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Moleacutecula diatoacutemica sin distribucioacuten de cargas y sin
momento dipolar
Distorsioacuten de la nube electroacutenica entre dos aacutetomos con diferente
electronegatividad resulta en una moleacutecula polar
HUGO TORRENS
3305
d
H-Cl
H
O
H
H2O
H
H
O
CRISTAL DE NIEVE
ENTRE LAS FASCINANTES PROPIEDADES DEL AGUA LA CRISTALINIDAD DA ORIGEN A BELLISIMOS Y CALEIDOSCOPICOS ARREGLOS GEOMETRICOS
HUGO TORRENS
3312
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
LOS DIPOLOS SE ARREGLAN DE MODO QUE CONSTITUYEN
LO QUE SE CONOCE COMO ESTRUCTURA
SUPRAMOLECULARhellip
HUGO TORRENS
3314
H H
O
H H
O
H H
O
LAS INTERACCIONES ENTRE DIPOLOS Y IONES ES EL ORIGEN DE FENOMENOS COMO
SOLVATACION Y SOLUBILIDAD
ENTRE OTROShellip
HUGO TORRENS
3316
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
012 0 183 166 272 259 167
3362
HUGO TORRENS
HF ACIDO FLUORHIDRICO
MOMENTO DIPOLAR DEL ENLACE
3364
HUGO TORRENS
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
HUGO TORRENS
3305
d
H-Cl
H
O
H
H2O
H
H
O
CRISTAL DE NIEVE
ENTRE LAS FASCINANTES PROPIEDADES DEL AGUA LA CRISTALINIDAD DA ORIGEN A BELLISIMOS Y CALEIDOSCOPICOS ARREGLOS GEOMETRICOS
HUGO TORRENS
3312
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
LOS DIPOLOS SE ARREGLAN DE MODO QUE CONSTITUYEN
LO QUE SE CONOCE COMO ESTRUCTURA
SUPRAMOLECULARhellip
HUGO TORRENS
3314
H H
O
H H
O
H H
O
LAS INTERACCIONES ENTRE DIPOLOS Y IONES ES EL ORIGEN DE FENOMENOS COMO
SOLVATACION Y SOLUBILIDAD
ENTRE OTROShellip
HUGO TORRENS
3316
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
012 0 183 166 272 259 167
3362
HUGO TORRENS
HF ACIDO FLUORHIDRICO
MOMENTO DIPOLAR DEL ENLACE
3364
HUGO TORRENS
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
CRISTAL DE NIEVE
ENTRE LAS FASCINANTES PROPIEDADES DEL AGUA LA CRISTALINIDAD DA ORIGEN A BELLISIMOS Y CALEIDOSCOPICOS ARREGLOS GEOMETRICOS
HUGO TORRENS
3312
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
LOS DIPOLOS SE ARREGLAN DE MODO QUE CONSTITUYEN
LO QUE SE CONOCE COMO ESTRUCTURA
SUPRAMOLECULARhellip
HUGO TORRENS
3314
H H
O
H H
O
H H
O
LAS INTERACCIONES ENTRE DIPOLOS Y IONES ES EL ORIGEN DE FENOMENOS COMO
SOLVATACION Y SOLUBILIDAD
ENTRE OTROShellip
HUGO TORRENS
3316
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
012 0 183 166 272 259 167
3362
HUGO TORRENS
HF ACIDO FLUORHIDRICO
MOMENTO DIPOLAR DEL ENLACE
3364
HUGO TORRENS
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
LOS DIPOLOS SE ARREGLAN DE MODO QUE CONSTITUYEN
LO QUE SE CONOCE COMO ESTRUCTURA
SUPRAMOLECULARhellip
HUGO TORRENS
3314
H H
O
H H
O
H H
O
LAS INTERACCIONES ENTRE DIPOLOS Y IONES ES EL ORIGEN DE FENOMENOS COMO
SOLVATACION Y SOLUBILIDAD
ENTRE OTROShellip
HUGO TORRENS
3316
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
012 0 183 166 272 259 167
3362
HUGO TORRENS
HF ACIDO FLUORHIDRICO
MOMENTO DIPOLAR DEL ENLACE
3364
HUGO TORRENS
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
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3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
LAS INTERACCIONES ENTRE DIPOLOS Y IONES ES EL ORIGEN DE FENOMENOS COMO
SOLVATACION Y SOLUBILIDAD
ENTRE OTROShellip
HUGO TORRENS
3316
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
012 0 183 166 272 259 167
3362
HUGO TORRENS
HF ACIDO FLUORHIDRICO
MOMENTO DIPOLAR DEL ENLACE
3364
HUGO TORRENS
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
012 0 183 166 272 259 167
3362
HUGO TORRENS
HF ACIDO FLUORHIDRICO
MOMENTO DIPOLAR DEL ENLACE
3364
HUGO TORRENS
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3362
HUGO TORRENS
HF ACIDO FLUORHIDRICO
MOMENTO DIPOLAR DEL ENLACE
3364
HUGO TORRENS
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
HF ACIDO FLUORHIDRICO
MOMENTO DIPOLAR DEL ENLACE
3364
HUGO TORRENS
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
CH2F2 DIFLUOROMETANO
MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
3366
HUGO TORRENS
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
CO2 DIOXIDO DE CARBONO
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
= 0
3368
HUGO TORRENS
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
H2O AGUA
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
2 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
3370
HUGO TORRENS
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
4 MOMENTOS DIPOLARES DE ENLACE
MOMENTO DIPOLAR MOLECULAR
= 0
CF4 TETRAFLUOROMETANO
3372
HUGO TORRENS
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
NOMBRE FORMULA
BENCENO C6H6 0
PROPANO C3H8 0084
TOLUENO C7H8 0375
TRIMETILAMINA N(C6H5)3 0612
FURANO C4H4O 066
CLOROFORMO CHCl3 102
DICLOROMETANO CH2Cl2 158
ETANOL C2H5OH 169
TETRAHIDROFURANO C4H8O 175
AGUA H20 185
11-DICLOROETANO C2H4Cl2 206
AC TRIFLUOROACETICO CF3COOH 228
ETILENGLICOL C2H6O2 228
FORMALDEHIDO CH2O 2332
ACETONA CH3COCH3 288
NOMBRE FORMULA
NITROMETANO CH3NO2 346
ACETAMIDA C2H5NO 376
DIMETILFORMAMIDA C3H7N0 3820
ACETONITRILO C2H3N 3924
DIMETILSULFOXIDO C2H6OS 396
PROPANONITRILO C3H5N 405
BENZONITRILO C7H5N 418
NITROBENCENO C6H5NO2 422
