La influencia de los aniones en la solubilidad de los polímeros. Noticias gratuitas de la biblioteca técnica

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Efecto de los aniones sobre la solubilidad de los polímeros.

06.11.2021

Químicos de EE. UU. y la República Checa han establecido una relación entre la curvatura de la superficie condicional de una macromolécula y las constantes de disociación de varios cationes y aniones. Resultó que los iones interactúan más fuertemente con un polímero si su estructura plana deforma la red de enlaces de hidrógeno del agua. Esta interacción ayuda a que el polímero esté en solución.

Un grupo de científicos dirigido por Jan Heyda de la Universidad de Química y Tecnología de Praga y Paul S. Cremer de la Universidad de Pensilvania investigó la interacción de aniones de coordinación débil con polímeros de óxido de polietileno de diferentes longitudes. Sugirieron que las moléculas con diferentes curvaturas superficiales afectan la red de enlaces de hidrógeno de las moléculas de agua circundantes de diferentes maneras, lo que, a su vez, conduce a un cambio en el grado de adsorción de iones.

Los autores mostraron la relación entre la energía de adsorción de iones y el grado de distorsión de la red de enlaces de hidrógeno. Los resultados obtenidos confirmaron la hipótesis de que las macromoléculas con una superficie plana distorsionan fuertemente la estructura del agua y, por lo tanto, interactúan bien con aniones débilmente coordinantes, que penetran fácilmente en la superficie del polímero a través de una red deformada de enlaces de hidrógeno. Por el contrario, la superficie de la mayoría de las moléculas pequeñas no puede llamarse plana, lo que resulta en ninguna ganancia de energía, alta hidrofobicidad y poca solubilidad.

En este caso, la interacción principal de los polímeros con los aniones ocurre precisamente en el medio de la cadena, ya que la superficie hemisférica de los grupos terminales distorsiona poco el agua circundante. Las constantes de disociación promedio de SCN- fueron de aproximadamente 0,1 mol por litro para la mitad de la cadena y más de 2,4 mol por litro para sus extremos. La ganancia de energía máxima resultante de la interacción del polímero con el tiocianato fue de 5,3 kilojulios por mol.

Los datos obtenidos afectarán no solo al estudio de interacciones hidrofóbicas y química de solución de polímeros, sino también a otras áreas de la ciencia, por ejemplo, el estudio de compuestos supramoleculares del tipo huésped-huésped.

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Agua del aire 29.06.2021

En regiones del planeta con escasez de agua potable, el agua de mar tiene que ser desalinizada. Esto requiere mucha energía, y en áreas más alejadas del océano, no existe tal posibilidad. La solución al problema puede ser la condensación del vapor de agua de la atmósfera. La idea no es nueva, pero las tecnologías "pasivas" que existían antes, teniendo en cuenta los cambios de temperatura naturales, no se pueden utilizar durante el día. Para recolectar rocío, por ejemplo, se usa papel de aluminio, que se calienta durante el día.

Los científicos de ETH Zurich han desarrollado una tecnología que le permite extraer agua durante todo el día, incluso bajo el sol abrasador. Además, no requiere energía en absoluto.

El dispositivo consta de un escudo en forma de cono y un panel de vidrio con un revestimiento especial que refleja los rayos del sol y elimina el calor. Por lo tanto, el dispositivo se enfría a 15 grados centígrados por debajo de la temperatura ambiente. Dentro del embudo, el vapor de agua se convierte en agua. El proceso es similar a cómo aparece la condensación en las ventanas mal aisladas en invierno.

Otras tecnologías generalmente requieren que el agua condensada se limpie de la superficie, es decir, otro costo de energía. Sin este paso, una porción significativa del agua condensada se pegaría a la superficie y permanecería inutilizable. Los investigadores de ETH Zurich aplicaron una capa súper repelente al agua de un polímero especialmente desarrollado en la parte inferior del vidrio, y el agua condensada comenzó a acumularse en bolas y fluir (o más bien, "saltar") por sí sola.

El dispositivo es al menos dos veces superior a las tecnologías de láminas "pasivas" en términos de la cantidad de agua producida. Un aparato piloto con un embudo de 10 centímetros de diámetro producía 4,6 mililitros de agua al día. Un vaso más grande significa más agua. En condiciones ideales, los científicos podrían recolectar hasta 0,53 decilitros de agua por metro cuadrado de superficie de vidrio por hora.

“Esto está cerca del valor máximo teórico de 0,6 decilitros por hora, que es físicamente imposible de superar”, dijo Ivan Hechler, estudiante de doctorado en el grupo de Dimos Poulikakos, profesor de termodinámica en la Universidad de Zúrich.

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