UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA DEPTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
Laboratorio de Procesos Q!"icos I# $Di%&"ica de adsorci'% de sr(acta%tes) Nombre: Gustavo Alarcón. Gustavo Chaparro. Javiera Navarro. Navarro. Valentina alentin a Pezoa. Profesor: Pedro oledo. oledo. A!udante: "odri#o Varas. $echa de entre#a: %i&rcoles '( de abril. 0
S"ario )ebid )ebido o a la impor importan tancia cia de los surfac surfactan tantes tes en la indus industri tria* a* es neces necesari ario o caracterizarlos con el +n de darles un uso adecuado. ,no de los par-metros m-s importantes a conocer es la concentración micelar crtica /C%C* la cual puede ser medida por una variedad de m&todos* como lo son mediante el estudio de la tensión super+cial* presión osmótica o por 1uorescencia. 2n este e3perimento* en un sistema aire4a#ua* se estudiar- el cambio de la tensión super+cial en relación a la concentración de surfactante 2mulso#en C5A C5 A 060 060 me medi dian ante te el m& m&to todo do de plac placa a de 7ilhe ilhelm lm! !. 5ue#o ue#o me medi dian ante te el tratamiento de datos en el cual se #ra+ca la tensión super+cial super+cial en función de la concentración del surfactante* se puede conocer la C%C* e+ciencia* e+cacia* -rea de recubrimiento molecular ! par-metros termodin-micos de inter&s. 5a clave para una e3periencia e3itosa es la limpieza en la manipulación de los instrumentos* dado 8ue la presencia de cual8uier impureza puede alterar las mediciones. 2l sistema aire4a#ua se encuentra termostatizado a 6(.9C* a esta temperatura se e;ec e;ecut uta a el e3pe e3peri rime ment nto o en el cual cual se mide mide la vari variac ació ión n de la tens tensió ión n super+ super+cia ciall con con resp respect ecto o a la conce concentr ntraci ación ón del del surfa surfacta ctante nte sumin suminis istra trado do /2mulso#en C5A 060 con un tensiómetro tensiómetro <=V>00* <=V>00* el cual re#istrarre#istrar- los datos en el soft?are @ Attension Sigma. A partir de los datos obtenidos en el laboratorio* se obtuvo una C%C de 0.0B9 #5 para 2mulso#en C5A 060. Con la C%C* es posible proceder a calcular las propi propieda edades des din-m din-mica icass de adsor adsorció ción. n. Para el surfac surfactan tante te se encont encontró ró una e+ci e+cien enci cia a de 9.9( 9.9(** e+ca e+caci cia a de 6.(3 6.(3'0 '04D molm6 ! -rea -rea de recub recubrim rimien iento to molecular de >6.'6 E 6mol.
'
Fndice '. Nomenclatura 6. ntroducción (. Hb;etivos (.' Hb;etivo #eneral (.6 Hb;etivos espec+cos 9. Conceptos teóricos 9.' =urfactante 9.6 e ensión super+cial 9.( Adsorción 9.9 %icela 9.B emperatura de $actores 8ue in1uencian la C%C 9.>.' nteracciones 8ue favorecen la formación de micelas 9.>.6 nteracciones 8ue desfavorecen la formación de micelas 9.>.( 2fecto de la estructura del surfactante lipó+lo 9.>.9 2fecto de la estructura del surfactante hidrófobo 9.>.B 2fecto de la emperatura 9.>.D 2lectrolitos 9.I $actores 8ue in1u!en a los surfactantes 9.I.' emperatura 9.I.6 Cloud point punto de nube 9.I.( emperatura de
9 B D D D > > > > I I I I K K '0 '0 '' '' '6 '6 '( '( '( '9 '9 '9 6
9.'' ermodin-mica de micelización 9.'6 2+ciencia* e+cacia ! -rea de cubrimiento molecular B. %etodolo#a B.' %ateriales ! e8uipos B.6 Procedimiento e3perimental B.( )ia#rama de proceso D. 2mulso#en C5A 060 >. "esultados >.' Concentración micelar crtica >.6 Propiedades din-micas de adsorción 2+ciencia 2fectividad Mrea de recubrimiento molecular I. )iscusión ! an-lisis K. "eferencias Ap&ndice A. )atos Ap&ndice . 2;emplos de c-lculo C-lculo de C%C C-lculo propiedades din-micas de adsorción 2+ciencia 2fectividad Mrea de recubrimiento molecular Ap&ndice C. $icha de se#uridad 23tracto de +cha de se#uridad 2mulso#en C5A 060
'B 'B 'D 'D '> 'K 60 66 66 69 69 69 69 6B 6D 6I 6K 6K 6K 6K (0 (0 (' (' ('
(
'. Nomen omencclatu laturra
S!"bo*o CMC C -./ 0" a
s m
G" 1" S" N R CMC
T
Si+%i,cado
U%idades
ensión ensión super+cial Concentración micelar crtica Concentración a la 8ue la tensión super+cial cae 60 mNm 2+ciencia 2fectividad Mrea de recubrimiento molecular Cambio de ener#a de Gibbs en la miscelización Cambio de entalpia de miscelización Cambio de entropa de miscelizacion NOmero de Avo#adro Constante de los #ases ideales Presión super+cial de solución emperatura emperatura
mNm #5 /o moles5 #5 /o moles5 %olesm6 E6mol Jmol Jmol J< mol J< mol Nm <
9
6. ntr ntroduc oducci ción ón 2n busca de optimizar procesos* obtener un producto de ma!or calidad ! abaratar los costos de producción* la industria 8umica se ha esforzado en encontrar a#re#ados* 8ue una vez aadidos cumplan dichos ob;etivos. 2s as 8ue se abre el estudio a los surfactantes. 5os a#entes tensoactivos o surfactantes son compuestos 8umicos 8ue tienen la capacidad de alterar alterar propiedades propiedades en la interfase interfase de dos 1uidos. 5a mol&cula de surfactante est- compuesta por un #rupo hidroflico ! otro lipoflico* dicha bipola bipolarid ridad* ad* en busca busca de estabi estabilid lidad* ad* permit permite e 8ue 8ue actOen actOen en inter interfas fases es ! super+cies usualmente disminu!endo la tensión super+cial. Cuando un surfactante se disuelve en solución se concentra en la interfase* una una vez vez 8ue 8ue la inte interf rfas ase e estest- satu satura rada da los los aume aument ntos os post poster erio iorres de conc concen entr trac ació ión n no modi modi+c +car ar-n -n la tens tensió ión n supe super+ r+ci cial al ! las las mol& mol&cu cula lass de surfactantes comenzar-n a formar micelas* este punto es conocido como C%C /concentración micelar crtica. ,na micela es una estructura #lobular en 8ue la cabeza polar est- rodeada por una fase acuosa ! la estructura hidrocarbonada hidrocarbonada est- secuestrada en su interior* esta propiedad de formar micelas le da importancia a los surfactantes ! es su ob;eto de estudio. 2n la indus industri tria a 8umi 8umica ca se emplea emplean n en prod product uctos os tales tales como como deter deter#e #ente ntess desen#rasantes 8ue contienen micelas 8ue en#loban mol&culas liposolubles* son utilizados adem-s en el proceso de li3iviación en la minera a#re#ando surfactantes para 8ue un soluto mineral de valor pase a la fase acuosa ! as recuperarlo. =e aplican tambi&n en la fabricación de papel* tratamientos de a#ua* entre otros. 5os 5os surfa surfacta ctante ntess no solo solo repr represe esenta ntan n un ampli amplio o campo campo de estud estudio io para para in#eniera 8umica* a manera de e;emplo estudios recientes han encontrado 8ue surfac surfactant tantes es pueden pueden ser ser utilizad utilizados os en el transp transporte orte de de medicame medicamentos ntos B
contra el c-ncer. c-ncer. 2l uso de micelas permite a#re#ar especi+cidad especi+cidad a la zona 8ue se
busca sca
atac tacar*
obten btenie ien ndo
me;or ;ores
res esu ulta ltados dos
8ue
los los
m&to &todos dos
convencionales. convencionales. /Herlemans* 60'0 )ebido a su importancia en la industria ! otros campos* se deben estudiar &stas mol&culas para saber 8ue aplicación se les puede dar dependiendo de su estructura o dependiendo del C%C del surfactante. (. Hb;etivos
234 Ob5eti6o +e%era* )eterminar la concentración micelar crtica /cmc del surfactante a partir )eterminar de datos de tensión super+cial versus concentración de surfactante a temperatura ambiente.
