Caracterización Fisicoquímica de CTAB por medidas conductimétricas y de Tensión Superficial.Marcelo Palacios Resumen: Los surfactantes suelen tener diferentes aplicaciones a distintos niveles, uno de los que se puede citar es la industria petrolera. Es por eso que estos han sido ampliamente estudiados. El presente trabajo aborda el concepto de concentración micelar crítica desde su obtención experimental, a partir de diferentes técnicas. Los resultados son los esperados, CMC: 0,99-1,02 mM y se encuentran en acuerdo con el trabajo de otros autores. 1- Introducción El bromuro de hexadeciltrimetilamonio, CTAB [1,2], es uno de los surfactantes catiónicos más utilizados en la industria. Es una sal de amonio cuaternario. Es sabido que, en soluciones acuosas diluidas, los surfactantes actúan como electrolitos normales, pero al aumentar la concentración resulta un comportamiento diferente. Este comportamiento se expone en términos de la formación de agregados organizados de un gran número de moléculas llamadas micelas, en las cuales las partes lipofílicas del surfactante se asocian en el interior del surfactante a la interface, y esta produce una quiebre en la trayectoria sigmoidea de la gráfica de γ – log [surfactante] o log C con casi ningún cambio de γ después de eso, dicho punto de quiebre se define como la concentración micelar crítica (CMC) del surfactante. Por mediciones de TS y aplicando la ecuación de adsorción de Gibbs [1], el exceso superficial del surfactante (Γ) relativo al agua, puede ser estimada a cualquier [surfactante] hasta antes de la CMC, donde Γ es tomado como el máximo. La ecuación de Gibbs para el exceso superficial es: Γ 2= −1 dγ 2,303 nRT d logC ( ) donde el pre-factor, n es el número de especies formadas in solución, por la disolución del surfactante (para CTAB, un surfactante catiónico univalente totalmente disociado, n=2) y R y T tienen su significado usual. agregado, conduciendo las partes hidrofílicas al lado del medio acuoso. Figura 1- Cuatro procesos fundamentales para el equilibrio termodinámico de moléculas anfifílicas, o anfipáticas, en solución: (1) disolución de los anfifilos dentro de la solución, (2) agregación de los anfifilos disueltos, (3) adsorción de los anfifilos a una interface, (4) esparcimiento de los anfifilos desde su propio fase bulk directamente a una interface. Las propiedades fisicoquímicas del surfactante varían marcadamente antes y después de una concentración de surfactante específica, la concentración micelar crítica (CMC). 1.1- Medidas conductimétricas Después de la CMC, la conductividad de la solución de surfactante cambia, disminuye. Al realizar una gráfica de propiedad vs [surfactante], en este caso la propiedad sería conductividad eléctrica, para un dado sistema surfactante-solvente encontraremos un cambio abrupto en la pendiente en un estrecho rango de concentración (en la CMC). Este método es limitado a surfactantes iónicos en ausencia de otros electrolitos; consiste en la medición de la variación de la conductancia de la solución de surfactante iónico debido a la modificación de la movilidad iónica del soluto. El grado de ionización se obtiene como el cociente entre las pendientes antes y despues de la CMC. Tiene un valor entre 0-1. 1.2- Medidas de tensión superficial [4] La tensión superficial (TS) del agua o la tensión interfacial agua/aire es reducida por la adhesión de Figura 2- Gráfica de TS promedio (γ) vs. log C. La curva en rojo muestra un ajuste sigmoidal realizado con Graph Pad Prism 6. (I) Zona premicelar. (II) Zona micelar. (III) Zona post-micelar. 1.3- Objetivos En este trabajo trataremos de realizar la determinación de CMC por medidas superficiales y conductimetricas a temperatura ambiente, 298 K. A través de las medidas de tensión superficial, también se calculara el exceso superficial y, con las medidas conductimétricas, se calculara el grado de ionización de CTAB en agua. 2- Materiales CTAB, Aldrich. Agua destilada. Tensiómetro de DuNouy, Conductímetro digital. Material de laboratorio de uso común. 3- Métodos 1 39.000 85 0. µmol/m2 GDI Experime ntal a b Ref.9909 (anaranjado) . γ.000 51 0.25 42.62 µmol/m2. Las mediciones de conductancia se llevaron a cabo con un Conductímetro digital. el quinto (5) y el último (12).62 1. 7. realizamos un promedio.9999 (rojo). 