Propiedades interfaciales y equilibrio de fase de mezclas fluidas mediante simulación Monte Carlo
Martínez Ruiz, Francisco José
Dirigida por: Felipe Jiménez Blas Director
Universidad de defensa: Universidad de Huelva
Fecha de defensa: 30 de noviembre de 2015
The understanding, from a molecular perspective, of the phase equilibria and interfacial properties of condensed systems, has increased in the last years. However, the determination of the thermodynamic and structural properties of inhomogeneous systems of complex mixtures (molecular chains, associating systems...), such as the interfacial thickness, adsorption, and surface tension, among others, is limited compared with that of homogenous systems. The precise knowledge of the interfacial properties is essential from a theoretical point of view and for the design of process of industrial interest. Nowadays, it is possible to determine the global phase diagram and the interfacial properties of a given model using molecular simulation. This is probably due to the enormous increasing of the available computational resources and also due to the development of new and more effective computational methods during the last years.
In this Thesis, we combine different Monte Carlo simulation techniques to understand, from the Statistical Mechanics point of view, how the microscopic parameters of a given molecular model determine the interfacial properties of systems that exhibit vapour-liquid and liquid-liquid equilibria. The analysis on how the long-range corrections affect the behaviour of the system, particularly due to the discontinuities existing in continuous potential that are truncated at a given distance, is an important and delicate issue. In this Thesis, we extend and improve an existing methodology in the literature to account for these long-range corrections. We put special emphasis on how these corrections affect to the interfacial tension and extend and improve the standard method for determining the pressure tensor in inhomogeneous systems (virial or mechanical route). This methodology is easy to apply and implement in systems form from spherically symmetric molecules, but this is not the case of complex molecular systems. In this Thesis, we use alternative methods, based on the thermodynamic route, such as the volume perturbation technique, the Test-Area (TA) methodology, and the Wandering Interface Method (WIM).
We have determined the vapour-liquid and liquid-liquid interfacial tension of binary mixtures of spherical systems, and the vapour-liquid surface tension of flexible chainsform from monomers that interact through the Lennard- Jones and Square-Well intermolecular potentials, among many other interfacial properties. The Soft-SAFT approach, based on Wertheim’s theory, is used to calculate the global phase diagram of the mixtures studied in order to compare the simulation results obtained in this Thesis. In the case of flexible Lennard-Jones chains, we have studied the effect of chain length and flexibility on the phase equilibria and interfacial properties. We have also calculated the vapour pressure of Square-Well chains along the vapour-liquid coexistence combining Monte Carlo simulations of the interface and the thermodynamic integration technique, as well as the associated error from the Sinthetic Method. Finally, we have also analysed some universal scaling relationships for Lennard-Jones and Square-Well molecular chains with different degrees of flexibility.
Vapor-liquid interfacial properties of square-well chains from density functional theory and Monte Carlo simulation. Physical Chemistry Chemical Physics Año: 2017 Volumen: 19 Página inicial: 12296 Página final: 12309 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Jimenez-Blas, Felipe; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; Míguez, Jose Manuel; González-Macdowell, Luis.
Interfacial properties of binary mixtures of square-well molecules from Monte Carlo simulation. The Journal of Chemical Physics Año: 2016 Volumen: 144 Número: 15 Página inicial: 154705-1 Página final: 154705-10 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Jimenez-Blas, Felipe.
Determination of interfacial tension of binary mixtures from perfturbative approaches. Molecular Physics Año: 2015 Volumen: 113 Número: 9-10 Página inicial: 1217 Página final: 1227 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Jimenez-Blas, Felipe
Liquid-liquid interfacial properties of a symmetrical Lennard-Jones binary mixture The Journal of Chemical Physics Año: 2015 Volumen: 143 Número: 10 Página inicial: 104706-1 Página final: 104706-11 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; Jimenez-Blas, Felipe.
Effect of molecular flexibility of Lennard-Jones chains on the vapor-liquid interfacial properties. The Journal of Chemical Physics Año: 2014 Volumen: 140 Número: 11 Página inicial: 114705-1 Página final: 114705-11 Autores: Jimenez-Blas, Felipe; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; Algaba-Fernández, Jesús; MartínezRuiz, Francisco José; Gonzalez-macdowell, Luis.
