Estudo de propriedades físicas de solventes eutécticos de origem natural

No contexto da utilização de solventes alternativos mais sustentáveis e eficientes, capazes de substituir solventes orgânicos convencionais que apresentam várias desvan-tagens tais como toxicidade, inflamabilidade, volatilidade, etc., foram propostos na lite-ratura várias alternativas entre as quais os solventes eutécticos de origem natural. Para potenciar a sua aplicação em diversas áreas, incluindo a tecnologia biomédica, é necessário estudar as suas propriedades físicas dada a ainda insuficiente base de dados disponível. Assim, o principal objetivo deste trabalho é efetuar a medição da massa vo-lúmica, da viscosidade e do índice de refração de solventes eutécticos de origem natural, formados por cloreto de colina e açúcares, ácidos orgânicos ou álcoois. Para isso, foram escolhidos quatro sistemas modelo, já propostos na literatura: glicerol + cloreto de coli-na + água (proporção molar 2:1:1); glucose + cloreto de colina + água (2:5:5); sacarose + cloreto de colina + água (1:4:4); ácido málico + cloreto de colina + água (1:1:2). Fo-ram ainda avaliados os efeitos da adição de água e/ou da temperatura nas diferentes propriedades físicas. A viscosidade dos solventes eutécticos foi medida entre 293,15 K e 323,15 K, para valores de fração mássica de água entre 5% e 30%. Nesta gama de temperatura, os da-dos experimentais foram modelizados de forma satisfatória por uma equação do tipo Arrhenius. Como esperado, a viscosidade diminuiu com o aumento da temperatura e com o aumento de conteúdo em água. De facto, um aumento da temperatura de 20 °C para 50 °C traduz-se numa diminuição muito significativa da viscosidade dos solventes estudados. O índice de refração foi medido à temperatura de 298,15 K, obtendo-se valores na gama 1,41-1,50. Finalmente, a massa volúmica foi medida entre 298,15 K e 333,15 K. Verifica-se que, nas condições estudadas, a massa volúmica diminui linearmente com a temperatura e com o aumento da fração mássica de água, sendo muito menos sensível ao conteúdo em água ou à temperatura do que a viscosidade.

In the context of using more sustainable and efficient solvents that can replace conven-tional organic solvents which present various disadvantages such as toxicity, flammabil-ity, volatility, etc., deep eutectic solvents of natural origin have been proposed in the literature, among other alternatives. To enhance its application in various areas including biomedical technology, it is neces-sary to study the physical properties given the still insufficient available database. Thus, the main objective of this work is to perform the measurement of density, viscosity and refractive index of the eutectic solvents, consisting of choline chloride and sugars, or-ganic acids or alcohols. For this, four model systems, already proposed in the literature, were chosen: glycerol + choline chloride + water (molar ratio 2:1:1); glucose + choline chloride + water (2:5:5); sucrose + choline chloride + water (1: 4: 4); Malic acid + cho-line chloride + water (1: 1: 2). The effects of adding water and/or temperature in the different physical properties were assessed. The viscosity of the eutectic solvents was measured between 293.15 K and 323.15 K for water mass fraction ranging between 5% and 30%. In this temperature range, the exper-imental data was satisfactorily modeled by an Arrhenius type equation. As expected, the viscosity decreases with increasing temperature or water content. In fact, an increase of 20 °C to 50 °C renders a very significant decrease of viscosity. The refractive index was measured at a temperature of 298.15 K, yielding values in the range 1.41-1.50. Finally, the density was measured between 298.15 K and 333.15 K. Under the studied conditions, the density decreases linearly with temperature and with increasing mass fraction of water, being this property much less sensitive to water content or tempera-ture than viscosity.