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Estimacin de propiedades fsicas por contribuciones de interacciones de gruposIntegrantes: Leidy Solano, Everth Vargas, Yhitzak VsquezProfesor: Luis Javier Lpez Giraldo

Obtencin de cido actico (Oxidacin de acetaldehdo)

Simuladores

Literatura

NUEVOS MTODOS SON NECESARIOS!!!

5Se usan para predecir las propiedades de los componentes puros y de las mezclas. Se asume que no hay interaccin entre grupos.

Mtodo de Joback-Reid:

Cada grupo funcional dentro de una molcula contribuye de forma diferente a cada una de las propiedades de la sustancia.* Joback, K. G y Reid, R.C.Mtodos de contribucin de grupos

* Joback, K. G y Reid, R.C.Mtodos de contribucin de grupos

Mtodos de contribucin de grupos

Contribuciones

* Joback, K. G y Reid, R.C.

Mtodos de contribucin de grupos

Ventajas Desventajas Suministran rpidos estimados de las propiedades.

No requieren fuentes computacionales fundamentales.

Buena estimacin de propiedades para molculas de tamao medio. Baja exactitud.

No hay distincin entre ismeros.

Estimacin de propiedades para macromolculas muy limitada.

La lista de grupos no cubren todas las molculas.

Mtodos de contribucin de grupos

Mtodo que tiene en cuenta las interacciones de grupos y por ello maneja una mayor exactitud si se compara con los mtodos de contribuciones de grupos.* Marrero-Morejn Jorge, Pardillo-Fontdevila Eladio.Propiedades termodinmicasCaractersticas de cada sustancia.Relacionadas con la estructura molecular.Contribuciones de interacciones de Grupos

* Marrero-Morejn Jorge, Pardillo-Fontdevila Eladio.

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Desarrollo de los modelos basados en GICConsideracin general

Las propiedades de los compuestos estn en funcin de un parmetro que depende de sus estructuras (), en este nuevo enfoque se consideran las contribuciones de las interacciones entre grupos enlazados.

Propiedad SmboloUnid.EcuacinT normal de ebullicin*Tb*KT normal de ebullicinTbKT crticaTcKP crticaPcBarV crticoVccm3/mol

Tomado y modificado de Marrero-Morejn y Pardillo-Fontdevila, Estimation of pure compound properties using group-interaction contributions, 1999.

El parmetro dependiente de la estructura se define como:f = 5Desarrollo de los modelos basados en GIC

Determinacin de las contribuciones de las interacciones de grupos

Se seleccion 39 grupos simples.

Se compil las propiedades de 507 compuestos puros, obtenidas de Reid et al. (1987).

Se llev a cabo un anlisis de mnimos cuadrados para determinar las contribuciones y los parmetros ajustados (a y b).

Se optimizaron las regresiones lineales con el procedimiento de descomposicin del valor singular (Forsythe et al., 1977) y las no lineales con el procedimiento Levenberg-Marquardt.

Finalmente se obtuvieron tablas de: parmetros ajustados (a y b) para cada propiedad, contribuciones de los grupos simples y contribuciones de las interacciones de grupos.Desarrollo de los modelos basados en GIC

En la siguiente tabla se muestra un resumen estadstico de los anlisis de regresin.PropiedadNmero de datosContribucin de grupos simplesContribucin de interaccin de gruposAAESTDAPEAAESTDAPETb* (K)50710,1113,942,864,997,351,34Tb (K)50712,6617,013,586,489,531,73Tc (K)4914,716,320,822,794,390,48Pc (bar)4452,033,095,301,061,702,92Vc (cm3/mol)2897,3210,592,334,566,681,45Tomado y modificado de Marrero-Morejn y Pardillo-Fontdevila, Estimation of pure compound properties using group-interaction contributions, 1999.Desarrollo de los modelos basados en GIC

Confiabilidad de los modelos basados en GICEvaluacin de la confiabilidad de los modelos

Se tom el conjunto de 507 compuestos y se dividi en 2:

407 Conjunto de entrenamiento100Conjunto de prueba

Conjunto de entrenamientoConjunto de pruebaSe calcularon los parmetros ajustados (a y b) y las contribuciones.

Se evaluaron las ecuaciones de estimacin usando los parmetros y contribuciones obtenidos.Se evaluaron las ecuaciones de estimacin usando los parmetros y contribuciones obtenidos con el conjunto de entrenamiento.

Confiabilidad de los modelos basados en GICComparacin estadstica de las propiedades estimadas y las reales. PropiedadConjunto de entrenamientoConjunto de pruebaNmero de datosAAENmero de datosAAEGrupo simpleInteraccin de gruposGrupo simpleInteraccin de gruposTb* (K)40710,074,879811,015,22Tb (K)40712,436,369913,127,01Tc (K)3914,542,61905,022,73Pc (bar)3451,970,98872,121,00Vc (cm3/mol)1897,134,33837,884,69Tomado y modificado de Marrero-Morejn y Pardillo-Fontdevila, Estimation of pure compound properties using group-interaction contributions, 1999.

