Estudio estructural por XRD y calorimetría de alcanoatos de cobre, litio, y otros metales

Abstract

Los alcanoatos metálicos pertenecen a una familia de compuestos de gran interés y, dada su naturaleza anfifílica (muchos de ellos se comportan como surfactantes en disolventes), pueden presentar polimorfismo y polimesomorfismo, esto es, diferentes fases desde el cristal (perfectamente ordenado) hasta la fase líquida (desordenada). Este comportamiento es conocido como proceso de fusión escalonada, referida a compuestos orgánicos. Dos componentes fundamentales forman estas sales: el catión metálico y el anión alcanoato, y, cambiando la carga y tamaño del primero o la longitud de cadena del segundo, pueden obtenerse distintas propiedades y fases. Durante los últimos 80 años, aproximadamente, se han llevado a cabo muchos estudios. A pesar de ello, tanto la estructura cristalina como la naturaleza de los polimorfos y de las mesofases no han sido resueltas hasta ahora. Así, uno de los objetivos de esta tesis ha sido resolver estas cuestiones. Por otro lado, en esta Tesis se ha desarrollado un estudio sistemático para el estudio de estas sales, que puede utilizarse no solo para estos compuestos, sino que es extensible a otras sales orgánicas y a polímeros de coordinación en general. Como complemento a los objetivos iniciales, se han preparado y analizado sistemas binarios y complejos de ligandos mixtos, basados en los alcanoatos metálicos, en el intento de mejorar o conseguir nuevas propiedades (químico-físicas, luminiscentes, etc.) y buscar nuevas dimensionalidades en las estructuras. Esto ha permitido abrir nuevos campos de investigación en el grupo, que continúan en la actualidad y, esperamos, continúen en los próximos años. Los logros alcanzados a lo largo de esta Tesis doctoral se muestran resumidos en el capítulo 5, y se basan en la completa descripción de la serie de los alcanoatos de cobre(II) y, en menor medida, de litio, plomo(II), y manganeso y talio(I). En estos casos se ha realizado un profundo análisis de las estructuras cristalinas (a baja temperatura y temperatura ambiente) y de las mesofases (sólidas o líquidas). Además, se estudiaron algunos diagramas de fase binarios (sal-sal y sal-ácido), basados en alcanoatos metálicos. En estos casos, se estudiaron las sales de composición intermedia y las mesofases liotrópicas que se encuentran en estos sistemas binarios. También se procedió a la preparación de complejos mixtos basados en alcanoatos metálicos utilizando otros tipos de ligandos puente y, así, se obtuvieron nuevos compuestos de plomo(II) con interesantes propiedades luminiscentes. En este sentido, esta investigación continúa actualmente, como se ha mencionado. Esta investigación está también fundamentada en la síntesis original, tomando especial cuidado en la obtención de muestras de alta pureza y utilizando varios métodos de cristalización. Este trabajo ha sido entonces completado con el estudio estructural y el análisis del comportamiento térmico y espectroscópico. Se han utilizado muchas y muy variadas técnicas instrumentales, principalmente calorimetría diferencial de barrido y difracción de rayos X (en polvo y monocristal), pero también otras que han sido complementarias en el estudio de las fases y mesofases, tales como espectroscopías infrarroja y UV-visible, microscopía óptica y electrónica (de barrido y de transmisión), técnicas de dispersión de rayos X (de ángulo bajo y de alta energía), y otras muchas. Finalmente, es necesario resaltar que los resultados alcanzados en esta Tesis Doctoral han sido publicados en 13 artículos en revistas científicas de alto índice de impacto (su calidad queda demostrada en ellos), además de una publicación a modo de revisión, que recoge la experiencia de todo el grupo en el estudio de Sales Orgánicas, resaltando el papel importante que desempeña la Calorimetría, no solo en el comportamiento térmico de éstas, sino también en el estudio estructural de las mismas (J Therm Anal Calorim 2012,108, 399¿413).