V. Tehnologii inovative, energie sustenabilă, digitalizare
Cercetări fundamentale în fizică, chimie, matematică
- SPÎNU Oxana
- Dr. SPĂTARU Tudor
Studiul termodinamic riguros va elucida fenomenul sinergismului în procesele chimice complexe. Sinergismul este adesea explicat diferit în funcție de structurile chimice ale reactivilor, energia proceselor etc. Interacțiunile chimice depind de compoziția chimică a amestecului de reacție și/sau temperatura și/sau presiunea. Sinergismul chimic, datorat echilibrelor chimice în flux, este guvernat de intensitatea acestor trei parametri termodinamici principali. Fenomenul sinergismului se observă doar la anumite valori ale temperaturii și presiunii și la un anumit raport al concentrațiilor componentelor amestecului reactant.
Autorii proiectului vor demonstra că în procesele chimice complexe, caracteristica comună a sinergismului este formarea unui compus sau complex mixt, stabil într-o anumită perioadă de timp. Cunoașterea acestei caracteristici comune va permite o înțelegere mai profundă a fenomenului și predicția efectelor sinergice necesare. Procesele sinergice cunoscute, studiate cu metode fizico-chimice, vor fi analizate în funcție de formarea unui compus mixt. Multe reacții formează compuși micști fără efect sinergic înregistrat. Lipsa efectului sinergic poate fi explicată prin lipsa măsurării unei anumite cantități.
Pe viitor, programele software pentru căutarea efectelor sinergice vor include posibilitatea formării compușilor micști. Descoperirea unui efect sinergic ca rezultat al unui proces chimic va lua în considerare formarea unui compus sau complex mixt. Relațiile deduse în acest proiect vor fi utile pentru căutarea și proiectarea de noi procese sinergice. Aceste sisteme vor fi utilizate în diverse domenii ale cercetării chimice și biochimice, în chimia analitică, farmacologie, industria farmaceutică, medicală și chimia organică sintetică.
Se așteaptă ca amestecurile sinergice să reprezinte viitorul pentru ”noi reactivi”, înlocuind dezvoltarea costisitoare a reactivilor care necesită reglementare. Cercetările viitoare se vor concentra pe izolarea și caracterizarea compușilor micști, furnizând cunoștințe termodinamice și cinetice mai detaliate, susținute de calcule teoretice, deoarece înțelegerea actuală este bazată doar pe observații empirice.
În anul 2024 au fost înregistrate progrese semnificative în înțelegerea și aplicarea fenomenului sinergismului chimic, cu implicații majore pentru știință și industrie. Proiectul are ca scop investigarea fenomenului sinergismului chimic printr-o abordare termodinamică riguroasă. Metodologia elaborată, fundamentată pe date termodinamice standard ale echilibrelor complexe din procesele de extracție, ecuații de bilanț de masă și observații experimentale în sisteme eterogene lichid-lichid, permite identificarea condițiilor care favorizează manifestarea atât a fenomenelor de sinergism, cât și a celor de antagonism. Au fost analizate detaliat sistemele de extracție sinergică bine documentate, precum cele care utilizează un ligand chelator acid împreună cu un aduct neutru pe bază de fosfor, cum ar fi tributilfosfatul (TBP). Studiul sistemului Zn²⁺- tenoiltrifluoroacetona -TBP a oferit o înțelegere aprofundată a aspectelor termodinamice asociate fenomenelor de sinergism și antagonism. Prin aplicarea teoriei echilibrului chimic, autorii au identificat condițiile experimentale care determină aceste fenomene, contribuind la reducerea lacunelor din literatura de specialitate. A fost definit indicele de sinergism (SI), iar rezultatele obținute dintr-o varietate de sisteme eterogene studiate sunt consistente cu datele experimentale din literatură. Această abordare oferă un cadru teoretic pentru prezicerea fenomenelor de sinergism și antagonism în condiții experimentale specifice, precum compoziția chimică și pH-ul sistemelor eterogene lichid-lichid. Rezultatele obținute oferă o bază solidă pentru dezvoltarea de procese chimice inovatoare și eficiente în industrii variate, inclusiv farmaceutică, biochimică și chimia analitică. Această cercetare deschide noi perspective în utilizarea amestecurilor sinergice ca alternativă la reactanții individuali costisitori, promovând o abordare sustenabilă în proiectarea proceselor chimice.