UNIFAC
El método UNIFAC (De sus siglas en inglés UNIQUAC Functional-group Activity Coefficients, no confundir con UNIQUAC)[1] es un sistema semi-empírico para la predicción de la actividad de no-electrolitos en mezclas no ideales.
La UNIFAC utiliza los grupos funcionales presentes en las moléculas que componen la mezcla líquida para calcular los coeficientes de actividad.
Esta información puede ser usada para obtener información sobre los equilibrios de líquidos, lo cual es útil en muchos cálculos termodinámicos, tales como el diseño de reactores químicos y en la destilación.
Obtener estos datos de energía libre no es un problema trivial, y requiere experimentos cuidadosos, tales como calorimetría, para medir con éxito la energía del sistema.
Incluso cuando se realiza este trabajo, no es factible intentar realizarlo para cada una de las posibles clases de productos químicos y sus mezclas binarias o superiores.
Para aliviar este problema, se emplean modelos de predicción de energía libre, como UNIFAC, para predecir la energía del sistema basándose en unas pocas constantes medidas previamente.
Es posible calcular algunos de estos parámetros usando métodos Ab intio como COSMO-RS, pero los resultados deben ser tratados con precaución, porque las predicciones de ab initio pueden estar desactivadas.
Del mismo modo, la UNIFAC puede estar apagada, y para ambos métodos es aconsejable validar experimentalmente las energías obtenidas de estos cálculos.
La correlación de la UNIFAC intenta romper el problema de predecir las interacciones entre moléculas describiendo las interacciones moleculares basándose en los grupos funcionales unidos a la molécula.
Esto se hace para reducir el mero número de interacciones binarias que se necesitarían medir para predecir el estado del sistema.
Añadiendo un factor de corrección, conocido como la actividad (
La actividad de una sustancia química real depende del estado termodinámico del sistema, es decir, de la temperatura y la presión.
La FPNUL intenta ser un modelo general para predecir con éxito los coeficientes de actividad.
El modelo de la UNIFAC divide el coeficiente de actividad para cada especie en el sistema en dos componentes: un componente combinatorio
, los coeficientes de actividad se desglosan según la siguiente ecuación:
En el modelo UNIFAC, se requieren tres parámetros principales para determinar la actividad de cada molécula del sistema.
Finalmente está el parámetro de interacción binaria
, que está relacionado con la energía de interacción
de los pares moleculares (ecuación en la sección "residual").
El componente combinatorio de la actividad es aportado por varios términos en su ecuación (abajo), y es el mismo que para el modelo UNIQUAC.
son el segmento ponderado molar y el área fraccional para la molécula
en el sistema total y se definen por la siguiente ecuación;
es el número de coordinación del sistema, pero se encuentra que el modelo es relativamente insensible a su valor y es frecuentemente citado como una constante que tiene el valor de 10.
(normalmente obtenidas mediante valores tabulados), así como el número de ocurrencias del grupo funcional en cada molécula
se debe a las interacciones entre los grupos presentes en el sistema, y el trabajo original se refiere al concepto de solución de grupos.
El componente residual de la actividad para la molécula
grupos funcionales únicos puede escribirse de la siguiente manera:
La siguiente fórmula se utiliza tanto para
Equipado con los coeficientes de actividad y un conocimiento de los constituyentes y sus cantidades relativas, se pueden calcular fenómenos como separación de fases y equilibrio vapor-líquido.
La UNIFAC intenta ser un modelo general para predecir con éxito los coeficientes de actividad.
