UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MEXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN
INGENIERIA QUIMICA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUIMICAS
SECCIÓN DE FISICOQUIMICA
CUESTIONARIO PREVIO 4:
DETERMINACION DE LA ENERGIA LIBRE ESTANDAR DE
MICELIZACION
OBJETIVOS:
Comprender que es un agente tensoactivo y conocer sus propiedades fisicoquímicas en forma general
Comprender el significado de micela y conocer las diferentes formas y estructuras micelares
Calcular la concentración micelar critica (CMC)
Determinar la energía libre estándar de micelizacion
Calcular la constante de equilibrio de micelizacion
1.- Definición de un agente tensoactivo. Mencione sus propiedades y características fisicoquímicas y/o superficiales
Son compuestos químicos que, al disolverse en agua o en otro disolvente, disminuyen su tensión superficial y modifican las propiedades de la interfase, promoviendo actividades como la humectación, detergencias, emulsificacion, lubricación y otros fenómenos superficiales.
Las propiedades generales y comportamiento de los agentes tensoactivo se deben al carácter dual de sus moléculas (grupo hidrófilo y lipófilo) ; es así como el antagonismo entre estas dos secciones de su molécula y el
equilibrio entre ellas es la que dá al compuesto sus propiedades activas de superficie. El grupo hidrófilo ejerce un efecto solubilizante y tiende a llevar a la molécula a disolución completa. El grupo hidrófobo, en cambio, debido a su insolubilidad tiende a contrarrestar la tendencia del otro. Sí se logra el equilibrio adecuado entre los dos grupos se ve que la sustancia no se disuelve por completo, ni queda sin disolver del todo, concentrándose en la interfase con sus moléculas orientadas de tal forma que los grupos hidrófilos se orientan hacia la fase acuosa, mientras que los hidrófobos hacia la no acuosa o a la fase vapor.
Clasificación de Tensoactivos
La clasificación se fundamenta en el poder de disociación del tensoactivo en presencia de un electrolito y de sus propiedades fisicoquímicas, pueden ser:
Iónicos: según la carga que posea la parte que presenta la actividad de superficie: (a) aniónicos, (b) catiónicos y (c) anfóteros No-iónicos. Los iónicos, con fuerte afinidad por el agua, motivada por su atracción electrostática hacia los dipolos del agua puede arrastrar consigo a las soluciones de cadenas de hidrocarburos, por ejemplo el ácido pálmico, prácticamente no ionizable es insoluble, mientras que el palmitato sódico es soluble completamente ionizado.
2.- Definición de micela, mencione su utilizad e importancia
Estructuras esféricas minúsculas en las cuales las “colas” o porciones apolares forman la parte central, y hacia el exterior se situan las “cabezas” o porciones polares que si pueden interactuar con el agua. Es la propiedad de formar micelas no es más que una de las manifestaciones de las interacciones de los jabones y detergentes con el agua. El estudio de las propiedades de las micelas, por otra parte, ha servido de base para suponer en un principio y confirmar luego muchas de las propiedades de las membranas biológicas, también han permitido hacer estudios sobre las características generales de las superficies que ofrecen al medio, no solo frente al solvente mismo, sino también frente a otros componentes o condiciones del medio ambiente, como la acidez o la alcalinidad (pH), o la presencia de otras sustancias, principalmente iones de diferentes cargar o valencias. Parte de la información básica que se ha obtenido de las micelas es relativa al estado físico de las porciones apolares rechazadas por el agua. El estudio de la fluidez del interior de las micelas ha permitido predecir propiedades importantes de las membranas bilógicas por extrapolación, en cuanto a su estado físico, acomodo, efectos del largo de la cadena apolar, de la presencia de dobles ligaduras en ella, de la carga de las cabezas, de la presencia de los iones en el agua etc.
3.- Descripción de los modelos micelares que existen. Anote sus características estructurales
Se pueden clasificar los tipos/modelos micelares con ayuda de un factor llamado parámetro surfactante también llamado radio empacado.
