Salt effect on the thermodynamic behavior of aqueous solutions of amino acids

Resum

En esta investigación se estudia el efecto de sales sobre los volúmenes molares parciales, las compresibilidades molares parciales, las viscosidades y la difusión de alfa y alfa-omega aminoácidos en disolución acuosa en función de la concentración y la temperatura, en agua y en disoluciones acuosas de electrolitos. Los aminoácidos son glicina, DL-¿-alanina, ácido DL-¿-aminobutírico, DL-¿-norvalina, DL-¿-norleucina, ß-alanina, ácido ¿-aminobutírico, ácido 5-aminovalerico y ácido 6-aminocaproico. Los aminoácidos difieren en el número de grupos metileno de la cadena alquílica y las dos series de compuestos difieren en la posición de los grupos iónicos. Los aminoácidos fueron seleccionados pues las dos series de compuestos tienen una cadena hidrocarbonada lineal que aumenta su longitud en un grupo metileno, lo que permite aplicar a las propiedades a dilución infinita de estos sistemas, los principios de aditividad. Debido a su importancia en diversos procesos bioquímicos e industriales, otros dos aminoácidos, el ácido aspártico y la lisina, fueron estudiados por técnicas de difusión. El objeto de este trabajo fue tener una mejor comprensión de las interacciones aminoácido-agua y aminoácido solvente acuoso en presencia de electrolitos involucrando aminoácidos con los grupos polares en diferentes posiciones. Los resultados se usaron para determinar si el comportamiento de las propiedades seleccionadas es consecuencia de las modificaciones en la estructura del agua debidas a la adición del electrolito o a la interacción directa electrolito-agua. El Capítulo 1 es una introducción a la estructura del agua y a las soluciones acuosas. Se presenta una breve descripción de las interacciones más relevantes en solución acuosa incluyendo la hidratación y la interacción hidrofóbica así como los criterios termodinámicos de hidrofobicidad y sobre el efecto del soluto sobre la estructura del agua. Este capítulo resume los aspectos esenciales sobre el papel del agua en el comportamiento de las soluciones acuosas. En el Capítulo 2 se presenta una revisión sobre los estudios más relevantes acerca de las propiedades de soluciones acuosas de aminoácidos alifáticos lo que permite un estudio sistemático del comportamiento de alfa y alfa-omega aminoácidos en solución acuosa. El análisis de las propiedades de las soluciones se realiza en términos de la naturaleza de la interacción entre los grupos no polares y polares con agua. El efecto de la temperatura sobre el comportamiento de las propiedades de los solutos en solución acuosa se usa para obtener información sobre la hidratación del soluto y el balance entre las interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas entre los aminoácidos y el agua. El Capítulo 3 describe los materiales y los métodos experimentales usados en este estudio para medir la densidad, la velocidad de sonido, la viscosidad y la difusión de las soluciones acuosas. La tesis se presenta como compendio de publicaciones que se incluyen en los Capítulos 4 y 5. El Capítulo 4 presenta 4 artículos sobre el efecto de sales en los volúmenes y las compresibilidades molares parciales y las viscosidades de alfa y alfa-omega aminoácidos en soluciones acuosas de sales en función de la concentración y la temperatura. El Capítulo 5 presenta 4 artículos sobre las propiedades de difusión del ácido L-glutamico y la sal monosodica de L-glutamato, lisina y ácido ¿-aminobutírico en solución acuosa a T = 298.15 K y de los ¿-aminoácids en solución acuosa de cloruro de sodio a T = 298.15 K. Se incluye un último Capítulo de Conclusiones.