Caracterización fisicoquímica de mezclas eutécticas profundas (DES)

Abstract

[Resumen] Los Disolventes Eutecticos Profundos (DES) son una familia emergente de disolventes que busca sustituir a los liquidos ionicos y a los disolventes organicos convencionales por sus caracteristicas sostenibles, su bajo coste y su versatilidad. Se forman a partir de dos o mas compuestos que se comportan como dadores de enlaces de hidrogeno (HBD) o aceptores de enlaces de hidrogeno (HBA); su combinacion da como resultado un punto de fusion inferior al de los componentes puros individuales. Este comportamiento confiere a los DES propiedades tales como baja volatilidad, baja toxicidad y biodegradabilidad; acordes a los principios de la quimica verde. El presente Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo la caracterización fisicoquimica de diferentes mezclas que se pueden comportar como eutécticas profundas, asi como sus mecanismos de formacion. Se han obtenido los diagramas de fase y los coeficientes de actividad de cinco mezclas eutecticas empleando el metodo de determinacion de puntos de fusion a partir de las curvas de enfriamiento experimentales. Las mezclas caracterizadas son: urea-acido acetico (eutectico 1:12, 11,69 oC), cloruro de colina-urea (eutectico 1:2, 2,84 oC), cloruro de colina-acido acetico (eutectico 1:2, 2,40 oC), cloruro de colina- acido oxalico (eutectico 1:1, 24,40 oC) y cloruro de colina-acido lactico (eutectico 1:2, 0,60 oC). A partir de los diagramas de fase, se determina que mezclas se pueden catalogar como eutecticas profundas y cuales como eutecticas teniendo en cuenta si su comportamiento se desvia de la idealidad termodinamica o no. El analisis de resultados se lleva a cabo empleando la ecuacion de van’t Hoff. La caracterizacion de estas mezclas es importante para profundizar en el conocimiento de su comportamiento y para la optimizacion de sus aplicaciones. Los DES desempenaran probablemente un papel fundamental en la transicion hacia una quimica mas sostenible y respetuosa con el medio ambiente.[Resumo] Os Disolventes Eutecticos Profundos (DES) son unha familia emerxente de disolventes que busca substituir os liquidos ionicos e os disolventes organicos convencionais polas suas caracteristicas sostibles, o seu baixo custo e a sua versatilidade. Formanse a partir de dous ou mais compostos que se comportan como dadores de enlaces de hidroxeno (HBD) ou aceptores de enlaces de hidroxeno (HBA); a sua combinacion da como resultado un punto de fusion inferior ao dos componentes puros individuais. Este comportamento confirelle aos DES propiedades tales como baixa volatilidade, baixa toxicidade e biodegradabilidade; acordes aos principios da Quimica Verde. O presente Traballo de Fin de Grao ten como obxectivo a caracterizacion fisica e quimica de diferentes mesturas que se poden comportar como eutecticas profundas, asi como os seus mecanismos de formacion. Obtiveronse os diagramas de fase e os coeficientes de actividade de cinco mesturas eutecticas empregando o metodo de determinacion de puntos de fusion a partir das curvas de enfriamento experimentais. As mesturas caracterizadas son: urea-acido acetico (eutectico 1:12, 11,69 oC), cloruro de colina-urea (eutectico 1:2, 2,84 oC), cloruro de colina-acido acetico (eutectico 1:2, 2,40 oC), cloruro de colina- acido oxalico (eutectico 1:1, 24,40 oC) e cloruro de colina-acido lactico (eutectico 1:2, 0,60 oC). A partir dos diagramas de fase, determinase que mesturas se poden catalogar como eutecticas profundas e cales como eutecticas tendo en conta se o seu comportamento se desvia da idealidade termodinamica ou non. A analise de resultados levase a cabo empregando a ecuacion de van’t Hoff. A caracterizacion destas mesturas e importante para profundizar no conecemento do seu comportamento e para a optimizacion das suas aplicacions. Os DES desempenaran probablemente un papel fundamental na transicion cara unha quimica mais sostible e respectuosa co medio ambiente.[Abstract] Deep Eutectic Solvents (DES) are an emerging family of solvents that seek to replace ionic liquids and conventional organic solvents due to their sustainable characteristics, low cost and versatility. They are created by two or more compounds that behave as hydrogen bond donors (HBD) or hydrogen bond acceptors (HBA), their combination results in a lower melting point than the individual pure components. This behavior confers to DES properties such as low volatility, low toxicity and biodegradability, in accordance with the principles of green chemistry. The objective of this Bachelor's Final Project is the physical and chemical characterization of the different mixtures that are able to behave as deep eutectic mixtures, as well as their formation mechanisms. Phase diagrams and activity coefficients of five eutectic mixtures have been obtained using the melting point determination method from experimental cooling curves. The mixtures characterized are urea-acetic acid (eutectic 1:12, 11.69 oC), urea-choline chloride (eutectic 1:2, 2.84 oC), choline chloride-acetic acid (eutectic 1:2, 2.40 oC), choline chloride-oxalic acid (eutectic 1:1, 24.40 oC) and choline chloride-lactic acid (eutectic 1:2, 0.60 oC). The characterization of mixtures as deep eutectic or eutectic is determined by the phase diagrams, taking into account whether their behavior deviates from thermodynamic idealist or not.