PREDIÇÃO DO COMPORTAMENTO DE
MISTURAS POLIMÉRICAS COM MODELOS TIPO
COSMO-RS
Introdução:
L. W. Jacques, R. P. Gerber, R. P. Soares
Para sistemas em que o número de dados
experimentais é limitado, uma ferramenta de predição
das propriedades termodinâmicas é de grande
importância. O modelo COSMO-RS foi o primeiro
método capaz de predizer o coeficiente de atividade de
componentes em mistura com base em mecânica
quântica computacional. Desenvolvido em nosso grupo
de pesquisa, o programa computacional JCosmo utiliza
uma variação desse modelo, o COSMO-SAC, para
calcular os coeficientes de atividade.
Selecionando
pontos
Pontos
considerados
Nx
Metodologia:
Polietileno linear
A informação essencial para estes modelos é a
distribuição de cargas superficiais induzidas pelas
moléculas quando puras. Para obter esta distribuição o
pacote de química quântica MOPAC foi utilizado. Este
pacote é capaz de calcular a carga induzida em uma
superfície que englobe toda a molécula. Como cadeias
poliméricas possuem um número de unidades
estruturais muito grande, é inviável fazer tais cálculos
para os polímeros como um todo. Para contornar esse
problema, foi proposto o cálculo das cargas superficiais
de apenas uma unidade repetitiva, assim o polímero
passa a ser uma multiplicação dessa unidade. Para
tanto foi necessário desenvolver o método
exemplificado acima.
Poli є-caprolactona
Polióxido de etileno
Pelo método, as moléculas analisadas devem ser
suficientemente grandes para atenuar o efeito das pontas.
Após um determinado tamanho, as cargas superficiais da
unidade repetitiva passam a ser constantes. Logo, a carga
representativa do polímero pode ser estimada.
Primeiras comparações com dados experimentais foram
realizadas, resultando em gráficos que mostram valores de
coeficientes de atividade de solventes em contato com um
polímero. Pode-se notar uma tendência linear entre
valores calculados e experimentais, o que é um resultado
excepcional pois dessa forma apenas alguns parâmetros do
modelo precisam ser ajustados para que os valores
calculados e experimentais coincidam. Pontos distantes da
reta de regressão correspondem a substâncias que
apresentam forças de ligação intensas e alta polaridade,
assim como a água.
Verificado que o programa possui um alto potencial na
interpretação de equilíbrios que envolvam substâncias
poliméricas, cadeias mais complexas passarão a ser
introduzidas no programa.
0,5
Experimental
-5
0
-4
-3
-2
-1
0
1
Água
Acetato de Metila
-0,5
-1
-1,5
Hidrocarbonetos
Piridina
Tolueno
Etanol
Butanol
Propanol
-2
Calculado
Conclusões:
LnGamma - Polióxido de etileno
-2,5
Agradecimento:
CNPq
Autores:
Leonardo Winck Jacques
Renan Pereira Gerber
Rafael de Pelegrini Soares
Departamento de Engenharia Química - UFRGS
Rua Luis Englert, s/n. Porto Alegre, RS.
CEP: 90040 - 040
e-mails: {ljacques/rpgerber/rafael}@enq.ufrgs.br
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