Predicción de volúmenes de exceso molar de mezclas binarias alcohol-solvente desde índices de refracción

Prediction of Excess Molar Volumes of Binary Mixture Alcohol-solvent from Refractive Index

En esta investigación se predijo el volumen de exceso molar de 38 mezclas binarias que contienen alcohol desde datos de índice de refracción. Se usaron tres tipos de métodos acoplados con diferentes reglas de mezcla para el cálculo del índice de refracción: Lorentz-Lorenz, Dale-Gladstone, Eykman, Arago-Biot, Newton y Oster. En estos sistemas, las interacciones moleculares y fuerzas intermoleculares durante la mezcla provocan desviaciones positivas o negativas del comportamiento ideal.

El volumen de exceso molar de 38 mezclas binarias que contienen alcohol: (metanol, etanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1-decanol, 2-propanol, 2-butanol, 2-pentanol, 2-metil-1-propanol y 3-metil-1-butanol) con diferentes solventes: (pentano, hexano, heptano, octano, ciclohexano, metilciclohexano, 1,1,2,2-tetracloroetano, acetonitrilo, etilbenceno, o-xileno, m-xileno, p-xileno, 2-butanona, acetato de etilo, 1-etil-3-metilimidazolio etilsulfato y agua), se predice desde datos de índice de refracción, usando 3 tipos de métodos acoplados con diferentes reglas de mezcla para el cálculo del índice de refracción: Lorentz- Lorenz, Dale-Gladstone, Eykman, Arago-Biot, Newton y Oster. En estos sistemas las interacciones moleculares y fuerzas intermoleculares durante la mezcla provocan desviaciones positivas o negativas del comportamiento ideal. Los resultados obtenidos son analizados en términos de la  naturaleza  de los componentes y la influencia de la longitud de cadena del alcohol.

Introducción

En los  últimos  años  se  han  publicado  datos  de densidad e índice de refracción de mezclas binarias de alcoholes con solventes en función de temperatura [1-2]; el estudio de las interacciones líquido-líquido son de particular interés en investigación teórica y áreas aplicadas como destilación y extracción líquida [3]; por ejemplo,   la termodinámica de  mezclas  alcohol + alcano se estudia ampliamente por la aplicación de los alcoholes como aditivos  para  gasolinas.  El  tipo y naturaleza de las interacciones moleculares se estudian en términos de propiedades de mezcla como el volumen de exceso molar (V^E_M)(V^E_M) , que para una mezcla binaria se define como según la ecuación (1) [4]:

Donde, pp es la densidad de la mezcla, p°_ip°_i ,M_iM_i y x_ix_i es la densidad, peso molecular y fracción molar de los componentes 1 y 2 del sistema binario.

Las técnicas experimentales para determinar el índice de refracción de sistemas líquidos son relativamente simples [5], aplicando la regla de mezclas es posible predecir el volumen de exceso molar desde índices de refracción de sistemas multicomponentes [6-7].

Para   la predicción  del V^E_M V^E_M desde índices de refracción  de  mezcla n_Dn_D, tres métodos son estudiados [5]:

(Método I) ecuación propuesta por Nakata y Sakurai en 1987 [7] basada en el uso de la refracción específica, f(n_D/p)(n_D/p), y la definición de volumen de exceso molar.