CIANAMIDA CH2N2 427
GLIOXAL C2H2O2 48
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE DISOLVENTES COMUNES
HUGO TORRENS
3332
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3344
HUGO TORRENS
ION + -
+ - DIPOLO
+ -
- +
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3345
HUGO TORRENS
+ -
DIPOLO INDUCIDO
+
-
+ -
+ - + -
+ -
+ - -
+
+ -
+ -
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
- +
DIPOLO INSTANTANEO
- +
- +
- +
3345A
HUGO TORRENS
MOLECULA NO POLAR
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3346
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ -
+ -
+ -
+
ION ION
ION DIPOLO -
ION DIPOLO INDUCIDO + -
ION DIPOLO INSTANTANEO + - - +
ION FUERZAS DE LONDON + -
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3348
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
+ - DIPOLO DIPOLO
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO
DIPOLO INSTANTANEO - +
FUERZAS DE LONDON
+ - DIPOLO + - + -
+ -
+ - + -
+ -
+ -
DIPOLO
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3350
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
DIPOLO INDUCIDO
DIPOLO INSTANTANEO
FUERZAS DE LONDON
+ - + - - +
-
DIPOLO INDUCIDO + -
+ - -
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3352
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
- +
DIPOLO INSTANTANEO - + - +
DIPOLO INSTANTANEO
DIPOLO INSTANTANEO
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
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3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3353
HUGO TORRENS
INTERACCIONES
FUERZAS DE LONDON
FUERZAS DE LONDON
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
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LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
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SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3354
HUGO TORRENS
PUENTES DE HIDROGENO
R H X Rrsquo
R H O Rrsquo
R H F Rrsquo
R H S Rrsquo
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3356
HUGO TORRENS
RESUMEN
+ -
INTERACCION ION-ION MUY FUERTE
Na+---Cl-
H
O
H
+
INTERACCION ION-DIPOLO FUERTE
Na+---OH2
INTERACCION DIPOLO-DIPOLO FUERTE
H2O---H20
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3358
HUGO TORRENS
RESUMEN
DEBIL INTERACCION ION-DIPOLO INDUCIDO
Cl----O=O + - -
MUY DEBIL INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+ - H
O
H
H2O----O=O
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
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MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
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LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
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SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
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3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3360
HUGO TORRENS
RESUMEN
INTERACCION FUERZAS DE LONDON-FUERZAS DE LONDON
MUY DEBIL
Ne---Ne
O=O---O=O
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
Dos vistas de la unioacuten de una moleacutecula de agua al grupo carboxilo terminal del Asp 32 superficial del citocromo cacute de Rodopseudomonas El agua se une a traveacutes de la parte positiva de su dipolo (uno de los hidroacutegenos) al oxiacutegeno anioacutenico del aspartato
Puentes de hidroacutegeno
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
En condiciones oacuteptimas la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno puede alcanzar unos 23 kJmol (unas 15 veces maacutes que la energiacutea de las fuerzas de dispersioacuten de London) La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoleacuteculas Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN Por ejemplo en este par GC perteneciente a un dodecaacutemero cuya estructura en disolucioacuten ha sido determinada por RMN lo que permite visualizar los aacutetomos de hidroacutegeno
Puentes de hidroacutegeno
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
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3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
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3342
3380
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LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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3394
La energiacutea del enlace de hidroacutegeno depende del aacutengulo de enlace es maacutexima cuando los tres aacutetomos (dador-hidroacutegeno-aceptor) estaacuten alineados y disminuye cuando se disponen en aacutengulo Es un enlace muy direccional aunque pequentildeas variaciones de hasta 20ordm no tienen demasiada importancia Por uacuteltimo la energiacutea de un enlace de hidroacutegeno depende de los aceptores y dadores De mayor a menor energiacutea de enlace tenemos las siguientes posibilidades
Puentes de hidroacutegeno
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
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MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
