Adsorción de varias especies o "mezclas" sobre sustratos sólidos

Abstract

En este trabajo presentamos la termodinámica estadística de mezclas de especies poliatómicas adsorbidas sobre sustratos n-dimensionales. El proceso de adsorción ha sido descripto a través de las isotermas totales y parciales, la energía de adsorción y la entropía configuracional de la fase adsorbida. En primer término, las funciones termodinámicas calculadas para una mezcla monómero-dímero son aplicadas para describir la adsorción de mezclas de metano-etano en zeolitas. El formalismo teórico reproduce las principales características del sistema, mostrando que el desplazamiento de etano por metano a altas presiones, un fenómeno conocido como adsorción reversa (Adsorption Preference Reversal), es el resultado de la diferencia de tamaño (o número de sitios ocupados) entre las especies adsorbidas 1-3. En segundo lugar, se estudia la adsorción sobre hielo de proteínas anticongelantes (AFPs, antifreeze proteins) con una estructura de dos y tres dominios 4,5,6. Las AFPs se encuentran en algunos seres vivos, como hongos, plantas, vertebrados y bacterias, expuestos a condiciones extremas de baja temperatura. Estas proteínas son adsorbidas sobre el cristal de hielo impidiendo así la muerte celular por congelamiento. La teoría presentada aquí es capaz de predecir la proporción entre el grado de cobertura correspondiente a diferentes conformaciones de la proteína en el mismo estado energético 7,8. Esto representa un avance respecto a modelos previos que no distinguen entre diferentes estados de adsorción 4,5. En ambos problemas, adsorción de metano-etano en zeolitas y adsorción de AFPs en hielo, los resultados teóricos fueron validados mediante la comparación con resultados obtenidos usando simulación de Monte Carlo.