Fenomenos de superficie

Actividad 2. Determinación de la Concentración Micelar Critica de algunos Surfactantes por medio de Tres Técnicas. Resumen.

El articulo tiene como objetivo familiarizar a los lectores (estudiantes) de la fisicoquímica presente en las soluciones micelares y la estructura básica primordial de las micelas. Asimismo, nos presenta tres técnicas experimentales de laboratorio para la determinación de la concentración micelar critica, sus ventajas y sus desventajas.

Para ello, se utilizo Dodecil Sulfato de Sodio (SDS), CH3(CH2)11OSO3Na, Bromuro de Tetradeciltrimetilamonio (TTABr), CH3(CH2)13N(CH3)3Br, y polioxietileno-9-lauril éter (C12E9), CH3(CH2)11–(OCH2CH2)9–OH; así como benzoilacetona (BZA) y Pireno.

• Método de espectroscopía de absorción UV

El método está basado en la presencia de tautomería del benzoilacetona o 1-fenil-1,3-butadiona. Las cetonas y las β-dicetonas, como BZA, pueden existir en dos formas tautoméricas: cetónica y enólica. En solución, la BZA enoliza práctica y exclusivamente a la forma cis-enólica, existente en una configuración cíclica estabilizada por enlaces de hidrógeno intramoleculares. Esta será más pronunciada cuando la unión de hidrógeno intermolecular con el solvente no compite. Los equilibrios ceto-enólicos de BZA son extremadamente sensibles al solvente y la proporción de la forma enólica es mucho mayor en solventes no polares, como el ciclohexano, que en disolventes donadores de enlaces polares o de hidrógeno, como agua o alcoholes.

La BZA existe en el agua como una mezcla de ambos tautómeros (tautómero enol →37,5%). Es así que, cuando se agrega un surfactante a una solución de agua de BZA, la cantidad de enol aumenta abruptamente si la concentración de surfactante se eleva por encima de la CMC, ya que la forma enólica es tomada por las micelas, que proporcionan menos disolvente polar que la fase acuosa.

[pic 1]

La figura 2(a) (a la izquierda) muestra el efecto de aumentar la concentración del tensoactivo en el espectro de absorción UV de solución de BZA acuosa 7.0x10-5 mol L-1. Debajo del CMC no hay cambios en presencia de monómeros tensoactivos; encima del CMC la banda de absorción centrada en λ = 312 nm (debido a la forma enólica) aumenta; y en paralelo, la banda de absorción centrada a λ = 250 nm (debido a la forma ceto) disminuye. Mientras que los cambios en la absorbancia en ambas longitudes de onda variando la concentración de tensoactivo se muestra a la derecha de la figura 2(a).

Se observa que existe una mejora notable en la absorción enólica justo arriba de la CMC. (Tabla 1. Anexa)

• Método de Espectroscopía de Fluorescencia.

[pic 2]

Este método se basa en la dependencia del solvente de las intensidades de banda vibracional en la fluorescencia del monómero de Pireno. Al ser uno de los pocos hidrocarburos aromáticos condensados que muestran una estructura fina significativa (en bandas vibratorias) en los espectros de fluorescencia de monómero en solución. Las intensidades de las diversas bandas vibratorias de pireno mostraron una fuerte dependencia al ambiente solvente.

En la Figura 3(a) (izquierda superior) se presentan espectros de fluorescencia de monómero representativos para el pireno (en soluciones muy diluidas del orden 2 × 10-6 mol L-1 para evitar excímeros). En soluciones acuosas de SDS encima y debajo del CMC. En ausencia de micelas (bajo el CMC) el pireno detecta el ambiente polar de las moléculas de agua,  

El radio de emisión de fluorescencia se intensifica respondiendo al primer y tercer picos vibratorios (II / IIII) siendo altos. Por encima de la CMC, cuando las micelas están presentes, y por la alta hidrofobia de las moléculas de pireno, se solubilizan en la fase micelar interior. Al ser un solvente similar a un hidrocarburo, el medio es menos polar; y por lo tanto la relación II / IIII disminuye.

La figura de abajo muestra la variación de la relación de las intensidades de emisión de fluorescencia. En función de la concentración de SDS. Las curvas muestran una fuerte disminución en las intensidades de cociente de ambos picos vibratorios cuando se forman micelas (es decir, en el CMC). Toda la demás información esta en la Tabla Anexa 1.

• Método de Conductividad Eléctrica

Este método solo se puede aplicar para medir el CMC de tensioactivos iónicos. El cambio en la conductancia eléctrica de las soluciones acuosas de un surfactante iónico en el CMC se debe al diferente grado de ionización del tensoactivo a debajo

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