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3342
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HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
Por definicioacuten una sustancia es hidrofoacutebica si no es miscible con el agua Baacutesicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la moleacutecula en cuestioacuten no es capaz de interaccionar con las moleacuteculas de agua ni por interacciones ioacuten-dipolo ni mediante puentes de hidroacutegeno Tal es el caso de los hidrocarburos saturados En esta situacioacuten las moleacuteculas de agua en la vecindad del hidrocarburo se orientan y se asocian formando una estructura parecida al hielo creaacutendose una especie de jaula de moleacuteculas de agua alrededor de la moleacutecula hidrofoacutebica Esta estructura se conoce como clatrato
Interacciones hidrofoacutebicas
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
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3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
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1
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3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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3394
Clatrato Modelo de una moleacutecula de ciclohexano (en amarillo no se muestran sus hidroacutegenos) rodeada de moleacuteculas de agua En la imagen de la derecha se han eliminado las moleacuteculas delanteras para poder apreciar la estructura de la jaula y la falta de enlaces entre el ciclohexano y el agua
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
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3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
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3342
3380
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LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
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3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
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3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
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3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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3394
Una moleacutecula que no pueda interaccionar con el agua incrementa el orden del agua a su alrededor es decir disminuye la entropiacutea del agua Supongamos que tenemos dos moleacuteculas de un hidrocarburo
El sistema agua + hidrocarburo puede estar en dos estados diferentes
Estado 1 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten separadas y cada una tiene su propia jaula de moleacuteculas de agua ordenadas alrededor
Estado 2 Las dos moleacuteculas de hidrocarburo estaacuten juntas compartiendo una jaula de moleacuteculas de agua comuacuten El nuacutemero total de moleacuteculas de agua que forman el clatrato es menor por lo que parte de las moleacuteculas que estaban fijas estaacute libres en la disolucioacuten (cuente las moleacuteculas)
Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
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3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
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3342
3380
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LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
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1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
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3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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Simulacioacuten de una bicapa lipiacutedica de fosfatidilcolina en estado fluiacutedo Las moleacuteculas de agua muy desorganizadas pero unidas entre siacute por puentes de hidroacutegeno se encuentran en las dos caras de la bicapa No atraviesan el interior de la membrana altamente hidrofoacutebico En este interior las cadenas de aacutecidos grasos estaacuten estrechamente unidas La estructura es muy dinaacutemica -el interior es praacutecticamente un fluido bidimensional- pero resulta muy estable debido al intenso efecto hidrofoacutebico
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
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MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
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MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
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3342
3380
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LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
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3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
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ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
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3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMO HIDROFILICO POLAR
EXTREMOS HIDROFOBIVOS NO POLARES
HUGO TORRENS
3396
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
HUGO TORRENS
