- interacciones de los heteroagregados (etanol)9-agua, ver Figura 9-3 (distribución de PCE)p. 177
- geometrías optimizadas. ΔPEOA (agregado) = PEOA-agregado – PEOA-monómerop. 205
- geometrías optimizadas. ΔEOA (agregado) = EOA-agregado – EOA-monómerop. 206