Moléculas Flexibles



El estudio de moléculas flexibles ha sido un tema central de investigación en nuestro grupo en los últimos años. Algunas moléculas como por ejemplo el n-butano no tienen forma fija, sino que pueden adoptar varias formas o conformaciones. Así por el ejemplo el n-butano puede encontrarse en forma de confórmero trans, o confórmero gauche. Cuando uno tiene un líquido como por ejemplo el n-hexano algunas moléculas adoptan una forma (por ejemplo con todos los enlaces C-C en posicion trans) y otras adoptan una forma retorcida (alternado enlaces en posición trans y enlaces en posicion gauche). La forma de la molécula es dinámica en el sentido de que una misma molécula adopta distintas formas en sucesivos instantes. Este tipo de moléculas reciben el nombre de moléculas flexibles. Cuando el número de monómeros de la cadena o molécula flexible es muy elevado se denominan genéricamente polímeros. Varios han sido los problemas que hemos estudiado en el área de moléculas flexibles:

Propiedades críticas de alcanos ramificados

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    Desarrollamos una ecuación de estado que permite predecir las variaciones de las propiedades críticas de los alcanos ramificados. La figura muestra la temperatura crítica de los 40 primeros isómeros de la serie homóloga, ordenada de menor a mayor.
L.G. MacDowell y C. Vega
J.Chem.Phys. 109, 5681 (1998)

Simulación atomística de alcanos ramificados

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    Desarrollamos un código de simulación por ordenador que permite determinar la ecuación de estado de cualquier alcano ramificado. En la figura, comparamos resultados del factor de compresibilidad obtenidos mediante simulación con nuestra teoría para diversos isómeros del octano.
L.G. MacDowell, C. Vega y E. Sanz
J.Chem.Phys. 115, 6220 (2001)

Propiedades criticas de polimeros

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    Proponemos una ecuación de estado para polímeros formados por átomos unidos tangencialmente. Comparamos los resultados con datos de simulación. En la figura se muestra el potencial químico en función de la densidad para temperaturas sub y supercríticas.
L.G. MacDowell, M. Muller, C. Vega y K. Binder
J.Chem.Phys. 113, 419 (2000)

Coexistencia de fases en mezclas polímero-disolvente

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    Proponemos una ecuación de estado para mezclas de polímero y disolvente. La teoría se compara con resultados del equilibrio de fases obtenidos mediante simulación. En la figura mostramos diagramas de fase en los planos presión-composición y presión-densidad.
L.G. MacDowell, P. Virnau, M. Muller, K. Binder
J.Chem.Phys. 117, 6360 (2002)

Equilibrio sólido-fluido de moléculas flexibles

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    Recientemente hemos observado que la teoría TPT1, que describe con gran precisión la ecuación de estado de la fase líquida de moléculas flexibles, puede emplearse también para describir la fase sólida. En la figura mostramos una configuración típica de la fase sólida del modelo de esferas tangentes. Los átomos se encuentran perfectamente ordenados en un retículo de tipo caras centradas, pero el ordenamiento de los enlaces es aleatorio.
C. Vega y L.G. MacDowell
Extending Wertheim's Perturbation Theory to the Solid Phase:
The Freezing of the Pearl-Necklace Model
J.Chem.Phys. 114, 10411 (2001)

C.Vega,C.McBride, E.de Miguel, F.J.Blas y A.Galindo
The phase diagram of the two center Lennard-Jones
model as obtained from computer simulation and from
Wertheim's thermodynamic perturbation theory,
J.Chem.Phys., 118, 10696, (2003).

E.Sanz, C.McBride and C.Vega
The properties of fully flexible Lennard-Jones chains in the solid phase:
Wertheim's TPT1 theory and simulation.
Molecular Physics, in press, (2003).