23. Ob5eti6os es7ec!,cos Calcular entalpa de miceliza micelización ción del surfactan surfactante te mediante mediante datos del Calcular primer ob; ob;etiv etivo o ! curva urvass dada adas de
tens ensión ión super uper+c +cia iall
vers ersus
concentración concentración del mismo surfactante a distintas temperaturas. )eterm rmin inar ar prop propie ieda dade dess dindin-mi mica cass de adso adsorrción ción del del surf surfac acta tant nte: e: )ete e+cacia* e+ciencia ! -rea de cubrimiento molecular. Prede Predecir cir la forma forma en 8ue 8ue cada cada surfa surfacta ctante nte se adhier adhiere e a super super+ci +cies es sólidas.
D
9. Conceptos teóricos
834
Sr(acta%te
5os surfactantes* tambi&n conocidos como tensoactivos* son compuestos 8umicos 8ue poseen una estructura an+flica* es decir* 8ue posee una zona polar polar ! otra otra no polar polar.. 2stos 2stos compue compuest stos* os* cuando cuando se encuen encuentra tran n en un solvente* tienden a adsorberse en la super+cie* formar micelas o ambas se#On
sea
su
concentración.
Producto
de
la
adsorción
en la
super+cieinterfase* un surfactante es capaz de alterar propiedades en esta zona zona** usua usualm lmen ente te dism dismin inu! u!en en la tens tensió ión n supe super+ r+ci cial al** aume aument ntan ando do la solu solubi bili lida dad d entr entre e los los 1uid 1uidos os de la inte interf rfas ase. e. Adem Adem-s -s** prod produc ucto to de la formac formación ión de micela micelas* s* los surfac surfactan tantes tes** permi permites tes solub solubili ilizar zar solut solutos os no solubles* obteni&ndose emulsiones.
83.
Te%si'% s7er,cia*
=e hace hace refer eferen enci cia a a la ca cant ntid idad ad de ener ener# #a a 8ue 8ue se re8ui e8uier ere e para para incrementar incrementar la super+cie de un l8uido por unidad de -rea. )icha ener#a se necesita !a 8ue los l8uidos e;ercen una resistencia a la hora de incrementar la supe super+ r+ci cie. e. 5a tens tensió ión n supe super+ r+ci cial al sur sur#e por por las las fuerzas 8ue actOan actOan cohesionando las mol&culas de los l8uidos. )ichas fuerzas no son i#uales en la super+cie ! en el interior del l8uido* aun8ue en promedio terminan anul-ndose.
832
Adsorci'%
2s un proceso proceso donde un -tomo o mol&cula mol&cula de una especie especie se adhiere adhiere en una determinada super+cie de un cuerpo sólido o l8uido conocida como adsorbente* acumul-ndose en ella ! resultando en la formación de una pel pelcu cula la l8u l8uid ida a o #ase #aseos osa a co cono noci cida da co como mo adso adsorb rbat ato o. 2l proc proces eso o de adsor adsorció ción n proc procede ede hasta hasta 8ue 8ue la ener# ener#a a alcanc alcance e un mnimo mnimoQQ cuando cuando el sustrato est- saturado o cuando la acumulación de mol&culas adsorbidas produce fuerzas contrarias* la adsorción alcanza el e8uilibrio. )e esta forma* >
es un e8uilibrio din-mico entre la adsorción ! desorción 8ue corresponde al proceso opuesto en el 8ue una mol&cula adsorbida re#resa al seno del 1uido. /%aron =.* Prutton C.* 'KDB
838
Mice*a
,na micela es una formación #eom&trica de mol&culas 8ue tienen una RcabezaR polar ! una RcolaR de naturaleza no polar adheridas a un partcula o #lóbulo de usa sustancias 8ue se encuentra en un medio en el cual no es soluble.
839
Te"7eratra de :ra;t
emperatura emperatura mnima mnima a la 8ue 8ue un surfactante surfactante forma forma micelas.
83< Co%ce%traci'% "ice*ar cr!tica 2s la concentración mnima en la cual se forman micelas* por encima de la temperatura de
%atem-ticamente %atem-ticamente corresponde a: ∂3 F =0 ∂ C t 3
/2cc. '
F : función de la disolución de surfactante. Ct : concentración total c.
