Estructura molecular y predicción de propiedades fisicoquímicas de líquidos iónicos

Los liquidos ionicos (LIs) son sistemas que siguen despertando un gran interes tanto desde el punto de vista cientifico como en sus aplicaciones. Asi, debido a su baja presion de vapor, que evita las emisiones en procesos quimicos, son considerados como una alternativa a los disolventes organicos convencionales. Estructuralmente los LIs estan constituidos unicamente por iones, y existe un gran numero de combinaciones posibles de iones que dan lugar a LIs con propiedades caracteristicas muy diferentes. Por ello, son considerados como disolventes de diseno en el sentido de que es posible desarrollar distintos LIs con funciones especificas para cada aplicacion. Este elevado numero de combinaciones posibles, unido a la escasez de datos experimentales disponibles en la literatura cientifica, justifica la aplicacion de modelos predictivos para estimar sus propiedades termofisicas. El hecho de que se trate de sistemas en fase liquida dificulta su tratamiento con los metodos convencionales desarrollados para el calculo de la estructura molecular. En este sentido, los metodos COSMO y COSMO-RS han abierto una alternativa en la que se tiene en cuenta esta estructura a la hora de elaborar predicciones sobre su comportamiento quimico y sus propiedades. En el caso del metodo COSMO-RS, los valores de las propiedades termofisicas de los fluidos puros y de las mezclas se pueden predecir utilizando unicamente informacion estructural de las moleculas. Para el trabajo teorico, los LIs pueden ser considerados a partir de dos modelos: el de pares ionicos, en el que cada par cation-anion se considera como un todo desde el punto de vista estructural, o el de iones independientes, en el que se considera como una mezcla de iones. En este trabajo se han tenido en cuenta ambos modelos para estudiar la estructura molecular de un conjunto de LIs y se han aplicado diferentes metodos para analizar su densidad electronica. El tamano de los sistemas hace que la aplicacion de los metodos de calculo mas rigurosos sea inviable. Por este motivo, se ha encontrado un compromiso razonable entre calidad y coste del calculo en los metodos basados en la teoria del funcional de la densidad. Con estos metodos, se han llevado a cabo calculos de la estructura molecular de diferentes LIs y se ha analizado la influencia de esta estructura en las predicciones de sus propiedades fisicoquimicas realizadas mediante COSMO-RS. Dentro de la gran variedad de LIs, son especialmente interesantes los LIs bioderivados, entre cuyas propiedades mas significativas destacan su elevada biodegradabilidad y su baja toxicidad. La parte anionica de estos LIs es el aminoacido y la parte cationica suele estar formada por derivados de imidazolios, aminas, pirrolidinios o fosfonios. Este trabajo se ha centrado en el estudio de algunas de sus propiedades mas interesantes como son la densidad y la viscosidad. En definitiva, el objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido el analisis de la estructura molecular de diversos LIs, y una relacion con sus propiedades quimicas y termofisicas, la elaboracion de una metodologia para prediccion de estas mediante COSMO y COSMO-RS, y validacion de esta metodologia por comparacion con resultados disponibles en la bibliografia.