3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
MOMENTOS DIPOLARES (D) PARA MOLECULAS AB2
MOLECULA
CO2 0
CS2 0
HgX2 0
N2O 0166
SCTe 0173
HCP 039
OCS 07124
OCSe 073
FCN 217
ClCN 282
HCN 298
CsOH 75
HUGO TORRENS
3334
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
3
4
3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
MOMENTOS DIPOLARES (D) DE COMPUESTOS DE PLATINO
MOLECULA -cis -trans
PtI2(PEt3)2 82 0
PtBr2(PEt3)2 112 0
PtCl2(PEt3)2 109 0
PtCl2(AsEt3)2 105 0
PtCl2(SbEt3)2 92 0
PtCl2(PBu3)2 115 0
PtCl2(PPr3)2 115 0
PtCl2(PMe3)2 131 0
PtMeCl(PEt3)2 84 340
HUGO TORRENS
3342
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
3
1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
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3388
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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3392
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
HUGO TORRENS
3394
3380
HUGO TORRENS
LITIO FLOTANDO EN ACEITE QUE A SU VEZ FLOTA EN AGUA SISTEMA TRIFASICO LIQUIDO-LIQUIDO-SOLIDO
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
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1
HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
1
2
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
HUGO TORRENS
3390
SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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3394
LOS SISTEMAS BIFASICOS LIQUIDOS SON MUY COMUNES Y NORMALMENTE CONSISTEN DE UN DISOLVENTE ORGANICO CON UNA FASE ACUOSA (AGUA Y ACEITE) LAS MULTIFASES LIQUIDAS SON RARAS Y SOLO SE CONOCEN LAS TRI Y TETRAFASICAS QUE SE USAN PARA PROCESOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO ES POSIBLE OBTENER SISTEMAS DE MULTIPLES FASES ACOMODANDO CAPAS DE LIQUIDOS NO POLARES Y FASES ACUOSAS DE DENSIDAD DECRECIENTE SIN EMBARGO SI ESTOS SISTEMAS SE AGITAN NO SE SEPARARAN DE NUEVO LAS FASES INICIALES COMO EN LOS SISTEMAS MULTIFASICOS GENUINOS
HUGO TORRENS
3382
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
HUGO TORRENS
3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
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HUGO TORRENS
3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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3394
ORGANICO NORMAL = 0 1
AGUA 0 2
SISTEMA TRIFASICO
ORGANICO FLUORADO = 0 3
POR EJEMPLO
EN LOS SISTEMAS AGUA + 2-HEPTANONA + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO Y AGUA + BENCENO + CAPROLACTAMA + SULFATO DE AMONIO SE ENCUENTRAN EQUIBRIOS ENTRE TRES FASES LIQUIDAS
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3384
ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
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3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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ALGUNAS MACROMOLECULAS SOLUBLES MUESTRAN UN COMPORTAMIENTO PECULIAR EN DISOLUCION PERMITIENDO
OBTENER TRES FASES LIQUIDAS MUTUAMEMENTE INSOLUBLES CON
AGUA-DICLOROMETANO-PERFLUOROMETILCICLOHEXANO
Chem Commun 2005 1034 - 1036
ESTOS POLIMEROS PUEDEN SER USADOS COMO SOPORTES PARA REACTIVOS O CATALIZADORES CUYA PREFERENCIA DE SOLUBILIDAD PUEDE MODULARSE EN PROCESOS DE SEPARACION
2
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3386
SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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SISTEMAS TETRAFASICOS 1 DISOLVENTE NO POLAR A 2 DISOLVENTE B 3 POLIMERO SOLUBLE EN DISOLVENTE B Y AGUA 4 SAL + AGUA
EJEMPLO 1 109 HEPTANO 2 155 DICLOROMETANO 3 71 OXIDO DE POLIETILENO 4 665 SULFATO DE SODIO (gt 01) EN AGUA
Chem Commun 1998 787 Polymer induced multiphase generation in waterorganic solvent mixtures Strategies towards the design of triphasic and tetraphasic liquid systems US patent application 20050215443 Multiphase aqueous cleansing composition
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR MEZCLA ACUOSA BIFASICA POR EJEMPLO USANDO HEXANO HEPTANO CICLOHEXANO O ACEITE MINERAL COMO EL DISOLVENTE NO POLAR DISOLVENTE POLAR AGUA +SAL
EJEMPLO 100 ml ACEITE MINERAL 100 ml ISOPROPANOL 75 ml AGUA 35 g CLORURO DE CALCIO
DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO A SOLUBLE EN AGUA POLIMERO B SOLUBLE EN AGUA AGUA
EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA DEXTRAN-AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR POLIMERO SOLUBLE EN AGUA AGUA+SAL EJEMPLO HEXANO OXIDO DE POLIETILENO-AGUA SULFATO DE SODIO-AGUA
DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO HEPTANO DICLOROMETANO OXIDO DE POLIETILENO AGUA
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SISTEMAS TRIFASICOS DISOLVENTE NO POLAR A DISOLVENTE B POLIMERO SOLUBLE EN EL DISOLVENTE B Y AGUA AGUA EJEMPLO 163 HEPTANO 217 DICLOROMETANO 95 OXIDO DE POLIETILENO 515 AGUA 01 SULFATO DE SODIO-AGUA DISOLVENTE NO POLAR SAL HIDROFOBICA AGUA EJEMPLO ISOOCTANO ALIQUAT 336 (METIL TRIOOCTIL AMONIO UN CATALIZADOR DE TRANSFERENCIA DE FASE) AGUA EJEMPLO CICLOHEXANO BMIM-PF6 (UN LIQUIDO IONICO) AGUA
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