Modelación molecular de la solvatación de aniones presentes en aguas residuales

Los considerables volúmenes de agua residual producida con alta concentración de aniones tales como (fosfatos, sulfatos, cloruros, bicarbonatos, entre otros) deterioran el ambiente natural acuático y por lo tanto son los responsables del problema de la eutrofización de ríos y lagos. este problema ha aumentado la preocupación con respecto a la calidad del agua y, en consecuencia, la concentración de estos aniones en el agua se ha regulado. en el caso específico de colombia, la norma que establece los parámetros y los valores límites máximos permisibles en vertimientos a cuerpos de aguas superficiales ya sistemas de alcantarillado público, está aún en desarrollo por parte del ministerio de ambiente y desarrollo sostenible. con lo anteriormente planteado, la descarga controlada de aniones desde las plantas de tratamiento de aguas residuales es un factor clave para la prevención de la eutrofización. por tal motivo se hace necesario conocer la naturaleza química de los aniones presente en dichas aguas y la organización estructural que estos aniones presentan cuando interactúan con el agua. con esta información se podría plantear estrategias enfocadas hacia el mejoramiento de procesos existentes para la remoción de dichos aniones lo cual contribuirá tanto a la parte de ciencia básica como a la parte de desarrollo tecnológico. la química computacional se convierte en una herramienta adecuada para caracterizar dichas especies y explicar comportamientos observados en la parte experimental

Hacer una búsqueda exhaustiva del espacio conformacional de los sistemas [anión - (h2o)n] con n = 1, 2, 3, etc. moléculas de solvente y estudiar los tipos de interacciones involucradas. - específicos - desarrollar una metodología para encontrar mínimos en la superficie de energía potencial. - escoger los sistemas [anión - (h2o)n], n = 1, 2, 3, etc., en cuanto a su naturaleza molecular específica ya la definición de n. - obtener geometrías de equilibrio y frecuencias vibracionales en fase gas y con efecto solvente para los sistemas [anión - (h2o)n], n = 1, 2, 3, etc. - identificar los patrones estructurales de conformación. - estudiar la naturaleza del enlace en estructuras seleccionadas

Método para la exploración del espacio conformacional. el presente proyecto pretende aplicar la teoría matemática y estadística de formas en el contexto de la química computacional, aprovechando las excelentes propiedades de grupos de simetría, geometrías no euclídeas y transformaciones similares que tienen las moléculas. la exploración implementará transformaciones del locus molecular usual en el espacio euclidiano hacia ciertos espacios cociente que permitan determinar representantes de clases de equivalencia para las estructuras candidatas. la incursión de la reciente estadística algebraica traducida al lenguaje de la teoría de formas y el análisis de procrustes, será otra de las novedades metodológicas que se esperan implementar en el presente proyecto. es de anotar que gran parte de las teorías que apoyarán este apartado metodológico corresponden a resultados de proyectos en teoría de formas y matrices aleatorias, desarrollados en la universidad de medellín 2. generación de estructuras candidatas se utilizará un programa desarrollado para explorar la superficie de energía potencial (sep) de los sistemas anión y aguas, n =1, 2, 3, etc. el programa producirá estructuras candidatas a puntos estacionarios. se utilizaran métodos dft (funcionales de la densidad) para la evaluación de la función de energía. 3.refinamiento y caracterización de estructuras las estructuras generadas serán optimizadas utilizando metodologías analíticas convencionales con altos niveles de teoría. segundas derivadas analíticas se utilizarán para caracterizar los puntos estacionarios como mínimos estables o estados de transición dentro de la sep. usando en el nivel de teoría dft (funcionales de la densidad) implementado en software gaussian.