Experimental and theoretical investigation of strong acid hydrates

Resumen

En la presente tesis se estudian mediante métodos experimentales (espectroscopia Raman, espectroscopiade impedancia electroquímica y difracción de rayos X) y teóricos (cálculos de primeros principios) laformación, estructura y conductividad protónica de clatratos de agua encapsulando ácidos. En particular,presentamos un estudio teórico mediante cálculos ab initio basados en la teoría del funcional de ladensidad del hidrato de HPF6 en la estructura SVII y de la estabilidad de moléculas de H3PO4, H2PO2F2 yH3PO3F como impurezas sustitucionales en dicha estructura. Nuestros cálculos confirman que laestructura es más estable cuando dichos dopantes sustituyen a aniones de PF6-, al menos a bajasconcentraciones. Este resultado es consistente con resultados experimentales de la literatura y confirma laimportancia del papel de las impurezas en la estabilidad y las propiedades del hidrato de HPF6. Por otrolado, nuestros resultados experimentales se centran en los hidratos mixtos de tetrahidrofurano (THF) yHClO4 para distintas fracciones HClO4/THF. Para dichos sistemas hemos realizado medidas de difracciónde rayos, espectroscopia e imagen Raman, y medidas de impedancia electroquímica. De esta manerahemos podido correlacionar los cambios estructurales y de conductividad observados con el número dehidratación y la fracción ácida. A partir de estos datos se han generado modelos para entender laconductividad que ponen de relieve la importancia de la estructura y organización del sistema en la escalameso/macroscópica.