A group contribution model for the description of equilibrium of aqueous solutions: variable hydration of species

Méthode de contribution de groupes pour la représentation des propriétés d'équilibre dans les solutions aqueuses. Prise en compte de l'hydratation variable des espèces

Lamia Ben Gaïda (1)

1 ICCF - Institut de Chimie de Clermont-Ferrand

A physicochemical predictive model was developed to represent the equilibrium properties in single and mixed aqueous solutions. The physical part of the model uses the group contribution model UNIFAC modified by Larsen et al (1987), associated with an electrostatic term derived from the Pitzer model Debye-Hückel (Achard, 1992). The chemical, which constitutes the originality of this work takes into account chemical interactions between molecules in a moisture balance leading to the formation in one step of a new species n-hydrate in the mixture. n, the number of hydration and K the equilibrium constant of hydration of the hydrated species, two independent parameters are the chemical part of this. Representation of thermodynamic properties of aqueous electrolyte solutions and nonelectrolyte led, initially, to identify the two parameters n and K as well as the interaction parameters between ions and water. The values ​​of interaction parameters and the functional groups of species origin of non-electrolytes were not changed. In addition there has been no introduction of new functional groups. In a second step, the developed model was used to predict other equilibrium properties such as pH, water activity, the melting and boiling points and solubility of solutes in mixtures aqueous binary or ternary mixed species containing neutral (sugars, polyols) and / or electrolytic (salts, acids, bases)

Un modèle physico-chimique prédictif a été développé pour représenter les propriétés d'équilibre dans des solutions aqueuses simples et mixtes. La partie physique du modèle utilise le modèle de contribution de groupes UNIFAC modifié par Larsen et al (1987), associé à un terme électrostatique issu du modèle Pitzer Debye-Hückel (Achard, 1992). La partie chimique, qui constitue l'originalité de ce travail, tient compte des interactions chimiques entre les molécules par un équilibre d'hydratation conduisant à la formation en une seule étape d'une nouvelle espèce n-hydratée dans le mélange. n, le nombre d'hydratation et K, la constante d'équilibre d'hydratation de l'espèce hydratée, sont les deux paramètres indépendants de cette partie chimique. La représentation des propriétés thermodynamiques des solutions aqueuses électrolytiques et non électrolytiques a conduit, dans un premier temps, à identifier les deux paramètres n et K ainsi que les paramètres d'interaction entre les ions et l'eau. Les valeurs des paramètres d'interaction et les groupes fonctionnels d'origine des espèces non électrolytiques n'ont pas été modifiés. De plus il n'y a pas eu d'introduction de nouveaux groupes fonctionnels. Dans un deuxième temps, le modèle développé a été utilisé pour prédire d'autres propriétés d'équilibre, telles que le pH, l'activité de l'eau, les températures de fusion et d'ébullition et la solubilité des solutés dans des mélanges aqueux binaires ternaires ou mixtes, contenant des espèces neutres (sucres, polyols) et/ou electrolytiques (sels, acides, bases)

Mots clés: solutions acqueuses; hydratation

Domaines: Matériaux

Lamia Ben Gaïda. Méthode de contribution de groupes pour la représentation des propriétés d'équilibre dans les solutions aqueuses. Prise en compte de l'hydratation variable des espèces. Matériaux. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II; Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I, 2007. Français. ⟨NNT : 2007CLF21734⟩. ⟨tel-00717780⟩