Estimacin de algunas propiedades fsicas del m-terfenilo

CHCHCHCHCHCCCHCHCHCHCCCHCHCHCHCHEjemploInteraccinF.ContribucinTbTb*TcPcVc=CH y =CHEnlace doble58,41112-0,22460,149036,5=CH y =CHEnlace simple544,57285,070,2089-0,132439,3=CH y >C=Enlace doble436,01291,15-0,3586-0,182234,4=CH y >C=Enlace simple424,95237,220,219029,8>C= y >C=Enlace simple2-32,07153,050,2424-0,079251,7446,64404,93-0,1521739,2InteraccinF.ContribucinTbTb*TcPcVc=CH y =CHEnlace doble58,41112-0,22460,149036,5=CH y =CHEnlace simple544,57285,070,2089-0,132439,3=CH y >C=Enlace doble436,01291,15-0,3586-0,182234,4=CH y >C=Enlace simple424,95237,220,219029,8>C= y >C=Enlace simple2-32,07153,050,2424-0,079251,7InteraccinF.ContribucinTbTb*TcPcVc=CH y =CHEnlace doble58,41112-0,22460,149036,5=CH y =CHEnlace simple544,57285,070,2089-0,132439,3=CH y >C=Enlace doble436,01291,15-0,3586-0,182234,4=CH y >C=Enlace simple424,95237,220,219029,8InteraccinF.ContribucinTbTb*TcPcVc=CH y =CHEnlace doble58,41112-0,22460,149036,5=CH y =CHEnlace simple544,57285,070,2089-0,132439,3=CH y >C=Enlace doble436,01291,15-0,3586-0,182234,4Tomado y modificado de Marrero-Morejn y Pardillo-Fontdevila, Estimation of pure compound properties using group-interaction contributions, 1999.InteraccinF.ContribucinTbTb*TcPcVc=CH y =CHEnlace doble58,41112-0,22460,149036,5=CH y =CHEnlace simple544,57285,070,2089-0,132439,3InteraccinF.ContribucinTbTb*TcPcVc=CH y =CHEnlace doble58,41112-0,22460,149036,5

EjemploEstimacin de algunas propiedades fsicas del m-terfeniloPeso molecular, M (g/mol)Nmero de tomos, nATbTb*TcPcVc446,64404,93-0,1521739,2230,3132

EjemploComparacin de valores estimados y realesPropiedadValores experimentalesValores estimados con contribuciones de interaccin de gruposError (%)Valores estimados con contribucin de grupos simplesError (%)Tb* (K)638645,31,14652,32,24Tb (K)638651,32,08697,29,28Tc (K)924,9917,70,78893,53,39Pc (bar)35,1N.A.N.A.27,122,79Vc (cm3/mol)768764,30,48732,14,67Tomado y modificado de Marrero-Morejn y Pardillo-Fontdevila, Estimation of pure compound properties using group-interaction contributions, 1999.

EjemploEstimacin del punto de ebullicin normal de los ismeros del n-octanoIsmerosValor experimentalEstimado por CIGError (%)Estimado por CGSError (%)n-Octano398,83944,8394,57,82-metilheptano390,8386,44,4388,52,33-metilheptano392,1386,35,8388,54,44-metilheptano390,9386,34,6388,55,62,2-dimetilhexano380379,80,2382,24,52,3-dimetilhexano388,8385,83382,52,62,4-dimetilhexano382,6378,73,9382,50,32,5-dimetilhexano382,3378,93,4382,53,73,3-dimetilhexano385,1385,10382,20,93,4-dimetilhexano390,9385,75,2382,50,53-etilhexano391,7386,25,538,54,82,2,3-trimetilpentano383382,60,4376,20,52,2,4-trimetilpentano372,4372,20,2376,232,3,3-trimetilpentano387,9388,10,2376,22,92,3,4-trimetilpentano386,6385,31,3376,60,52-metil-3-etilpentano388,8385,73,1382,56,53-metil-3-etilpentano391,4390,50,9382,25,42,2,3,3-tetrametilbutano379,6381,82,2369,94,2AAE2,7AAE5,2

* Marrero-Morejn Jorge, Pardillo-Fontdevila Eladio. Acrilato de etilo

Ventajas Desventajas Suministran mejores resultados si se comparan con el mtodo de contribucin de grupos.

Mtodo hbil para capturar las finas diferencias entre ismeros. No estn todos los parmetros para todas las combinaciones.

Estimacin de propiedades para alcoholes, fenoles muy limitada.

Baja exactitud para alcoholes polidhidroxilados.