83= Factores Factores >e i%?e%cia% *a CMC 5a e3istencia de la C%C como fenómeno bien de+nido* puede ser alterada por divers diversos os factor factores es prove provenie niente ntes* s* !a sea del medio medio e3ter e3terno no o de la estructu estructura ra misma misma de la mol&cula* mol&cula* esto implica implica una competenc competencia ia entre
I
varios tipos de interacciones* las cuales pueden clasi+carse en las 8ue favorecen ! las 8ue se oponen a la micelización. /=ala#er* /=ala#er* 'KK(
83=34 I%teraccio%es >e (a6orece% *a (or"aci'% de "ice*as 5a minimización de interacciones entre la parte lipoflica de un surfactante ! el a#ua a#ua se cono conoce ce como como el efec efecto to hidr hidróf ófob obo* o* es este te efec efecto to da como como consecuencia consecuencia la formación formación de micelas. %ientras m-s hidrófoba sea la parte lipoflica m-s f-cil ser- lle#ar a la formación de micelas por lo cual la concentración concentración micelar crtica /C%C se reducir-. 2s as* 8ue la presencia de cual cual8u 8uie ierr #rup #rupo o pola polarr dent dentrro de la cola cola hidr hidrof ofób óbic ica* a* aume aument ntar ara a la solubilidad de esta* actuando en contra de la formación de micelas.
83=3. I%teraccio%es >e des(a6orece% des(a6orece% *a (or"aci'% de "ice*as
K
23isten 6 tipos de interacciones 8ue desfavorecen la formación de micelas ! por por ende ende aume aument nta a el C%C. C%C. 2l prim primer ero o es a8ue a8uell lla a 8ue 8ue favo favorrec ece e la solubilización de la mol&cula de surfactante en a#ua debido a 8ue se solvata el #rupo polar. A ma!or polaridad de este #rupo ma!or solvatación por ende ende ma!or ma!or resi resiste stenci ncia a a forma formarr micela micelas. s. 5a se#und se#unda a intera interacci cción ón desfavorable es la de repulsión electroest-tica entre las partes hidroflicas* si est- repulsión es mu! #rande las mol&culas no se acercaran para formar mice micela las. s. 2sta 2sta Olti Oltima ma inte intera racc cció ión n de repul epulsi sión ón e3pli 3plica ca por por8ue 8ue los los
abla abla ': surfactantes surfactantes no4iónicos no4iónicos en
abla abla 6: surfactantes surfactantes iónicos iónicos en a#ua.
surf surfac acta tant ntes es anió anióni nico coss ! ca cati tión ónic icos os form forman an mice micela lass con con much mucho o m-s m-s di+cultad 8ue los no4iónicos.
2n la tabla ' ! 6 se aprecia la comparación en C%C de surfactantes no4iónicos ! iónicos. 5a C%C de los no4iónicos es mucho menor 8ue los iónicos.
83=32 E(ecto de *a estrctra estrctra de* sr(acta%te *i7',*o 83=3234 83=3234 Lo%+itd Lo%+itd de cade%a cade%a 5a C%C de un surfactante en medio acuoso decrece con el aumento de -tomos de ca carb rbon onos os pres presen ente te en su co cola la lipo lipof fli lica ca.. 23pe 23peri rime ment ntal alm mente ente se ha encontrado 8ue la lon#itud de cadena de un surfactante es proporcional a la disminución disminución de la tensión super+cial super+cial /=mit et al* 'KK0* adem-s adem-s por disminuir disminuir '0
su solubilidad solubilidad implica una menor C%C. C%C. 2sta tendencia se representa representa mediante mediante una e3presión del tipo: log CMC
=
A
−
BN
N: representa el nOmero de #rupos 4CLT4 de la cadena lipoflica A: constante 8ue depende del hidró+lo : $actor $actor de propor proporcion cionalid alidad ad /0.B para surfactant surfactantes es
no4iónico no4iónicos* s* 0.( para
surfactantes iónicos
83=323. 83=323. Ra"i,cac Ra"i,caci'% i'% de de cade%a cade%a 5a rami+cación del #rupo lipoflico es otro factor 8ue afecta la C%C* se ha enco encont ntra rado do 8ue 8ue la C%C C%C tien tiene e una una fuer fuerte te tend tenden enci cia a a aume aument ntar ar con con la rami+cación* esta Oltima observación se puede e3plicar mediante el hecho de 8ue los hidro hidroca carbu rburo ross aument aumentan an su sol solub ubili ilida dad d en a#ua a#ua cuand cuando o son son m-s m-s rami+cados.
83=38 E(ecto de *a estrctra estrctra de* sr(acta%te @idr'(obo Por interacciones la C%C de surfactantes no4iónicos es mucho menor 8ue los iónicos. 5os surfacta surfactantes ntes aniónico aniónicoss de cationes cationes divalentes divalentes tienen tienen una C%C m-s ba;a 8ue la de surfactantes aniónicos aniónicos de cationes monovalentes. monovalentes. 5a concentración micelar crtica de los surfactantes no4iónicos en los cuales el hidró+lo es una cadena poli4ó3ido de etileno puede estimarse por la relación si#uiente /echer* 'KD> logCMC = A + B∙EON
2HN: nOmero de #rupos de ó3ido de etileno en la cadena hidroflica. A: Constante caracterstica del lipó+lo. : $actor multiplicativo del orden de 0.0640.0(* depende de la temperatura.
''
83=39 E(ecto de *a Te"7eratra Para surfactantes surfactantes iónicos* iónicos* en #eneral* la C%C en solución solución primero primero decrece ! lue#o vuelve a crecer con la temperatura /=in#h et al.* 'K>K. Para surfactantes no4iónico no4iónicos* s* se observa observa un fenómeno fenómeno sem seme;an e;ante* te* observ-nd observ-ndose ose un mnimo mnimo.. /CrooS* 'KD(. 2sta e3istencia de mnimo de C%C en función de la temperatura se debe esencialmente a dos efectos opuestos. ,n aumento de temperatura produce una reducción de hidratación del #rupo hidroflico. 2ste efecto es a8uel 8ue produce el punto de turbidez de los surfactantes no4iónicos ! por lo tanto tiende a favorecer la micelización* es decir reducir la C%C. Por otra parte* un aument aumento o de temper temperatu atura ra produ produce ce una desor desor#an #aniza izació ción n creci crecient ente e de las mol& mol&cu cula lass de a#ua a#ua 8ue 8ue se encu encuen entr tran an ce cerc rca a del del #rup #rupo o no pola polarQ rQ como como consecuencia el desa;uste a#ua4#rupo no polar decrece* o en otros t&rminos la compat compatibi ibilid lidad ad aument aumenta* a* lo 8ue 8ue desfa desfavor vorece ece la formac formación ión de las micel micelas as aumentando la C%C.
