Comparación de métodos de determinación de la concentración crítica para la formación de micelas en presencia de sales inorgánicaMedidas de tensión superficial, conductividad electrolítica específica y absorbancia de la rodamina 6-G

  1. Martínez de la Ossa, Enrique
Dirigida por:
  1. Vicente Flores Luque Director/a
  2. Carlos Gómez Herrera Director/a

Universidad de defensa: Universidad de Sevilla

Fecha de defensa: 17 de junio de 1982

Tribunal:
  1. Juan M. Martínez Moreno Presidente/a
  2. Carlos Gómez Herrera Secretario/a
  3. Francisco González Vilches Vocal
  4. Vicente Flores Luque Vocal
  5. Francisco Sánchez Burgos Vocal

Tipo: Tesis

Teseo: 7121 DIALNET lock_openIdus editor

Resumen

Uno de los fenómenos más característicos y peculiares de los tensioactivos es el de su micelización en disolución acuosa. Es este un proceso por el que sus moléculas se asocian en agregados, denominados micelas, adoptando una orientación definida como consecuencia de su carácter anfifílico. La micelización depende de numerosos factores, tanto inherentes a la naturaleza del tensioactivo como derivados del entorno en el que se encuentra presente (temperatura, presión, concentración de aditivos, pH, etc.), y se produce cuando la concentración del tensioactivo sobrepasa un determinado valor en el seno de la disolución. Esta concentración, llamada “Concentración Crítica para la Formación de Micelas”, abreviadamente CCM, depende de los mismos factores que afectan al proceso de la micelización y se considera un valor característico de cada tensioactivo. Los valores de la CCM de los tensioactivos en disolución acuosa se encuentran estudiados de forma exhaustiva en la amplia bibliografía existente, encontrándose extensas monografías que recogen estos valores y los clasifican según las características de los tensioactivos y los métodos seguidos para su determinación. Estos valores se consideran como datos definitorios básicos de los propios tensioactivos, de manera que, cada vez que se sintetiza un nuevo tensioactivo, el valor de su CCM es un dato entre los primeros a obtener para definir al tensioactivo. Existen muchos métodos para determinar los valores de la CCM, la mayoría de ellos basados en las variaciones que experimentan algunas propiedades físico-químicas de las disoluciones del tensioactivo cuando se produce el fenómeno de la micelización. Otros métodos, en cambio, aprovechan las variaciones inducidas en las propiedades de ciertos productos presentes en la disolución del tensioactivo y que de esta forma si bien no intervienen directamente en el proceso de la micelización, actúan como indicadores o testigos del cambio estructural que se produce en el interior de la misma. Si se estudia una gama, lo suficientemente amplia, de datos de CCM de distintos tensioactivos de los presentes en la bibliografía, se pueden observar discrepancias en cuanto a sus valores. Así, para un mismo tensioactivo se encuentran valores de CCM distintos según sea la publicación consultada, incluso a pesar de que en ellas se utilice el mismo método de determinación de la CCM. Esto podría atribuirse al distinto grado de pureza de los reactivos empleados y, también, a las distintas condiciones en la forma de operar. Sin embargo, y de forma ostensible, se observa que los valores de la CCM de los tensioactivos difieren también dependiendo del cual sea el método de determinación utilizado, lo que podría indicar una posible influencia del método de determinación de la CCM sobre los valores de ésta. A partir de estos hechos se plantea el objetivo principal de la presente memoria: someter a crítica varios métodos de determinación de los valores de la CCM de los tensioactivos en disolución acuosa, distintos en su concepción, y comparar los resultados obtenidos por cada uno de ellos, a igualdad de productos utilizados y de condiciones de operación, de forma que se eliminen las diferencias atribuibles a estos factores. En consecuencia, se trata de poner de relieve el efecto del método de determinación de la CCM seguido, si es que lo hay, sobre el valor de dicha CCM. Al mimos tiempo se estudian comparativamente las características operacionales de cada método: precisión, exactitud y rapidez de las medidas, reproducibilidad de los datos, facilidad de trabajo, sencillez y economía de medios, etc. Por otra parte, se sabe que el valor de la CCM de los tensioactivos disueltos en agua depende de que en esta disolución se encuentren presentes sales de tipo inorgánico. En efecto, numerosos investigadores han abordado el estudio de esta dependencia, si bien no se ha realizado de forma sistemática, con