دراسة مقارنة للمقاربات المبنية على COSMO ومعادلات الحالة للتنبؤ بطاقات الذوبان اعتمادًا على قاعدة بيانات COMPSOL

دراسة مقارنة للمقاربات المبنية على COSMO ومعادلات الحالة للتنبؤ بطاقات الذوبان اعتمادًا على قاعدة بيانات COMPSOL

لحساب طاقات الذوبان العديد من الاستخدامات في عدة مجالات، مثل تصميم عمليات الفصل، وعلم الصيدلة وتصميم الأدوية، والنمذجة الحركية. تتطلب هذه التطبيقات نماذج ديناميكية حرارية قادرة على التنبؤ بدقة طاقات الذوبان، مع مراعاة اعتماد هذه الخاصية على درجة الحرارة، والتي تكون سريعة وقوية. ضمن هذا الإطار، قمنا بمقارنة نموذجين من نماذج الذوبان المستمر المستندة إلى COSMO (COSMO-RS وCOSMO-SAC-dsp) مع نسختين من المعادلات التكعيبية التنبؤية للحالة المعترف بها جيدًا لكفاءتها (PSRK وUMR-PRU). ولهذا الغرض، تم النظر في مجموعة تجريبية كبيرة مكونة من 65000 نقطة بيانات مستخرجة من بنك بيانات كومبسول. تم إجراء مقارنات بين البيانات المحسوبة والتجريبية لطاقة جيبس ​​للإذابة، ولأول مرة في الأدبيات، لكل من الإنتروبيا والمحتوى الحراري للإذابة في وقت واحد. بالنسبة للمخاليط الثنائية الأبسط، التي لا يحدث فيها ترابط هيدروجيني، كانت جميع النماذج قادرة على تقديم تنبؤات دقيقة، مع متوسط ​​انحرافات مطلقة أقل من 0.3 كيلو كالوري/مول فيما يتعلق بطاقة جيبس ​​للإذابة. بالنسبة للمخاليط المرتبطة الأكثر تعقيدًا، أظهر COSMO-RS أفضل ارتباط بين البيانات التجريبية والبيانات المحسوبة، خاصة بالنسبة للأنظمة المائية؛ من بين EoS، لوحظ أن نموذج PSRK يقدم أفضل دقة.

يعد تقدير طاقة جيبس ​​للإذابة (Δsolv gᵢ) مسألة مهمة في تصميم العمليات والمنتجات. ونظرًا لأن هذه الكمية الديناميكية الحرارية مرتبطة بدرجة التقارب بين الأنواع الكيميائية المختلفة، فيمكن أن تكون مفيدة جدًا، على سبيل المثال، في اختيار مذيب مناسب لعملية فصل أو تفاعل كيميائي. يعد حساب كميات الذوبان أيضًا أمرًا بالغ الأهمية في علم الصيدلة وتصميم الأدوية، نظرًا لأن ظاهرة الذوبان تؤثر بشكل مباشر على تقارب مادة نشطة بيولوجيًا معينة للبروتينات المستهدفة، فضلاً عن قابليتها للذوبان واستقرارها الكيميائي [1-4].

طاقات الذوبان مطلوبة أيضًا للنماذج الحركية الكيميائية التفصيلية للمرحلة السائلة، والتي تتضمن عددًا كبيرًا من التفاعلات والأنواع الكيميائية، وتستند إلى نماذج الطور الغازي التي تم تطويرها لمحاكاة الانحلال الحراري أو الاحتراق أو ظواهر الأكسدة الجوية [5-8]. تسلط هذه الأمثلة الضوء على الحاجة إلى طرق تنبؤية ودقيقة يمكنها التنبؤ بطاقة الذوبان وفي نفس الوقت تكون سريعة وقوية ويمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من المركبات الكيميائية. كميزة ملحوظة، تغطي هذه التطبيقات نطاقات كبيرة من درجات الحرارة وبالتالي، يجب أن تتضمن النماذج المستخدمة لطاقات الذوبان الاعتماد على درجة الحرارة كشرط أساسي.