83=3
'6
$i#ura 6: ensión super+cial vs concentración de surfactante para diferentes salinidades. 2n la +#ura 6* se ve claramente cómo responde la curva de tensión super+cial cuando cuando se es someti sometida da a distin distintas tas concentr concentraci acione oness de sal sal.. 5a #r-+ca #r-+ca se desplaza a la iz8uierda a ma!or concentración de sal* observ-ndose un claro descenso de la C%C. 2n surfactantes aniónicos la disminución de la C%C se debe a la reducción de su de espesor de capa el&ctrica 8ue rodea las micelas* esto produce una disminución de las fuerzas de repulsión entre #rupos hidroflicos vecinos a consecuencia de esto es m-s f-cil formar micelas. 2n surfactantes no4iónicos la disminución de la C%C se debe a la reducción de solubi sol ubili lidad dad del #rupo #rupo hidr hidrof oflic lico o por desolv desolvata atació ción* n* ! por otra otra parte parte a un aumento de las interacciones entre el #rupo lipoflico ! la solución acuosa. 5a presencia presencia de electrólito electrólito puede producir producir micelas no4esf&ricas ! hasta cilndricas. /=ala#er* 'KK(
83
Factores > >e i% i%?B Be e% a *os sr(acta%tes
8334 Te"7eratra 5os surfactantes no4iónicos tienen enlaces 8ue son sensibles a este factor. Para cada tipo de surfactante e3iste una temperatura espec+ca a la cual el #rado '(
de hidratación de la porción hidroflica es insu+ciente para solubilizar la porción hidrocarbonada restante* favoreciendo su auto asociación. =in embar#o* el mismo efecto 8ue impide la hidratación de la cola reduce la interacción de mol&culas aisladas* lo 8ue aumenta la solubilidad de la parte hidrofóbica* di+cultando la formación de micelas. 2s as* 8ue se deben tener en cuenta ambos efectos 8ue actOan en sentido contrario ! sus ma#nitudes relativas para predecir una #eneralidad.
833.C*od 7oi%t 7%to de %be 5ass solu 5a soluci cion ones es ac acuo uosa sass de surf surfac acta tant ntes es no4i no4ión ónic icas as al ser ser #ene #enera ralm lmen ente te calent calentada adass e3hib e3hiben en un fenóme fenómeno no de turbi turbidez dez** este este fenóm fenómeno eno adem-s adem-s de depender de la temperatura depende de la concentración del surfactante ! su natu natura rale leza za.. 2ste 2ste efec efecto to es aOn aOn estu estudi diad ado o !
se cree cree 8ue 8ue se debe debe a la
deshidratación de la porción hidroflica de las micelas a altas temperaturas. Al apro3imarse al punto de turbidez las micelas se acercan ! forman micelas de ma!or tamao* observ-ndose el fenómeno a nivel macroscópico. macroscópico. )esde el punto nube los a#re#ados de surfactante se separan en distinta fase /Gal-n* 600I. 2sto se debe a 8ue pierde su solubilidad en la fase acuosa* la cual a nivel macroscópico presenta una apariencia turbia. /Gracida et al* 60'0
8332 Te"7eratra de :ra;t A diferencia de los surfactantes no4iónicos ! su caracterstico punto de nube* los tensoactivos iónicos se comportan de manera contraria. 2l punto de
833871 de *a so*ci'% 2l pL de la sol soluci ución ón es un factor factor in1u!ent in1u!ente e en soluc solucion iones es 8ue contiene contienen n surfac surfactan tantes tes anfóte anfótero ros* s* en donde donde la car#a car#a de la porc porción ión solub soluble le en a#ua a#ua depende del pL la solución en la 8ue se encuentren inmersos. 2l pL determina si estos son aniónicos o catiónicos en la solución. 2sto es* aniónicos a pL alcalino o catiónico a pL -cido* debido a esto los surfactantes anfóteros anfóteros son en #eneral tan caros como los catiónicos ! por esta razón su utilización se reduce a aplicaciones particulares /=ala#er*'KK6. 5os surfactantes no4iónicos no son afectados por el pL de la solución debido a 8ue no se ionizan* esto se debe a 8ue su #rupo hidroflico /alcohol* fenol* entre otros no se puede disociar. Como los surfactantes surfactantes aniónicos aniónicos ! catiónicos* catiónicos* al entrar en solución presentan presentan car#a ne#ativa o positiva respectivamente* el pL de la solución los in1u!e directamente. =i nos encontramos en un medio -cido* la car#a ne#ativa del surfactante aniónico se ver- neutralizada ba;o la presencia de iones L U* como tambi&n su surfactancia. No as el surfactante catiónico 8ue se ver- favorecido en este ambiente. 5o mismo ocurre en un medio b-sico para el surfactante aniónico /%ontene#ro* 'KKD.
8339E*ectro*itos 5as sales en soluciones acuosas* tienden a disminuir la solubilidad de muchas sustancias en a#ua* hasta incluso hacer 8ue las sustancias precipiten. Para el caso cas o de los surfac surfactan tantes tes la adici adición ón de electro electrolit litos os hace 8ue 8ue dismi disminu! nu!a a
la
hidratac hidratación ión de la parte hidrofl hidroflica ica del surfactante surfactante /=ala#er*' /=ala#er*'KK( KK(.. Junto Junto con esta ba;a de solubilidad* el punto de nube tambi&n se ve afectado* !a 8ue dependiendo de la estructura 8umica del anión o catión de la sal* &stas modi+can el potencial 8umico de la solución. ,na aplicación pr-ctica de los tenso activos con relación a su punto nube ha sido para sistemas en los 8ue es necesario una cierta #eneración de espuma /Gracida et al* 60'0.
'B
83
P%to de %be c*od 7oi%t
emperatura emperatura por por deba;o de la la cual un surfactante surfactante #eneralmente #eneralmente no iónico iónico se separa como una fase distinta* formando una especie de nube.
834/ P%to de escrri"ie%to 7ot 7oi%t emperatura emperatura mnima mnima a la cual cual un 1uido de;a de 1uir. 1uir.
8344 Ter"odi%&"ica de "ice*iaci'% 2l estudio de la termodin-mica en el proceso de micelización es una arista clave* en el entendimiento de dicho fenómeno. Como proceso* para 8ue este sea posible el cambio de la ener#a de Gibbs de este debe ser ne#ativo o por lo menos cero. )e la elemental de la termodin-mica se tiene: Δ Gm = Δ H m −T Δ Sm
2n la #eneralidad* los valores ne#ativos de la ener#a de Gibbs se dan una #ran contribución de un cambio positivo en la entropa. ,sualmente la entalp entalpa a de micel miceliza izació ción n es positi positiva* va* sin embar embar#o* #o* el termi termino no ∆=m es dominante en el proceso. 2ste aumento de la entropa se debe principalmente a la #ran tendencia de los #rupos hidrofóbicos a ser transferidos desde el solvente al interior de la micela. 2ste fenómeno ha sido descrito de dos formas: el paso de la cadena hidrocarbonada desordena las mol&culas de a#ua 8ue lo rodeaban al pasar a la micela /Nemeth!* 'KD6 ! por el por aumento de libertad de la cadena al interior de la micela en comparación con el medio polar. /=tainsb!* 'KB0 ,sualmente para el c-lculo de la ener#a de Gibbs se si#ue la si#uiente apro3imación: Δ Gm = RT ∙ ln x CMC
5ue#o con datos a distintas temperaturas es posible obtener la entalpia de micelización* mediante: Δ Gm T d ( ) T =− Δ H m dT 2
'D
5ue#o ue#o el dime dimens nsio iona nami mien ento to de la entr entrop opa a vien viene e usua usualm lmen ente te de la fundamental de la termodin-mica !a mencionada. 2s interesante mencionar* 8ue una vez saturada la interfase de la solución* las micelas ! las mol&culas de surfactante en la super+cie se encuentran en un e8uilibrio termodin-mico* termodin-mico* de car-cter din-mico* es decir* mol&culas de la super+cie mi#ran hacia la micelas ! viceversa.