lo que los datos disponibles en la bibliografía adolecen de los mismos defectos ya mencionados. En este sentido, se pretende realizar un estudio minucioso de la influencia que, sobre el valor de la CCM de los tensioactivos, tienen las sales inorgánicas presentes en la disolución atendiendo tanto al tamaño y carga de sus iones como a la concentración a la que se encuentren disueltas estas sales. Por otra parte, bien es sabido que los valores de la CCM de los tensioactivos en disolución acuosa dependen de la temperatura a la que se realizan las medidas. Esta dependencia es peculiar de cada tipo de tensioactivo, si bien se sigue un cierto patrón de carácter general. A igualdad de variables externas, cada tensioactivo tiene su propia curva representativa de la variación de los valores de la CCM con la temperatura. Ahora bien, esta variación sufre ligeras modificaciones cuando en la disolución existen sales inorgánicas, puesto que se producen modificaciones en los propios valores de la CCM. Como sea que estos dos factores, presencia de sales y temperatura, provocan variaciones de los valores de la CCM de los tensioactivos, variaciones que a veces se complementan y a veces se anulan entre sí, se ha decidido ampliar el estudio planteado en el segundo de los objetivos, el estudio de la variación de la CCM de los tensioactivos en disolución acuosa debida a la presencia en la disolución de sales inorgánicas, y realizarlo a distintas temperaturas para, de esta manera, evaluar la forma en la que estos dos factores afectan conjuntamente a los valores de la CCM de los tensioactivos en sus disoluciones acuosas. El trabajo experimental se ha programado tomando un único tensioactivo, el n-dodecilsulfato sódico, y tres métodos de determinación de la CCM, distintos respecto a las propiedades de las disoluciones que sirven de base en las determinaciones. - Conductividad electrolítica específica, basado en la medida de una propiedad del interior de la disolución. - Tensión superficial, basado en la medida de una propiedad de la interfacie aire-disolución. - Absorbancia de la disolución en presencia de un colorante, basado en la medida de una propiedad del interior de las micesas, donde se ha solubilizado el colorante. Todas las medidas se han realizado en ausencia y en presencia de sales inorgánicas (ClLi, ClNa, ClK, Cl2Mg, BrNa, INa, y SO4Na2) con el fin de estudiar los efectos de la naturaleza, tamaño y carga, y concentración de los iones de las sales sobre el valor de la CCM. Vistos los valores obtenidos para la CCM por el método de medida de la conductividad electrolítica específica, significativamente superiores y más precisos que los obtenidos por los otros métodos, se plantea la necesidad de estudiar la influencia de la temperatura, fenómeno que ejerce un efecto de agitación térmica que puede ser similar al de la agitación ejercida por el campo eléctrico alterno aplicado para la medida de la conductividad electrolítica específica. Sabido es que continuamente se discute acerca de las condiciones en las cuales un tensioactivo se encuentra presente en la disolución acuosa en su forma micelar. Recientemente, K. Shinoda ha presentado la curva de solubilidad del n-dodecilsulfato sódico en el agua. En esta publicación se señala el punto de Krafft (temperatura en la que se igualan los valores de la solubilidad y de la CCM de los tensioactivos ionicos) del n-dodecilsulfato sódico a 10ºC para una concentración aproximada de 2g/l (6,9 milimoles/l). Este hecho, ya conocido a través de otras publicaciones al iniciar el presente trabajo, llevó a plantear la posibilidad de estudiar, mediante el método de medida de la conductividad electrolítica específica, si realmente el n-dodecilsulfato sódico en presencia de un campo eléctrico alterno, por debajo del punto de Krafft, se encuentra en forma micelar o no; pues dicho campo eléctrico aplicado para la realización de las medidas puede provocar ciertas modificaciones sobre las asociaciones presentes en el medio. Es decir, el n-dodecilsulfato sódico en disolución acuosa a 10ºC, a concentraciones superiores a 2 g/l, debe estar formando un sistema disperso; sin embargo, el efecto del campo eléctrico puede modificar esta situación. A través de la labor experimental desarrollada se pone de manifiesto la necesidad, ya expresada por algunos investigadores, de revisar el concepto de CCM, pues el valor definitorio de esta es función del método de medida de la conductividad electrolítica específica, se llega a establecer la posible presencia de una disolución micelar en unas condiciones que “a priori” no era posible prever.