Browsing by Author "Barrios Bastidas, Daniel Francisco"

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    Predicción de solubilidad del ácido poliláctico en solventes convencionales utilizando COSMO-RS.
    (Universidad de Concepción, 2025) Barrios Bastidas, Daniel Francisco; Valerio González, Óscar
    La solubilidad es una medida ampliamente utilizada en diversos procesos químicos e industriales. Actualmente, para identificar solutos y solventes compatibles se emplean parámetros empíricos, los cuales solo entregan información cualitativa a temperatura ambiente. Debido a esta limitación, surgió el uso de COSMO-RS para predecir solubilidades de forma cuantitativa y a distintas temperaturas. El objetivo de este estudio es establecer un protocolo de simulación que entregue predicciones precisas a bajo costo computacional. Se llevaron a cabo pruebas experimentales de solubilidad utilizando ácido poliláctico (PLA) con diferentes solventes. En cloroformo, se obtuvo una solubilidad de 0,161 (𝑚_𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜/𝑚_𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒) a 30 °C, 0,260 a 40 °C y 0,301 a 50 °C. Por otro lado, a 40 °C, la solubilidad fue de 0,0497 en 1,4-dioxano y 0,130 en tetrahidrofurano. Las simulaciones computacionales se llevaron a cabo modelando oligómeros de PLA en TmoleX. Se obtuvieron confórmeros representativos con COSMOconf y, finalmente, se realizaron simulaciones de solubilidad en COSMOtherm, utilizando como referencia la solubilidad del PLA en cloroformo a 40 °C para calcular la energía libre de fusión del polímero. En COSMO-RS se evaluó la precisión de las predicciones de solubilidad respecto a los resultados experimentales, analizando los efectos de diversos parámetros relacionados con la representación geométrica del polímero y las referencias experimentales empleadas, además de explorar la posibilidad de extrapolar las predicciones a otros sistemas. Finalmente, los parámetros óptimos determinados fueron: el uso de la plantilla BP-TZVP-COSMO para la selección de confórmeros, un oligómero de dos monómeros, la desactivación de grupos terminales y la utilización de la geometría del PLLA como modelo inicial, por representar de forma más precisa el polímero empleado. La aplicación de estos parámetros reportó una mejora, reduciendo el error medio absoluto final a un 13,9 %. Asimismo, se definió el uso de referencias de solubilidad a altas temperaturas para lograr una mayor precisión en las predicciones. Además, para analizar un solo solvente y su comportamiento frente a la temperatura, es suficiente utilizar el oligómero inicial. En cambio, para determinar solubilidades en varios solventes, es necesario emplear el conjunto completo de confórmeros.
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