834. E,cie%ciaH e,cacia B &rea de cbri"ie%to "o*ec*ar 5a e+ci e+cien enci cia a o dese desemp mpe eo o de un surf surfac acta tant nte e /* /* corr corres espo pond nde e a la capaci capacidad dad 8ue tiene tiene &ste &ste para para dism disminu inuir ir la tensi tensión ón super+ super+cia ciall de una solución. =e relaciona directamente con la estructura ! tamao de las partes hidroflicas e hidrofóbicas de la mol&cula de surfactante. 5a efectividad de adsorción /W % es el punto en 8ue la tensión super+cial super+cial no se ve afectada por la adición de surfactante* !a 8ue es el momento en 8ue la interfase se encuentra saturada con mol&culas. Xsta se determina a partir de la C%C ;unto con la tensión super+cial. s 2l -rea de cubrimiento molecular / am ¿ es el -rea ocupada por cada
mol&cula de surfactante adsorbida en la interfase del solvente.
'>
B. %etodolo#a
934 Materia*es B e>i7os %ateriales • Placa 7ilhelm! de platino ubo de ensa!o ensa!o • ubo • Propipeta • Pipeta de doble aforo de 60m5 • Vaso de vidrio de ''0 m5 • Pisetas oallas de papel papel absorbente • oallas • =oplete 28uipos ensiómetro o <=V >00 • ensiómetr • Computador • Lorno el&ctrico • "e#ulador de temperatura • )ispensador de surfactante • ao termocalefactor nsumos • A#ua destilada • Alcohol 2mulso#en C5A 060 • =urfactante 2mulso#en
93. Procedi"ie%to e7eri"e%ta* 'I
' 2ncende 2ncenderr el e8uipo e8uipo de iz8uierda iz8uierda a derecha derecha como se encuentr encuentra a sobre sobre el mesón* en el si#uiente orden: el termocalefactor* lue#o el re#ulador de temperatura* el dispensador de surfactante* el tensiómetro ! +nalmente el computador. 6 Proc Procede ederr a lavar lavar los vasos vasos de vidrio* vidrio* la termoc termocupl upla* a* el dispen dispensad sador or de surfactante ! a#itador ma#n&tico de la si#uiente manera: primero a#ua destilada* lue#o alcohol ! +nalmente a#ua destilada. ( 5os vasos vasos de vidrio vidrio se llevan llevan al horno horno el&ctrico el&ctrico a '60C '60C por un un tiempo de apro3imadamente B minutos* cuando est&n listos de;ar sobre el mesón boca aba;o para 8ue no se adhiera nin#una impureza en su interior ! se enfren a temperatura ambiente. 9 2n el co comp mput utad ador or selec elecci cion onar ar usua usuari rio o @%em @%emor oria ia* * una una vez vez en el escrit esc ritori orio o abrir abrir el soft soft?ar ?are e @ Atenssion Sigma* una una vez vez abie abiert rto o el pro#rama pro#rama seleccionar el modo manual control ! se eli#e la opción C%C ! se +;a la temperatura a la cual vamos a desarrollar el e3perimento* en este caso 6(C. =e escuchar- una seal* la cual avisa 8ue el e8uipo estlisto para su uso. B r a File, new experiment * in#resar Grupo < ! seleccionar usuario @C %ardones. =e abrir- una ventana en la cual ha! 8ue llenar una planilla con par-metros se#On el surfactante a estudiar. D =imul =imultan taneo eo al paso 9* medir medir en una pipeta pipeta de doble doble aforo aforo 60 m5 de a#ua destilada dos veces* !a 8ue se necesita 90 m5 de a#ua destilada en el vaso de vidrio* 8ue debe estar a temperatura ambiente. > ,bica ,bicarr el vaso de vidrio vidrio con 90 m5 de a#ua destil destilada ada en el interior interior del tensiómetro. I Po Poner ner a#itador a#itador ma#n&ti ma#n&tico co con las pinzas pinzas en el centro centro del vaso de vidrio vidrio con co n a#ua a#ua dest destil ilad ada* a* esto esto se lo#r lo#ra a apr apretan etando do el botó botón n de ca camp mpo o ma#n&tico del tensiómetro al mismo tiempo en el 8ue se de;a caer el a#itador ma#n&tico. K ,na vez en el centro centro el a#itador a#itador ma#n&tico ma#n&tico** apa#ar el campo campo ma#n&tic ma#n&tico o del tensiómetro. '0 '0 ,bic bicar ter term moc ocu upla pla ! dis dispens ensado ador de sur surffac acta tan nte lo lo m-s m-s ale; ale;a adas das posibles entre ellas* o sea* en los bordes del vaso. '' '' =e proc proced ede e a lava lavarr la la pla placa ca 7ilhe ilhelm lm! ! de de la la mis misma ma mane manera ra ind indicad icada a en el paso 6. '6 '6 $lam $lamea earr la la pla placa ca 7ilhe ilhelm lm! ! con con un mec eche herro has hasta ta 8ue 8ue se se pon pon#a #a de un color ro;o. 'K
'(
Col#ar cuidadosamente la placa 7ilhelm! en el #ancho del
tensiómetro. '9 Cerrar las compuertas del tensiómetro. 'B 'B =ubi =ubirr e ell vas vaso o de de v vid idri rio o a una una alt altur ura a en en la la 8ue 8ue la plac placa a 7il 7ilhe helm lm! ! no no to8ue el a#ua destilada* pero 8uede pró3imo a ella. 'D 'D ,na ,na vez vez 8ue 8ue el sist sistem ema a ha! ha!a a alca alcanz nzad ado o la la tem tempe pera ratu tura ra de 6(C 6(C** ir ir al computador ! presionar @ Start . . '> '> 5a pla placca toc toca el a# a#ua des desttila ilada ! co comien ienzan zan las las med medic icio ione ness* las las cuale cualess tabula tabulan n datos datos de tensió tensión n super+ super+cia ciall versu versuss conce concentr ntrac ación ión de surfactante. 'I 'I =e debe debe ver verii+ca +car 8ue 8ue la pr primer imera a med medició ición n de ten tenssión ión sup super+c er+cia iall sea superior a >0 dinacm* valor cercano a la tensión super+cial del a#ua pura />6*>B dinacm a 60C 'K 'K =i el paso paso 'I 'I no no se se cum cumpl ple* e* volv volver er a rea reali liza zarr el el e3p e3per erim imen ento to.. 60 60 ,na ,na vez vez veri veri+c +cad ada a 8ue 8ue la prim primer era a med medic ició ión n es es cor corrrecta ecta** esp esper erar ar a 8ue el sistema se estabilice ! de;ar funcionando el e8uipo de 94B horas. 6' "e#resar al da da si#uiente a buscar los dat datos re reccopilados por por el e8uipo en formato 23cel. Etra# Etra# 2n caso de 8ue el surfactante se encuentre en estado sólido* se procederproceder- a realizar un an-lisis t&rmico t&rmico para encontrar los puntos de nube ! escurrimiento.
