¿Por qué el volumen molar parcial de CO2 es tan pequeño cuando se disuelve en un líquido iónico a temperatura...

Área de la Ciencia:

• Química Física es la química física.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.

Sus antecedentes:

• El dióxido de carbono supercrítico (CO2) exhibe propiedades únicas de disolvente.
• Los líquidos iónicos (IL) son una clase de sales con bajos puntos de fusión, que ofrecen propiedades sintonizables.
• La disolución de CO2 supercrítico en ILs presenta un comportamiento de fase complejo y propiedades volumétricas.

Objetivo del estudio:

• Para investigar los detalles atomísticos de la disolución supercrítica de CO2 en el hexafluorofosfato de 1-butilo-3-metilimidazolio ([Bmim+] [PF6(-)).
• Para explicar el comportamiento volumétrico peculiar experimentalmente observado del CO2 en este líquido iónico.
• Para proporcionar una visión física de la estructura y la dinámica en la interfaz CO2-IL.

Principales métodos:

• Simulaciones de dinámica molecular atómica.
• Análisis de los volúmenes molares parciales.
• Investigación de la estructura del líquido, la dinámica y la formación de cavidades.

Principales resultados:

• La estructura líquida de [Bmim+] [PF6(-) ] se mantiene en gran medida sin cambios incluso con fracciones significativas de moléculas de CO2.
• Las simulaciones confirman una miscibilidad altamente asimétrica: el CO2 es altamente soluble en la IL, mientras que la IL es poco soluble en CO2.
• Las moléculas de CO2 ocupan cavidades "vacías" bien definidas y preexistentes dentro de la estructura de la IL.

Conclusiones:

• El peculiar comportamiento volumétrico del CO2 supercrítico en [Bmim+] [PF6(-) ] se atribuye al CO2 que ocupa pequeñas cavidades específicas dentro de la IL.
• Los hallazgos explican la alta solubilidad de CO2 en ILs y la limitada solubilidad de ILs en CO2.
• Esta comprensión detallada puede informar el diseño de procesos de separación basados en IL y aplicaciones de disolventes.