Interações Moleculares de Sistemas Contendo Líquidos Iônicos: Estudo Termodinâmico, Espectroscópico e Computacional

• Processo: 24/17380-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Ricardo Belchior Tôrres
• Beneficiário: Isabela Ornelas Aravena
• Instituição Sede: Centro Universitário FEI (UNIFEI). Campus de São Bernardo do Campo. São Bernardo do Campo , SP, Brasil
• Assunto(s): Água Espectroscopia Líquidos iônicos Propriedades termodinâmicas Química quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: água | Espectroscopia | líquidos iônicos | Propriedades Termodinâmicas | Química Quântica | Engenharia Química

Resumo

Líquidos iônicos (ILs) compõem um conjunto de sais com baixo ponto de fusão com aplicações como solventes, como catalisadores, como fluidos térmicos, em processos de separação, em baterias, entre outros. Análises termodinâmicas acerca de substâncias puras e misturas são de suma importância em projetos de processos químicos. O ajuste de uma Equação de Estado a dados experimentais de propriedades termodinâmicas possibilita posteriores aplicações de predição de demais propriedades em diversas condições. Além disso, o cálculo de funções termodinâmicas excesso, sobretudo suportadas por estudos envolvendo Química Quântica e análises espectroscópicas, contribui significativamente para quantificar e compreender o comportamento de interações entre substâncias. Em virtude da gama de aplicações verificadas para os ILs, estudos termodinâmicos são essenciais para projetos e simulações de processos que os envolvam. O presente projeto visa realizar tais estudos, de modo experimental e computacional, para misturas contendo os ILs metanoato de n-butilamônio, acetato de n-butilamônio e propanoato de n-butilamônio, e água, com o intuito de analisar quantitativa e qualitativamente possíveis interações entre as moléculas envolvidas. Resultados de tais análises são tipicamente alimentados em simuladores de processos, sendo a base para seu funcionamento. Nesse projeto, os ILs serão sintetizados e caracterizados, e medidas experimentais de densidade, viscosidade, velocidade do som serão realizadas. Esses resultados serão usados para calcular algumas propriedades termodinâmicas, dentre elas, o volume molar excesso, o desvio da viscosidade, a energia de Gibbs de ativação excesso e o desvio da compressibilidade. Ademais, será realizado um estudo espectroscópico (espectroscopias na região do infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e de ressonância magnética nuclear (RMN)) das misturas propostas (LIs + água) com a finalidade de tentar identificar as possíveis interações inter e intra molecular entre as espécies químicas presentes nas misturas. Por fim, será realizado um estudo computacional de Química Quântica com base na Teoria Funcional de Densidade (DFT), de modo que os resultados (experimentais e computacionais) serão quantificados e analisados em termos de interações entre os compostos envolvidos nas misturas.