60
932 Dia+ra"a de 7roceso
$i#ura (
)onde: '.4 ermocalefactor. 6.4 "e#ulador de temperatura. (.4 )ispensador de surfactante. 9.4 ensiómetro. B.4 Computador.
6'
D. 2mulso#en C5A 060 Nombre Nombre 8umico: Mcido #licólico eto3ilato de lauril &ter Nombre Nombre ,PAC: ,PAC: 64/'4eto 64/'4eto3i 3i 64dodeco 64dodeco3i 3i -cido ac&tico 2-(2-dodecoxyethoxy)acetic??
No. CA=: 6>(0D4K04> Car-cter: Aniónico $órmula molecular: C 'DL(6H9 %asa %asa molar molar:: 6II*96 6II*966KZ 6KZ mol[ mol[
$i#ura 9: 2structura ()
2mulso#en C5A 060 es un tensoactivo perteneciente a la familia de los @Mcidos @Mcidos carbo3licos carbo3licos de al8uil polietilen#licol* polietilen#licol* de a8u su car-cter aniónico. Contiene un K0Y de contenido activo* esto 8uiere decir 8ue en un K0Y de la solución estarpresente el surfactante. =e presenta en estado l8uido a condiciones normales con un color amarillento.
n1amabilid =alu "eactivida
Peli#ro
2mulso#en C5A 060 tiene tiene propiedades propiedades de co4surfactante* co4surfactante* esto 8uiere decir decir 8ue puede puede actuar actuar en con;un con;unto to con a#ente a#ente tensi tensioac oactiv tivo* o* reduc reducien iendo do aOn m-s m-s la tensión super+cial de un l8uido* adem-s de ser solubilizante ! emulsionante.
66
=e utiliza principalmente en la industria cosm&tica* fabricación de shampoo* crem cremas as ! prod produc ucto toss de lim limpiez pieza* a* pres presen enta ta bene bene+c +cio ioss co comb mbin inad ados os de surfactantes no iónicos ! aniónicos debido debido a su estabilidad estabilidad el&ctrica el&ctrica entre la cabeza hidroflica compuesto compuesto por un #rupo carbo3lico ! su cola hidrofóbica hidrofóbica con la cual tiene tiene a+nidad con con #rasas ! aceites aceites con lo cual lo#ra lo#ra una estabili estabilidad dad fsico48umica #eneral* brind-ndonos una e3celente suavidad para la piel ! las mucosas.
6(
>. "esultados
=34 Co%ce%traci'% "ice*ar cr!tica CMC
A partir partir de las medic medicion iones es del tensió tensiómet metro ro <=V>00 <=V>00** interp interpre retad tados os por el soft?a soft?are re Attension Sigma* se #ra+ #ra+ca ca la tens tensió ión n supe super+ r+ci cial al γ /mNm de la solución en función de la concentración C /#5 del surfactante 2mulso#en C5A 060. 5os datos obtenidos se encuentran en el #r-+co '.
Te%si'% s7er,cia* e% (%ci'% de co%ce%traci'%3
Gr-+co ' )el #r-+co ' se observan dos zonas* en la primera la tensión super+cial de la soluci sol ución ón dism disminu inu!e !e dr-sti dr-sticam cament ente e con con el aument aumento o de la concen concentra tració ción n de surfac surfactan tante. te. 2ste 2ste efect efecto o se debe debe a la veloci velocidad dad en 8ue 8ue el surfac surfactan tante te es adsorbido en la interfase ! depende directamente de la tendencia de la cadena hidrofóbica ! de la cabeza hidroflica de buscar estabilidad termodin-mica. Por otro lado* en la se#unda zona se tiene 8ue la tensión super+cial lle#a a un valor estable* en la cual el aumento de concentración de surfactante no in1u!e en la tens tensió ión n supe super+ r+ci cial al de la solu soluci ción ón.. 2sto 2sto se debe debe prin princi cipa palm lmen ente te a 8ue 8ue la 69
interfase de la solución se encuentra saturada con mol&culas de surfactante* por lo 8ue cual8uier aumento de la concentración implica necesariamente la formación de micelas. 2s interesante notar 8ue* pese a 8ue la interfase se encuentre saturada de surfac surfactan tante te ! se encuen encuentr tren en micel micelas as en la soluc solución ión** e3ist e3iste e un e8uili e8uilibri brio o din-mico entre las mol&culas de surfactante. As* mol&culas mi#ran desde la super+cie hacia micelas ! viceversa. )icho e8uilibrio a nivel molecular no afecta las mediciones macroscópicas* como lo son la tensión super+cial. Para encontrar la C%C* es necesario trazar dos lneas de tendencia* la primera en la zona zona dond donde e se prod produc uce e la pron pronun unci ciad ada a dism dismin inuc ució ión n de la tens tensió ión n super+cial ! la se#unda en la zona donde se lle#a a una tensión super+cial estable* la concentración crtica micelar se encuentra en la pro!ección a la horizo horizonta ntall de la inters intersecc ección ión de dicha dichass rect rectas as de tende tendenci ncia* a* tal como como lo muestra el #r-+co 6.
CMC
Gr-+co 6. =e encuentra as* 8ue la C%C del surfactante 2mulso#en C5A 060 es 0.0B9 #5 a 6(.9C ! 8ue la tensión super+cial correspondiente a dicha concentración es (I.BD mNm. 6B
6D
=3. Pro7iedades di%&"icas de adsorci'% A partir de la C%C calculada* ! la concentración a la cual la tensión super+cial disminu! disminu!e e 60 mNm mNm se pueden pueden dimensiona dimensionarr estas propiedad propiedades. es. A partir del #r-+co 6 se lee 8ue la concentración C ∆γ \60 \60 es 0.0'0D #5.