Effect of dispersive long-range corrections to the pressure tensor: The vapor-liquiid interfacial properties of Lennard-Jones system revisited. The Journal of Chemical Physics Año: 2014 Volumen: 141 Número: 18 Página inicial: 184701-1 Página final: 184701-17 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Jimenez-Blas, Felipe; Mendiboure-, Bruno; Moreno-VentasBravo, A. Ignacio.
Universal scaling behaviour of surface tension of molecular chains. The Journal of Chemical Physics Año: 2012 Volumen: 137 Página inicial: 24702 Página final: 24702 Autores: Jimenez-Blas, Felipe; Martínez-Ruiz, Francisco José; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; González-Macdowell, Luis.
An efficiency calibration for 210Pb and 7Be measurements by gamma-ray spectrometry in atmospheric filters. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 580 (2007) 663–666. F. Martínez-Ruiz, E. Borrego, E.G. San Miguel , J.P. Bolıivar,.
AN EFFICIENCY CALIBRATION FOR 210PB AND 7BE MEASUREMENTS BY GAMMA-RAY SPECTROMETRY IN ATMOSPHERIC FILTERS: PROCEEDINGS OF THE 10 TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON RADIATION PHYSICS - ISRP 10. Applied Radiation and Isotopes Año: 2007 Volumen: 580 Número: 1 Página inicial: 663 Página final: 666 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Borrego-Flores, Esther; Bolívar-Raya, Juan Pedro. Universidad 29/03/2025 FRANCISCO JOSÉ MARTÍNEZ RUIZ 6 / 7 de Huelva. Física Aplicada
Propiedades interfaciales de sistemas esféricos y sus mezclas. XV Encuentro Inter-Bienal del Grupo Especializado de Termodinámica. Tipo de evento: Ponencia en Congreso Ámbito: Nacional Año: 04/09/2016 - 06/09/2016 Lugar: UNIA, Sede de la Rábida, Palos de la Frontera (Huelva) Autores: Jimenez-Blas, Felipe; Martínez-Ruiz, Francisco José; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; Míguez, Jose Manuel; Algaba-Fernández, Jesús; Mendiboure-, Bruno.
Efecto del tamaño molecular y la flexibilidad de cadenas moleculares sobre las propiedades interfaciales líquido-vapor. XIX Reunión Nacional de Física Estadística Tipo de evento: Poster en Congreso Año: 02/04/2014 - 04/04/2014 Lugar: Campus de Ourense Autores: Jimenez-Blas, Felipe; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; Algaba-Fernández, Jesús; MartínezRuiz, Francisco José; González-Macdowell, Luis; Míguez-díaz, Jose Manuel; Martínez-Piñeiro, Manuel.
Universal scaling behavior of surface tension of molecular chains. XIX Reunión Nacional de Física Estadística Tipo de evento: Ponencia en Congreso Año: 02/04/2014 - 04/04/2014 Lugar: Campus de Ourense Autores: Jimenez-Blas, Felipe; Martínez-Ruiz, Francisco José; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; González-Macdowell, Luis; Míguez-díaz, José Manuel; Martínez-Piñeiro, Manuel.
Effect of molecular size and flexibility of chainlike molecules on the vapour-liquid interfacial properties. 18th Symposium on Thermophysical Properties Tipo de evento: Ponencia en Congreso Ámbito: Internacional Año: 24/06/2012 - 29/06/2012 Lugar: BOULDER (USA) Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; Jimenez-Blas, Felipe; Macdowell, Luis G.; Míguez, Jose Manuel; Martínez-Piñeiro, Manuel.
