Diagrama de fases de electrolitos coloidales. Simulaciones y experimentos

Resumen

En esta Tesis se combinan simulaciones y experimetnos para estudiar el diagrama de fases de electrolitos coloidales, mezclas equimolares de partículas coloidales esféricas del mismo tamaño y misma carga. Es decir, la analogía coloidal del fluido iónico simétrico. En el primer capítulo se introducen los conceptos y conocimientos básicos de diagramas de fases en sistemas monocomponentes, que serán de utilidad en el transcurso de este trabajo. A continuación, se presenta el comportamiento fásico del fluido iónico, que debido a la analogía que presenta con nuestro modelo esperamos resultados cualitativamente similares. Finalmente, se concluye el capítulo con la presentación del electrolito coloidal, así como el modelo teórico que hemos seguido para realizar las simulaciones. En concreto, las interacciones electrostáticas se modelan por medio de un potencial efectivo tipo DLVO, o sea, un potencial eléctrico apantallado por la presencia de contraiones en el medio. En el segundo capítulo se estudia el diagrama de fases de equilibrio de este sistema mediante simulaciones Monte Carlo. Principalmente, se analiza la transición de fase gas-líquido y su dependencia respecto al alcance de la interacción (controlada por la concentración salina del medio). Se encuentra que la temperatura crítica evoluciona de forma no monótona con respecto al grado de apantallamiento de las cargas, ésto es, el alcance de la interacción. En concreto, la temperatura crítica crece según disminuye el alcance de la interacción, alcanza un máximo, y después desciende de forma monótona según aumenta la concentración salina del medio. Este comportamietno se puede explicar de acuerdo a las fuertes correlaciones que emergen en la región de coexistencia de fases entre las partículas de distinto signo. Cada partícula se rodea localmente de una capa de partículas de signo contrario a la que le sigue una segunda capa de partículas del mismo signo que la partícula cent