E,cie%cia ,na forma conveniente de dimensionar la e+ciencia de un surfactante* consiste consiste en tomar el opuesto del lo#aritmo cuando la tensión super+cial ha disminuido 60 dinascm. As:
ɛ
=−log C ∆ γ =20= p C ∆ γ =20 =4.43
E(ecti6idad Al apro3imar Wm a W∆γ=20 (aceptando un error de '04'BY se puede calcular la efectividad de la si#uiente forma: Γ m =
π CMC −20 Ω ∙ 2,303 ∙ RT ∙ log (
CMC ) C ∆ γ =20
=2.3 ∙ 10−6
mol mol !o"π CMC = γ 0 −γ CMC m2
)onde* πC%C es la presión super+cial de la solución /Nm* γ la tensión super+cial /Nm* Ω un par-metro 8ue vale 6 para surfactantes iónicos ! ' para especies neutras* " constante de los #ases ideales ! la temperatura absoluta.
Jrea de recbri"ie%to "o*ec*ar 2l -rea de recubrimiento molecular molecular se puede relacionar con el inverso del de la efectividad mediante la si#uiente e3presión. #2 a = =72.12 N ∙ Γ m mol s m
20
10
)ond )onde e N es el nOme nOmerro de Avo#a vo#adr dro o * Wm la efect efectivi ividad dad del surfa surfacta ctante nte en molesm6. 6>
I. )iscusión ! an-lisis $inalizada la e3periencia en el laboratorio* se obtuvieron los datos 8ue nos permitieron #enerar el #r-+co '* el cual nos muestra la variación de la tensión super+cial respecto a la concentración de surfactante. 2l primer valor obtenido por el soft?are es a concentración concentración cero de surfactante ! fue de >0.DIK mNm para el sistema puro aire4a#ua termostatizado termostatizado a 6(.9C. 2sta primera medición indica 8ue el e3perimento est- correcto* !a 8ue se#On datos datos biblio#r-+c biblio#r-+cos os la tensión super+ci super+cial al del sistema sistema aire4a#ua aire4a#ua es de >6.D mNm a 6BC ! el valor ledo es bastante cercano a &ste* considerando 8ue no es el prime primerr uso uso de la placa placa de 7i 7ilhe lhelm! lm! utilizad utilizada. a. Cabe Cabe me menci nciona onarr 8ue 8ue mediante cada uso de la placa 7ilhelm! se va deteriorando su precisión. =e pued puede e obse observ rvar ar en el #r-+ #r-+co co ' 8ue 8ue la tens tensió ión n supe super+ r+ci cial al tien tiene e dos dos tend tenden enci cias as** una una de ella ellass es dism dismin inui uirr dr-s dr-sti tica came ment nte e al ir aume aument ntan ando do levemente la concentración de 2mulso#en C5A 060 hasta 8ue lle#a un punto en el cual comienza la se#unda tendencia en la 8ue la tensión super+cial se estabiliza ! de;a de variar respecto al suministro de surfactante. 2sto se e3plica por el hecho de 8ue el surfactante est- siendo adsorbido r-pidamente por la super+cie disminu!endo la tensión super+cial. A medida 8ue la interfase comienza a saturarse de mol&culas de surfactante se observa un cambio la curva curva del #r-+co '* donde la tensión tensión super+cial se estabiliza estabiliza ! se tiene la certeza de 8ue el sistema ha comenzado a formar micelas estables con las mol&culas 8ue no lo#raron ser adsorbidas por la super+cie. 2n cuanto al surfactante 2mulso#en C5A 060* es de naturaleza aniónica* lo cual lo hace sensible a la presencia presencia de electrolitos electrolitos o al pL de la solución. solución. Permite Permite predecir* se#On lo investi#ado* 8ue si se hubiese traba;ado en un ambiente b-sico el surfactante se hubiese visto favorecido* disminu!endo aOn m-s la tensió tensión n super super+ci +cial al ! aument aumentand ando o la concen concentra tració ción n micela micelarr crti crtica ca** por el contrario traba;ar en un ambiente -cido* el surfactante emulso#en C5A 060 hubi hubies ese e teni tenido do una una me meno norr ca capa paci cida dad d de surf surfac acta tanc ncia ia ! me meno norr C%C C%C a la observ observada ada e3peri e3perimen mental talme mente nte.. 2n prese presenci ncia a de ele electr ctrol olito itos* s* dismi disminu! nu!e e la 6I
solubilidad del surfactante lo cual favorece a la formación de micelas 8ue in1u!e directamente directamente en la disminución de la C%C.