Fluid-fluid interfacial tension of binary mixtures from perturbative method. 18th Symposium on Thermophysical Properties Tipo de evento: Poster en Congreso Año: 24/06/2012 - 29/06/2012 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Algaba, Jesús; Villegas-paez, Ana; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; Jimenez-Blas, Felipe
Effect of molecular size and flexibility of chainlike molecules on the vapour-liquid interfacial properties. 18th Symposium on Thermophysical Properties Tipo de evento: Comunicación en congreso Año: 24/06/2012 - 29/06/2012 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; Jimenez-Blas, Felipe; González-Macdowell, Luis; Míguez, José Manuel; Martínez-Piñeiro, Manuel.
Interfacial properties of fully flexible square-well chains from Monte Carlo and Density Functional Theory. 18th Symposium on Thermophysical Properties Tipo de evento: Comunicación en congreso. Año: 24/06/2012 - 29/06/2012 Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Moreno-Ventas-Bravo, A. Ignacio; González-Macdowell, Luis; Jimenez-Blas, Felipe.
ATMOSPHERIC FILTER MEASUREMENTS BY GAMMA-RAY SPECTROMETRY WITH GE DETECTOR. EUROPEAN GEOPHYSICAL UNION () (.2006.VIENA (AUSTRIA)) Tipo de evento: Comunicación en congreso Ámbito: Internacional no UE Año: 01/01/2006 - Lugar: VIENA (AUSTRIA) Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Bolívar-Raya, Juan Pedro; Gutiérrez De San Miguel-Herrera, Enrique; De La Rosa-Díaz, Jesús Damián; Sánchez De La Campa-Verdona, Ana María.
A NEW EFFICIENCY CALIBRATION METHOD FOR 210PB AND 7BE MEASUREMENTS IN ATMOSPHERICS FILTERS BY GAMMA-RAY SPECTROMETRY WITH COAXIAL GE DETECTOR. INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON RADIATION PHYSICS () (.2006.COIMBRA, PORTUGAL) Tipo de evento: Comunicación en congreso Ámbito: Internacional no UE Año: 01/01/2006 - Lugar: COIMBRA, PORTUGAL Autores: Martínez-Ruiz, Francisco José; Borrego-Flores, Esther; Gutiérrez De San Miguel-Herrera, Enrique; Bolívar-Raya, Juan Pedro. Universidad de Huelva. Física Aplicada.
Título del proyecto: Red de Simulación Molecular (FIS2015-71749-REDT)
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitiva Duración, desde: 01-12-2015 hasta: 01-12-2018
Tipo de participación: Investigador
Título del proyecto: Fluctuaciones en interfases: campos externos y gradientes de composición (FIS2013-46920-C2-1-P) Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitivad Duración, desde: 01-01-2015 hasta: 31-12-2017
Tipo de participación: Investigador
Título del proyecto: Red de Simulación Molecular (RdSiMol) (FIS2011-13119-E) Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación, Subprograma de Acciones Complementarias Duración, desde: 01-01-2012 hasta: 30-06-2013
Tipo de participación: Investigador
Título del proyecto: Teoría y simulación de propiedades interfaciales y equilibrio de fases de fluidos complejos (FIS2010-14866)Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación Duración, desde: 01-01-2011 hasta: 31-12-2014
Tipo de participación: Investigador
Título del proyecto: ORIGEN, CARACTERIZACIÓN Y PREDICCIÓN DE EPISODIOS DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA POR OZONO SUPERFICIAL EN ANDALUCÍA OCCIDENTAL. Código: P06-FQM-02065 Ámbito del proyecto: Nacional Programa financiador: PLAN ANDALUZ DE INVESTIGACIÓN (PAI) Entidad financiadora: JUNTA DE ANDALUCÍA. PAIDI Responsable: Bolívar-Raya, Juan Pedro Fecha inicio: 01/01/2007 Fecha fin: 31/12/2009
Trabajo conducente a obtención de DEA
Autor: Martínez-Ruiz, Francisco José.
Título: RADIACTIVIDAD EN AEROSOLES ATMOSFÉRICOS DE LA PROVINCIA DE HUELVA
Director: Bolívar-Raya, Juan Pedro;Gutiérrez De San Miguel-Herrera, Enrique
Universidad: Universidad de Huelva. Facultad de Ciencias Experimentales
Fecha de lectura: 02/12/2005