Simulación y caracterización mediante dinámica molecular de micelas de dodecil sulfato de sodio en agua

Abstract

En esta investigación se simuló computacionalmente y se caracterizó estructural y dinámicamente, mediante el método de dinámica molecular, una micela preformada esférica compuesta de 60 moléculas de surfactante (modelo de átomo unido) de Dodecil sulfato de sodio (SDS) solvatada en agua rígida SPC, a una concentración molar de 0.24 M (caso 1) y 0.4 M (caso 2). Ambas simulaciones se hicieron bajo las mismas condiciones de temperatura (300 K) y presión (1 bar), usando el campo de fuerza GROMOS 54A7. Para el caso 1, el radio micelar promedio es de 2.09 ± 0.02 nm; la excentricidad promedio es de 0.12 ± 0.05; la función de distribución radial de los iones de sodio tiene dos picos a 0.38 nm y 0.53 nm de los átomos de azufre de la micela; el coeficiente de difusión del agua es de 4.09 ± 0.02 (x10-5 cm2/s), el de los iones de sodio es de 1.36 ± 0.23 (x10-5 cm2/s) y el del centro de masa de la micela es de 0.06 ± 0.09 (x10-5 cm2/s). Para el caso 2, el radio micelar promedio es de 2.09 ± 0.02 nm; la excentricidad promedio es de 0.13 ± 0.05; la función de distribución radial de los iones de sodio tiene dos picos a 0.38 nm y 0.54 nm de los átomos de azufre de la micela; el coeficiente de difusión del agua es de 3.75 ± 0.05 (x10-5 cm2/s), el de los iones de sodio es de 0.91 ± 0.10 (x10-5 cm2/s) y para el centro de masa de la micela es de 0.12 ± 0.04 (x10-5 cm2/s). En ambos casos, el Área Superficial Accesible al Solvente (ASAS) promedio de las cabezas hidrofílicas es mayor que el de las colas hidrofóbicas y la energía libre de solvatación promedio para las colas hidrofóbicas es positiva, mientras que para las cabezas hidrofílicas es negativa. Los resultados obtenidos en general indican que la micela en ambas concentraciones tiene un tamaño coloidal, tiene una estructura relativamente esférica, que hay dos regiones de alta densidad de iones de sodio alrededor de la micela, que la micela posee menor movilidad que los iones de sodio y estos a su vez que las moléculas de agua, que las colas hidrofóbicas tienen menor contacto con el agua, siendo estas interacciones termodinámicamente no favorables y que las cabezas hidrofílicas tienen mayor contacto con el agua, siendo estas interacciones termodinámicamente favorables.