K. "eferencias 4 $onte $ontes* s* J.* )e Hlivei Hliveira* ra* C.: R]umi R]umica ca suste sustenta ntable bleR. R. n: Norma Norma Nudelm Nudelman* an* 2diciones ,N5* 'I>* Ar#entina /6009. 4 Aulton %.* @$ @ $armacia: la ciencia del diseo de las formas farmac&uticas*6da farmac&uticas*6da 2d.* 2lsevier* DD* 2spaa /6009. 4 er# J.* =tr!e 5.* Rio8umica* 2ditorial "everte* (((* 2spaa /600>. 4 AtSins P.* )e Paul* J.* @Ph!sical chemistr!. Iva chemistr!. Iva 2d.* H3ford ,niversit! Press* ,< /600D. /600D. 4 %aro %aron n =.* Prutt Prutton on C.* Princ Principl iples es of ph!si ph!sical cal chemi chemistr str! !. (ra. (ra. 2d.* 2d.* Col Collie lierr %acmillan 5td* ,=A /'KDB. K echer P. P. Z'KD>a[* in RNon4onic =urfactantsR* =urfactantsR* %. J. =chicS 2d.* Cap. 'B* %arcel )eSSer. 4 =ala#er* J. RCuaderno $"P 60'4A: =urfactantes en solución acuosaR* $acultad de n#eniera ]umica* ,niversidad los Andes* Venezuela /'KK( 4 CrooS 2. L.* $ord!ce ). .* ^ rebbi G. $. Z'KD([* J. Ph!s. Chem.* D>* 'KI>. 4 =in#h L. N.* =?arup =.* ^ =aleem =. %. Z'K>K[* J. Colloid nterface =ci.* DI* '6I. 4 "ie#er %.* "hein 5.* @=urfactants in cosmetics* 6da 2d.* %arcel4)eSSer* B(4 B>* 22,, /'KK>. 4 http:???.Saochemicals4eu.com http:???.Saochemicals4eu.com** visitado abril 60'D 4 http:???.chemnet.com http:???.chemnet.com** visitado abril 60'D 4 LandbooS of Preservatives ! %ichael Ash* rene Ash* 6009 6K
4 "osen osen %.* %.* @=ur @=urfa fact ctan ants ts and and inte interf rfac acia iall phen phenom omen ena a** (ra (ra 2d.* 2d.* 7ile! ile!44 nterscience* 22,, /6009. 4 Ca Cast stel ella lan* n* Gilb Gilber ertt 7.* $isic isico8 o8u um mica* ica* 2d. 2d. Pea ears rson on** p-#. p-#. 9((* 9((* tema tema 'I* $enómenos super+ciales. Estudi udio del del punt punto o de tur turid ide! e! de los los 4 A#_ero*. A#_ero*.*ar *arrios rios*N.*P *N.*Perei ereira*J ra*J.* .* Est sur"ac sur"actan tantes tes no-i#n no-i#nico icos s en soluci soluci#n #n acuosa acuosa$$ e"ecto e"ecto de la concen concentra traci# ci#n n *
"evista n#eniera ,C* Vol.6'* No. 6* DD /60'9. 4 Gal-n*Juan.Rin1uencia de la temperatura en las propiedades micelares de sale saless cuat cuater erna nari rias as de amon amonio io en diso disolu luci cion on ac acuo uosa saR* R*un univ iv =ant =antia ia#o #o de Compostela*6B/600I 4 Gracida* J.*Jim&nez* .*%edina =.* %ropiedades, aplicaciones y producci#n de Vol.6D* No. '* iotensoacti&os* "evista internacional contaminación ambiental* Vol.6D* DB4I9 /60'9. 4 Hrtuo* ".* )iseo* sntesis ! caracterización +sico8umica de surfactantes derivados de !4amino-cidos preparados a partir de /44verbenona* %aster en e3perim e3perimentac entación ión 8umica* 8umica* $acultad acultad de ciencias* ciencias* )epartam )epartamento ento de 8umica* 8umica* ,niversidad autónoma de arcelona /60'6. 4 Gracida* J.*Jim&nez* .*%edina =.* %ropiedades, aplicaciones y producci#n de Vol.6D* No. '* iotensoacti&os* "evista internacional contaminación ambiental* Vol.6D* DB4I9 /60'9. 4 =ala#er* J. RCuaderno $"P (''4A: 2l mundo de los surfactantesR $acultad de n#eniera ]umica* ,niversidad los andes* Venezuela /'KK6 4 %ontene#ro* P.* 'nuencia de no electrolitos y sur"actantes no i#nicos en la estructura y "ormaci#n de micelas de SS$ *eacti&idad de nitrosocompuestos en estos medios * %emoria de tulo* )epartamento de 8umica fundamental e
industrial* ,niversidad ,niversidad de la Corua /'KKD.
(0
Ap&ndice A. )atos
abla abla (: %ediciones de tensión super+cial en función de concentración de surfactante. Concentració n /#5 0 B.002409 D.B02409 K.002409 '.00240( '.6B240( '.DB240( 6.00240( 6.B0240( (.69240( (.KK240( 9.KK240( D.(I240( >.K>240( '.0'2406 '.6D2406 '.BK2406 '.KK2406 6.B'2406 (.'D2406 (.KI2406 B.0'2406 >.K62406 K.KI2406 '.6D240' '.BI240' '.KK240' 6.B'240' (.'B240' (.K>240' B.00240'
"N" >0.DIK >0.6'6 >0.6K> >0.('' >0.00K DK.K6 DD.9>> D9.K6D D6.I0> D'.(B> BK.I>I B>.D6> BB.B'K B(.(96 B'.(>6 9I.6I> 99.K9B 96.90D 90.00K (>.9'' (9.6B' (6.DKI 6K.0'6 6>.I(B 6>.0KD 6D.90K 6D.0I6 6B.KD 6D.6(9 6D.('6 6D.(99 ('
D.6K240' >.K6240' K.K>240' '.6D2U00 '.6>2U00
6D.(ID 6D.66> 6D.606 6D.60I 6B.IKD
Ap&ndice . 2;emplos de c-lculo
C&*c*o de CMC =e tiene 8ue las rectas de tendencia 8uedan descritas por las si#uientes funciones: γ =−491.45 ∙ C + 53.083
γ =− =−0.0648 ∙ C + 26.228
"esolviendo el sistema* se lle#a f-cilmente 8ue la C%C es 0.0B9 #5. 5ue#o para el c-lculo de la tensión super+cial a dicha concentración se interpola linealmente entre se#On los datos de la tabla 9 obteni&ndose una tensión super+cial de (6.' mNm. C +L
"N"
B.0'2406
(6.DKI
>.K62406
6K.0'6
abla abla 9. Valores Valores utilizados utilizados en interpolación. interpolación. 5ue#o* γ CMC =
32.698 −29.012
( 5.01−7.92 ) ∙ 10
( 0.055−0.0501 ) +32.698 =32.1 mN
−2
m
C&*c*o 7ro7iedades di%&"icas de adsorci'% E,cie%cia
(6
A partir del #r-+co se tiene 8ue la concentración a la cual la tensión super+cial cae en 60 unidades es 0.0'0D #5* con el uso de la masa molar del surfactante se lleva dicha concentración a escalas molares.
C ∆ γ =20 =
0.0106
g
1 $
∙
1 mol 288.43 g
= 3.69 ∙ 10−
mol%s $
5
5ue#o* ɛ
=−log ( 3.69 ∙ 10−5)= 4.43
E(ecti6idad ,na vez conocida la C%C ! C ∆γ \60* \ 60* con las respectivas tensiones super+ciales a dichas concentraciones se calcula de la efectividad de la si#uiente forma. 2n este caso en el numerador se multiplica por '0 4( dado 8ue las mediciones est-n en mNm ! en el denominador aparece en 6 multiplicando pues el surfactante es aniónico. Γ m =
[( 70.698−32.1 )−20 ]∙ 10−3 2 ∙ 2,303 ∙ RT ∙ log (
0.054 ) 0.0106
=2.3 ∙ 10−6
mol m2
Jrea de recbri"ie%to "o*ec*ar Conocida la efectividad del surfactante* se puede relacionar inversamente con el -rea de recubrimiento molecular. 2n el numerador de la e3presión el factor '060 viene de la conversión de m 6 a E6. #2 a = −6 = 72.12 23 mol 6.023 ∙ 10 ∙ 2.3 ∙ 10 s m
10
20
((
Ap&ndice C. $icha de se#uridad
23tracto de +cha de se#uridad 2mulso#en C5A 060
(9
(B