Dónde:
Vc= es el volumen de la parte hidrofobica del surfactante Lc= es la longitud de la cadena hidrocarbonada
= área efectiva por cabeza de grupo
Entonces de acuerdo a este nuevo parámetro podemos determinar que tipo de micela se tiene
Cilindros: NS≈0.5 El diámetro del cilindro está dado por la longitud del surfactante. Son polidispersas ya que
pueden crecer variando las longitudes. Si la concentración del surfactante es alta, generalmente forman hexágonos. Aquí se encuentran las cadenas surfactantes con cabezales de grupo cargados, también aquellos no iónicos.
Bicapa: NS≈0.5-1 No pueden adquirir la forma cilíndrica o esférica debido al pequeño tamaño del cabezal de
grupo y porque su cadena alcalina es demasiado grande. Así lípidos con dos con dos cadenas alcalinas formarán
bicapas. Las bicapas planas se forman cuando NS=1.
Micelas invertidas: Son surfactantes que tienen un área de cabezal de grupo muy pequeño (como el colesterol) y tienden a formar micelas. Sus cabezales de grupo apuntan hacia el centro mientras la parte hidrofobica está en la región externa. Estructuras invertidas son formadas en solventes no polares como tolueno, benceno, ciclohexano en lugar de agua.
Esféricas: NS≈0.33 El conjunto de moléculas forma esferas donde en el interior se encuentra la parte hidrofóbica,
mientras que toda la superficie es hidrofílica.
Liposoma: Son bicabas donde NS<1
La concentración micelar crítica es la concentración a la cual la formación de micelas es apreciable. Para determinar la concentración micelar crítica se pueden utilizar dos métodos
*METODO CONDUCTIMETRICO: Consiste de medir la conductividad (k) de disoluciones que contienen distinta concentración de tensoactivo. La representación de los datos de K vs C es un curva cuyas pendientes antes y después de la CMC, son diferentes. El cambio de pendiente ocurre a la concentración de tensoactivo a la que comienza la formación de micelas, por lo que la CMC se determina como la intersección de las dos rectas antes y después del cambio.
*METODO EXPERIMENTAL: Se prepara una disolución concentrada de tensoactivo. En un baño termostático se introducen tres matraces, dos normales que contienen respectivamente la disolución concentrada .de tensoactivo y el disolvente y un matraz de corazón de dos bocas de 100 ml de capacidad. Este ultimo esta diseñado especialmente para este tipo de valoraciones pues por una de las bocas se introduce el electrodo de medida, mientras que la otra parte queda libre para añadir el disolvente. Todo el material y las disoluciones (disolvente y disolución de tensoactivo) se mantienen a temperatura constante durante toda la valoración.
5.- Explique porque se utiliza la conductimetria para determinar la CMC
Las mediciones de conductividad son importantes de manera práctica por que detectan la presencia de electrolitos e indican en forma burda la cantidad presente en un coloide dado. Y como ya se mencionó en el punto anterior para poder determinar la concentración micelar critica se necesita determinar los valores de la conductividad, cabe mencionar que la conductividad disminuye al aumentar la concentración
6.- Explique por qué las soluciones jabonosas se llaman también electrolitos coloidales.
Los jabones en solución acuosa pueden existir en forma de electrolitos coloidales; es decir, que actúan a la vez como coloides y como electrolitos. La concentración de los jabones en las soluciones utilizadas para limpiar es suficientemente grande para originar la aglomeración (conjunto) de las moléculas de jabón en forma de micelas
8.- Diagrama de flujo del experimento
7.- Propiedades toxicológicas de los reactivos del experimento
Determinacion de la energia libre estandar de micelizacion
Lavar y secar el material de vidrio
Preparar 50 ml de una solucion de Lauril sulfato de sodio 1M y realizar diluciones a diferentes
concentraciones
Colocar en un tubo de ensayo la cantidad necesaria de la solucion de lauril sulfato de sodio para medir la conductividad, comenzar
con la solucion mas diluida a la mas concentrada
Realizar el paso anterior para cada concentracion, enjuagando el electrodeo del conductimetro con agua destilada antes y despues de cada medicion. secar el electrodo
con papel absorbente
Determinar el radio del tubo capilar con agus destilada, posteriormente determinar la
altura de cada una de las soluciones con el tensiometro
capilar
Determinar las densidades de las solcuiones de tensoactivo.
