Predicción de los límites de solubilidad de los solutos orgánicos para una amplia gama de disolventes y temperaturas

Área de la Ciencia:

• Química Física
• Química computacional
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• Los datos precisos de solubilidad son críticos para el diseño de procesos químicos, la purificación y la comprensión de la migración ambiental.
• Los métodos actuales a menudo dependen de ensayos y errores que consumen mucho tiempo debido a límites de solubilidad en sólidos desconocidos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método computacional rápido y accesible para estimar la solubilidad de moléculas orgánicas neutras sólidas.
• Para proporcionar predicciones precisas en una amplia gama de disolventes y temperaturas.

Principales métodos:

• Integración de las ecuaciones termodinámicas fundamentales con los modelos de aprendizaje automático.
• Energía libre de solvación utilizada, entalpía de solvación, parámetros del soluto de Abraham y solubilidad en agua a 298 K.
• Desarrolló y validó el modelo utilizando un conjunto de datos de código abierto (SolProp) de más de 5000 valores experimentales.

Principales resultados:

• El modelo desarrollado predice con precisión la solubilidad sólida para sistemas acuosos y diversos disolventes orgánicos.
• Las predicciones siguen siendo precisas a temperaturas elevadas, hasta 550 K y más allá.
• El estudio proporciona herramientas en línea gratuitas y de código abierto para la predicción de la solubilidad.

Conclusiones:

• El método computacional ofrece una mejora significativa con respecto a los enfoques tradicionales de prueba y error para determinar los límites de solubilidad.
• La herramienta y el conjunto de datos facilitan el diseño eficiente de procesos y la investigación en química orgánica e ingeniería química.
• Otras mejoras son posibles mediante la incorporación de datos experimentales específicos del soluto, como la entalpía de sublimación.