2 39. De las mediciones de tensión superficial se obtiene que la CMC es 0. log C. 5 52 50.Conclusión El trabajo resulta de mucho interés por las posibles aplicaciones que puede llegar a tener en el uso de surfactantes. log C. equipado con un anillo de platino. Matr az 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C. el exceso superficial Γ2 es igual a 2.85 M. 4.90 log C – 48. se ubica en el seno de la solución.61 C + 2. es 0.4 30.5. 3. que esta responde al patrón previsto teóricamente y encontrado en diferentes trabajos realizados por otros autores.35 58 24. 5. Figura 3. [4] a 0.001 36 0.Resultados Los valores obtenidos se resumen en la Tabla 1.1 30.0 - 0. CMC. dγ/d logC = -29.9 1. excepto el primero (matraz 1).9 38. (0. Las mediciones de tensión superficial fueron realizadas con un tensiómetro de Du-Nouy.7] a-b 3. a partir de volúmenes de 1.[5] Ref.1 87.000 26 0.26 C + 34.02 mM. 5 58. λ. Tabla 1-Valores experimentales de conductividad.1 30.Preparamos 12 disoluciones en matraces de 25 mL.4 73.6 50. Sin embargo.3 mN m-1. Las dispersiones pueden variar debido a la falta de homogeneización de las soluciones. b: mediciones de conductividad.001 19 0.4 γ.3 24.61 Ref.74 0.Resumen de valores experimentales y de bibliografía Método CMC. 1 44. Se entiende que este hecho afecta las moléculas de surfactante que se encuentran en la interface aire/solución. vs. 05 125. 4. [6. Para la realización de las regresiones lineales utilizamos los puntos de la tabla 1.001 02 0.mN /m Gráfica de γ vs. como ser la industria petrolera. 5 113.1 39.39 log C -1.2 54.35 53.99 mM. γ = -14.2 17. 4 39.85 6. µS.980. PM: 364.497 (rojo) y λ = 53.35 41. 3. 2.1 46. µS 17.5 40. puede observarse. Mediciones reproducibles entre ± 0.000 68 0. Las mediciones son reproducibles entre ± 0. puesto que el bulbo del conductímetro.9 42. Fig. 1 40. es 1. r2= 0.3 5 55.9 7 8 2.3 39.7 60. 7 39. con el fin de mejorar las regresiones. en un intento de no generar burbujas en la superficie que pudiesen afectar las posteriores mediciones.001 70 λ. y tensión superficial.17 - - - 0.5 46.9 126.54 (negro).61.57.4 114.2 24. El trabajo realizo las regresiones con Graph Pad Prism 6.000 34 0.55 La concentración micelar crítica. 2 54. específicamente CTAB. 4 42. 2. 3 41.7 41. μS γ´ .000 17 0. Debido a que se realizaron mediciones por duplicado.15 39. 9 ´λ .Discusiones Las medidas de TS que realiza el trabajo no fueron hechas con un Tensiómetro calibrado previamente. tanto de conductividad eléctrica como tensión superficial. 95 114.53 0.6 5 38. 6. . 8. Las rectas de las regresiones lineales son: λ =84.000 43 0. r2=0. en campos hoy en día ampliamente estudiados.1 74. concentración de surfactante.3 58.0 9 2 2.1 99. 58. 10 mL de una solución madre de CTAB 31 % p/v. De estas ecuaciones Figura 4- 5. en la gráfica de γ vs.2 58. mN/m 58. [2] - Ref. mM Γ2.949. obtenida de medidas conductimetricas. A dichas disoluciones se le midieron en primer lugar la tensión superficial y luego la conductividad eléctrica.001 53 0.1 61. mM.05 50.15 K 6.2 107. Tabla 2.1 0. Las ecuaciones obtenidas son las siguientes: γ = -29.48 g/mol).2 39. las cuales pueden no haberse agitado demasiado. donde se encuentran las placas metálicas.Gráfica de conductividad λ.921. 9. M 0. : a 303.1 39.1 38.6 44. calibrado previamente con solución estándar.6 73. El tensiómetro no estaba calibrado.1 56. 2 125 108.6 46.90 mJ/m2.9 0.4 17. 1.5.2 87.1 88. Por lo tanto. El hecho discutido anteriormente creemos no llega a afectar las mediciones conductimetricas.1 40. GDI.3 99 100 107.6 µS.1 44.84 a b * a: mediciones de TS. y el grado de ionización. se obtiene que la pendiente de la zona micelar.1 60. Referencias [1]. Colloid Interface Sci. 89-100. C. Strazielle. D. and S.com/content/dam/sigmaaldrich/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/2/h626 9pis. J. H. 187 . Meth. 329-336.. M.. Colloid Interface Sci. Surface Sci. 239-253 (pag.Surfactants and Interfacial phenomena 3th. T. Enzymol. Moulik SP.haciendo referencia a las mediciones tensiométricas.Mukherjee.Noarem H. se obtendrían resultados más precisos con una calibración previa. Lianos. J. Devi S. R. S.https://www. Colloids Surfs. 394.. 249) [4]. 182.Zana. Rosen M. Yiv.Neugebauer. 7. [7]- Okuda.pdf [3]. Imac. 80. los resultados son coherentes con los encontrados en bibliografías.Si bien pueden existir errores sistemáticos en el desarrollo del trabajo. Ikeda. Wiley-Interscience [2].. 27. [5]. Rakshit AK. J.sigmaaldrich. Quizás. Technol... 22 (3-4). and P. J.. J. [6]. 208 (1981).
Report "Determinación de La CMC de CTAB Por Medidas Conductimétricas y de Tensión Superficial"