Simulación Molecular

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    Open AccessTrabajo académico
    Determinación de la solubilidad de alcoholes en agua a presión atmosférica
    (Universidad Internacional de Andalucía, 2024) Sala Borredà, María José; Sala Borredà, María José
    Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2023/24). Directores: Dr. Felipe Jiménez Blas; Dr. Jesús Algaba Fernández. En este Trabajo Fin de Master se ha llevado a cabo el estudio de las propiedades interfaciales y de equilibrio líquido-líquido de la mezcla 1- butanol+agua. En particular, se han obtenido los perfiles de densidad, las solubilidades y densidades de ambas fases en equilibrio, así como la tensión interfacial. Este estudio se ha realizado a la presión de 1 bar y en un rango de temperaturas desde 280 hasta 380 K. Este trabajo se ha realizado mediante simulación en dinámica molecular utilizando el paquete de simulación GROMACS (versión 2016.5 en doble precisión). El modelo de agua utilizado es el ampliamente conocido TIP4P/2005 mientras que el 1-butanol ha sido modelado con el campo de fuerzas TraPPE (Transferable Potentials for Phase Equilibria). Los resultados obtenidos en este trabajo han sido comparados con resultados publicados previamente en la literatura obtenida mediante experimentos. Además, los resultados obtenidos en este trabajo se comparan con los resultados de un trabajo ya publicado, donde el mismo sistema fue estudiado mediante simulación molecular. Los modelos y los detalles de simulación usados en ambos trabajos son idénticos, excepto el valor del radio de corte para las interacciones dispersivas. En el trabajo tomado de la literatura, el radio de corte fue de 1.975 nm y no se aplicaron correcciones de largo alcance. En este trabajo, se ha empleado un radio de corte menor, 1.185 nm, pero se han utilizado correcciones de largo alcance inhomogéneas para las interacciones dispersivas. De este modo se podrá discutir el efecto del radio de corte sobre las propiedades anteriormente mencionadas.
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    Open AccessTrabajo académico
    Estudio computacional de la transición sólido/líquido de alcoholes y cetonas del campo de fuerzas UAMI-EW
    (Universidad Internacional de Andalucía, 2021) Buzón Franco, José; Buzón Franco, José
    Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2020/21). Director: Dr. D. José Alejandre Ramírez. Se hace una evaluación del campo de fuerza de átomo unido UAMI-EW (united atom model via interactions with explicit water) sobre la predicción de la temperatura de fusión del metanol, etanol y acetona. En el modelo UAMI-EW los parámetros de interacción intermolecular se obtuvieron reproduciendo propiedades en la fase líquida, en la coexistencia líquido-vapor y en soluciones acuosas de alcoholes y cetonas con distintas geometrías moleculares. El modelo reproduce la solubilidad de propanol/butanol y acetona/butanona en donde el primer componente es totalmente miscible en agua mientras que el segundo no lo es. El modelo es rígido en las distancias de enlace y flexible en el ángulo de enlace. En este trabajo, para el metanol líquido se obtuvieron resultados de densidad a bajas temperaturas y altas presiones, que no fueron obtenidos en la parametrización del modelo, y están en excelente acuerdo con resultados experimentales. También se obtuvieron las densidades en las fases sólidas alfa, beta y gama. La temperatura de fusión se determinó en sistemas en dondecoexisten directamente la fase sólida beta con la líquida. Se encuentra que la temperatura de fusión a 1 bar depende de la cara de metanol que está en contactocon el agua. En la dirección z, se encuentra que el valor está entre 195 K y 200 K, mientras en las otras dos direcciones está entre 210 K y 215 K. El valor experimentales de 175.6 K. Para comparar los resultados con el modelo de metanol OPLS-2016, que es totalmente rígido y que fue parametrizado con propiedades de líquido y sólido del componente puro, se estudió el efecto de la flexibilidad en el ángulo de enlace y no se encontraron diferencias con el modelo flexible en las distancias. Losresultados para el líquido de los modelos UAMI-EW y OPLS-2016 son equivalentes. La temperatura de fusión reportada usando el método de la energía libre para el modelo OPLS-2016 es de 189.9 K. Para el etanol líquido se obtuvieron las densidades a temperaturas entre 298 K y 473 K en donde el mayor error relativo con respecto al experimento es de 2% en la mayor temperatura. El sistema sólido-líquido se estudia entre temperaturas que van desde 140 K hasta 200 K. El valor experimental es de 159.1 K, mientras que el obtenido tras la simulación ha sido de 170K. Para la acetona, se obtuvo una densidad de 1027.3 kg/𝑚3 en la fase sólida en comparación con 1052.49 kg/𝑚3 del dato experimental, el error relativo es de 2.4 %. Para obtener la temperatura de fusión se siguió elmismo procedimiento que para metanol y etanol. El sistema sólido-líquido se estudia en el rango de temperaturas entre 120 K y 220 K. La temperatura de fusión se estima que está entre 200 K y 205 K.El dato experimental es de 178.5 K.
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    Open AccessTrabajo académico
    Simulación molecular de la temperatura de máxima densidad de sistemas alcohol+agua
    (Universidad Internacional de Andalucía, 2019) García Pérez, Encarnación del Rocío; García Pérez, Encarnación del Rocío
    Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2018/19). Director: Diego González Salgado. En este trabajo fin de máster se han desarrollado varios modelos de mezcla para sistemas {alcohol+agua}, siendo etanol, propan-1-ol y propan-2-ol los alcoholes objeto de estudio. Las moléculas de alcohol se han caracterizado por medio del campo de fuerzas OPLS-AA mientras que se ha elegido el modelo flexible TIP4P/2005f para el agua. Las interacciones de Lennard-Jones cruzadas entre alcohol y agua se han determinado de tal forma que el modelo resultante permita describir adecuadamente la entalpía molar hE y el volumen molar de exceso vE experimentales a la temperatura de 298.15 K y presión atmosférica. En el procedimiento de ajuste se han fijado los parámetros de Lennard-Jones cruzados entre el oxígeno del agua y los carbonos del alcohol al valor dado por la regla de combinación geométrica mientras que los parámetros LJ entre el oxígeno del alcohol y el del agua son los únicos que han sido ajustados. Una vez realizado el ajuste de forma satisfactoria para los tres sistemas objeto de estudio, se ha determinado la densidad para tres fracciones molares de cada sistema realizando simulaciones desde 250 K hasta 330 K a presión atmosférica. A partir de los valores de densidad se realiza un ajuste de la curva densidad-temperatura, mediante el cual se obtiene el valor final de la TMD para cada fracción molar. Todas las simulaciones llevadas a cabo se han realizado mediante la técnica de Dinámica Molecular en el colectivo NpT, utilizando el programa comercial GROMACS versión 2018.3 instalado en el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA).