Reporte 5 Micelizacion

8/10/2019 Reporte 5 Micelizacion

1/11

Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Estudios Superiores Cuautitln- UNAM - FESC

Qumica

2015-1

Fisicoqumica III

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 5

DETERMINACIN DE LA ENERGA LIBRE

ESTANDAR DE MICELIZACIN

Profa.Mara del Rosario Rodrguez Hidalgo

Equipo 2

Integrantes

Barrera Miranda Silvana

Martnez Lara Lzaro de Jess

Muoz Garca Alejandra

Ortega Reyes Martha Patricia

Fecha de entrega: 29/09/2014
http://www.cuautitlan.unam.mx/http://www.google.com.mx/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=xPEPW6VhM8xcBM&tbnid=4X3lL5qc64R0SM:&ved=0CAgQjRw&url=http://www.exergia.com.mx/us/sites.php&ei=zUf5U_-0L8n18AH01YGYBw&psig=AFQjCNHltuvVnvCN-gNcyS4A95gZYRRYAQ&ust=1408932173927283http://www.cuautitlan.unam.mx/http://www.cuautitlan.unam.mx/http://www.cuautitlan.unam.mx/http://www.cuautitlan.unam.mx/http://es.wikipedia.org/wiki/Fisicoqu%C3%ADmicahttp://www.quimicayalgomas.com/wp-content/uploads/2013/08/micelas.pnghttp://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=oTB_yWcvAAi43M&tbnid=dLZ6YQ7CdJZ1gM:&ved=0CAUQjRw&url=http://desarmandolamafia.blogspot.com/2013/01/con-la-burocracia-hemos-topado-sancho_26.html&ei=jUj5U8q5PIT88AHr24HABQ&bvm=bv.73612305,d.cWc&psig=AFQjCNHrQ5l4fcSjT9_gfj0lbggnnbjkbw&ust=1408932298612102http://www.google.com.mx/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=xPEPW6VhM8xcBM&tbnid=4X3lL5qc64R0SM:&ved=0CAgQjRw&url=http://www.exergia.com.mx/us/sites.php&ei=zUf5U_-0L8n18AH01YGYBw&psig=AFQjCNHltuvVnvCN-gNcyS4A95gZYRRYAQ&ust=1408932173927283http://es.wikipedia.org/wiki/Fisicoqu%C3%ADmicahttp://www.cuautitlan.unam.mx/http://www.quimicayalgomas.com/wp-content/uploads/2013/08/micelas.pnghttp://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=oTB_yWcvAAi43M&tbnid=dLZ6YQ7CdJZ1gM:&ved=0CAUQjRw&url=http://desarmandolamafia.blogspot.com/2013/01/con-la-burocracia-hemos-topado-sancho_26.html&ei=jUj5U8q5PIT88AHr24HABQ&bvm=bv.73612305,d.cWc&psig=AFQjCNHrQ5l4fcSjT9_gfj0lbggnnbjkbw&ust=1408932298612102http://www.google.com.mx/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=xPEPW6VhM8xcBM&tbnid=4X3lL5qc64R0SM:&ved=0CAgQjRw&url=http://www.exergia.com.mx/us/sites.php&ei=zUf5U_-0L8n18AH01YGYBw&psig=AFQjCNHltuvVnvCN-gNcyS4A95gZYRRYAQ&ust=1408932173927283http://www.quimicayalgomas.com/wp-content/uploads/2013/08/micelas.pnghttp://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=oTB_yWcvAAi43M&tbnid=dLZ6YQ7CdJZ1gM:&ved=0CAUQjRw&url=http://desarmandolamafia.blogspot.com/2013/01/con-la-burocracia-hemos-topado-sancho_26.html&ei=jUj5U8q5PIT88AHr24HABQ&bvm=bv.73612305,d.cWc&psig=AFQjCNHrQ5l4fcSjT9_gfj0lbggnnbjkbw&ust=1408932298612102http://www.google.com.mx/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=xPEPW6VhM8xcBM&tbnid=4X3lL5qc64R0SM:&ved=0CAgQjRw&url=http://www.exergia.com.mx/us/sites.php&ei=zUf5U_-0L8n18AH01YGYBw&psig=AFQjCNHltuvVnvCN-gNcyS4A95gZYRRYAQ&ust=1408932173927283


2/11

Introduccin

Desde principio de este siglo hasta el presente, el proceso de asociacinreversible de molculas anfiflicas, es decir, molculas que poseen en su

estructura qumica grupos hidrfobos e hidrfilos, ha despertado un ampliointers, por sus aplicaciones prcticas, lo que ha sido objeto de numerosasinvestigaciones. Uno de los primeros investigadores que estudiaron estefenmeno fue McBain, quien constat el hecho de que las molculas detensoactivo disueltas en agua podan agregarse de un modo reversible, dando elnombre de micelas a estos agregados.

Sin embargo, no ser hasta la dcada de los aos treinta cuando Hartleyestablece las caractersticas estructurales bsicas de las micelas formadas pormolculas de tensoactivo. Las numerosas investigaciones llevadas a cabo hanpuesto de manifiesto que los tensioactivos sintticos pueden dar origen a micelas

globulares o alargadas. Independientemente de la forma de las micelas, stasconsisten en un ncleo formado por los grupos hidrfobos, conteniendo unapequea cantidad de agua, y rodeado de una corteza constituida por los gruposhidrfilos que se extienden en el medio acuoso.

Resulta difcil de explicar cmo las cadenas hidrocarbonadas, relativamentergidas y que constituyen el grupo hidrfobo en la mayora de los tensioactivos,pueden llenar de forma uniforme el espacio ms o menos esfrico o cilndricocorrespondiente al ncleo de las micelas. Las micelas ms comunes correspondena las que tienen forma esfrica y un nmero de asociacin generalmentecomprendido entre 50 y 100 molculas de tensioactivo. Este tipo de micelas suele

tener una distribucin de tamaos estrecha.

Cuando a mediados de siglo se comenzaron a sintetizar copolmeros de bloque yde injerto con un carcter anfiflico, se observ que estos polmeros tenan lacapacidad de formar agregados estables en determinados disolventes orgnicos.Estos disolventes presentaban la caracterstica de ser buenos disolventes parauno de los bloques y precipitantes para el otro, por lo que recibieron ladenominacin de "disolventes selectivos", que ser la que utilicemos aqu. FueronMerrit y, posteriormente, Benoit el al, quienes argumentaron que estos agregadospresentaban una estructura similar a las micelas formadas por tensioactivosconvencionales y, por analoga, recibieron la misma denominacin.

Los surfactantes no inicos han despertado un gran inters en la industria por sususos para la recuperacin de aceites y petrleo, portadores de drogas, catlisisqumica, flotacin de espumas, como modelo de reacciones enzimticas, para laobtencin de pequeas partculas coloidales o para la solubilizacin de sustanciasinsolubles en lquidos. Todas estas aplicaciones se derivan de la formacin en elmedio de unas partculas denominadas micelas, originadas por la asociacin delas molculas.


3/11

Objetivos

Comprender que es un agente tensoactivo y conocer sus propiedadesfisicoqumicas en forma general.

Comprender el significado de micela y conocer las diferentes formas yestructuras micelares.

Calcular la concentracin micelar crtica (CMC).

Determinar la Energa Libre Estndar de Micelizacin.

Calcular la Constante de Equilibrio de Micelizacin.

Resultados experimentales

CONCENTRACIONTENSOACTIVO(M)

CONDUCTIVIDAD

ALTURA

(cm)DENSIDAD

(g/cm^3)TENSIONSUPERFICIAL(dinas/cm)

0.002 133.6 S 6.0 1.0664 65.8395

0.004 220 S 4.6 1.0681 50.5574

0.006

290 S

4.0

1.0688

43.9918

0.01 353 S 3.8 1.0689 41.7961

0.02 653 S 3.7 1.0689 40.6962

0.04 1095 S 3.6 1.0698 39.6297

0.06 1551 S

3.4

1.0707

37.4595

0.08 2.09 mS

3.4

1.0716

37.491

0.1 2.52 mS 3.3 1.0722 36.4087

agua destilada 7.14 S 4.3 0.998 44.1585


4/11

Conductividad vs Concentracin

Densidad vs Concentracin


5/11

Resistividad vs concentracin

Tensin superficial vs concentracin


6/11

Anlisis de resultados

A partir de una solucin de Lauril sulfato de sodio con una concentracin de 0.1M,se fueron tomando 50mL para preparar otras soluciones a diferentes concentraciones. Se calcularon y graficaron distintos parmetros o propiedadesfsicas, como fueron la tensin superficial, la densidad , y la conductividad elctricadel Lauril Sulfato de sodio en solucin bien conocido como untensoactivo ya quecomo se muestra en la figura contiene una parte polar y una apolar.

La variable independiente en cada grfica fue la concentracin, deacuerdo a losresultados obtenidos, podemos observar que la densidad fue disminuyendo aldisminuir la concentracin en algunos como con la C de 0.1 Mhasta la de 0.05M,

a partir de este valor se observan ciertas variaciones pues

vuelve a aumentar ladensidad y despus disminuye, estas variaciones pueden

ser causadas a unamala medicin, pues a mayor concentracin debe haber una mayor densidad,porque hay mayor cantidad de soluto presente en un volumen determinado, encuanto a la conductividad se observa que tuvo un valor en el que la pendientecambi totalmente , que sera la concentracin micelar crtica apartir de la cual seempiezan a formar las primeras micelas, podramos decir que conglomerados , enel caso de la conductividad fue en la concentracin 0.06M, para la tensinsuperficial fue de 0.009M y para la densidad fue de 0.01M siendode estos ltimosla Tensin superficial es ms cercano al reportado, ya que este es de 0.0082M .

Podemos decir que este valor calculado es una mera aproximacin ya que se mide indirectamente con propiedades como las que vimos anteriormente, pero

nosdan una aproximacin buena acerca de la CMC.

Conclusiones

A partir de los resultados obtenidos se pudo concluir que efectivamente hubo unaformacin micelar en una concentracin dada, afectando nuestras mediciones yque fue reflejada en las grficas realizadas obteniendo as a partir de estos

resultados el valor de la CMC aproximada, tomando en cuenta las grficas de la

tensin superficial contra concentracin y de la densidad contra la concentracin, este valor se determin por el cambio brusco que se observa en las grficas pormedio de tangentes y aplicando la primera derivada, este valor coincide en amboscasos y fue alrededor de 0.008.Por lo tanto se cumplieron los objetivos ya que sepudo determinar un valor de la CMC. promedio de las propiedades antesmencionadas.


7/11

Anexos

1) Determine el valor de la concentracin micelar crtica (C. M.C.) a partir delosdatos de conductividad elctrica especfica, tensin superficial, densidadvsconcentracin.

En el caso de la densidad vs concentracin se puede observar que laconcentracin micelar crtica es de 0.01M, en la grfica de tensin superficial vsconcentracin se muestra la cmc como 0.009, casi 0.01, y por ltimo la grfica deconductividad elctrica especfica marca que la CMC es de 0.06M.

2) Compare el valor de C. M .C obtenido experimentalmente con el valorreportadoen la literatura. Anote sus observaciones.

Valor de CMC reportado en la literatura del lauril sulfato de sodio: 0.0082, por loque nuestro valor obtenido no est tan alejado del valor reportado a excepcin dela grfica de resistividad vs concentracin.

3) Determine el valor de la concentracin micelar crtica (C. M .C) a partir delosdatos de resistividad elctrica especfica y concentracin.

La grfica de resistividad vs concentracin muestra mucha variabilidad, pese aque la variable dependiente sea el inverso de la conductividad registrada. EL valorms prximo a la CMC es de 0.06.

4) Compare el valor de C. M. C. obtenido experimentalmente con el valorreportadoen la literatura. Anote sus observaciones.

Valor de CMC reportado en la literatura del lauril sulfato de sodio: 0.0082

5) Calcule la energa libre de micelizacin.

G= RT ln ( CMC), dado que experimentalmente , aunque estuvo aproximada lacmc a la terica , se calcular la energa libre de micelizacion terica y la

experimental , tomando como base la experimental la de tensin y densidad yaque son las que se repiten ms y las ms aproximadas, y tomando la temperaturade trabajo que fue de 21C, o 294.15K.

G=(8.314 J/K*mol)(294.15K)ln(0.0082 M)= 11747.55 J/molDensidad vs Concentracin:G=(8.314 J/K*mol)(294.15K)ln(0.01 M)= 11262.23 J/molTensin Superficial vs Concentracin:


8/11

G=(8.314 J/K*mol)(294.15K)ln(0.009 M)= 11519.90 J/mol

6) Qu tan confiable es este valor? Justifique su respuesta.

Si tomamos en cuenta que el valor experimental, se alej un poco de lo reportadoadems de ser un parmetro que se calcul de manera aproximada en lasgrficas, podemos decir que es una aproximacin a la CMC.

7) Cul ser el valor de la constante de equilibrio de micelizacin? Constante de equilibrio de micelizacin.

En el modelo de accin de masas, las micelas y los monmeros son como dosespecies en equilibrio qumico y en el modelo de separacin de fases las micelasson consideradas como una nueva fases del sistema creada a partir de la CMC.

Donde Sn es la concentracin de monmeros de carga x, Cy es la concentracinde contra iones de carga Y, y Sn es la concentracin de micelas de nmero deagregacin n y carga mx.

Si consideramos que

Entonces podemos calcular la constante sabiendo que n= nmero de agregacin,es decir, el nmero de monmeros que forman la micela y est reportado como62, en base a esto:


9/11

8) Qu importancia tienen estos parmetros termodinmicos? Justifique surespuesta.

Los parmetros termodinmicos involucrados en lo que se conoce comoMicelizacin, son de gran importancia al ser calculados ya que los resultados quese obtengan de ellos en base a la experimentacin podrn darnos un panoramaclaro de las caractersticas de la sustancia tensoactiva con la que se esttrabajando, una de dichas caractersticas que podemos mencionar es laimportancia de concentracin a la cual se forman las micelas y que se denomina"concentracin micelar crtica" de importancia tal que es la concentracin en la

cual ocurren los cambios fisicoqumicos.

9) Con qu aplicaciones industriales y/o de investigacin (farmacutica,bioqumica y/o biolgica) se puede asociar?

Las micelas en los agentes tensoactivos tienen distintas aplicaciones en laindustria como en la industria farmacutica de esta es muy conocida el aguamicelar o de micelas que es un producto cosmtico de limpieza facial, mejorconocido como desmaquillante. Dicho producto no reseca la piel, ni la deja grasa.En las bebidas ya sean o no gaseosas poseen saborizantes los cuales son en

general esencias orgnicas insolubles en agua cuya estabilizacin asegura lapresencia de micelas de surfactantes biocompatibles.

En los ltimos estudios se ha mostrado que la utilizacin del poder solubilizante delas micelas extrae ciertas sustancias contaminantes an si estando en unaconcentracin muy baja, una vez que el contaminante se asocia a las micelas seproduce en una ultrafiltracin de la solucin micelar esto permite recuperar elsolvente acuoso ya purificado.Se utiliza en los detergentes donde en la accin de este se encuentra lasolubilizacin micelar ya sea en el centro de las micelas o en la superficieinfluyendo en la eliminacin de la suciedad.

Tambin se usa en los procesos de coagulacin de la leche para la produccin dequesos, la Kcasein de las micelas de casena son hidrolizadas por el cuajo condichos cambios producidos por la alteracin enzimtica de las micelas se vuelvensusceptibles a agruparse formando un gel en base a una red tridimensional de lasmicelas.


10/11

10) Qu significado tiene la temperatura de Kraft? Mencione su importanciayutilidad.

Al aumentar la temperatura, la solubilidad de los surfactantes inicos tienden aaumentar. Este argumento es relativamente lento. Sin embargo, a partir de unacierta temperatura, llamada temperatura de Kraft, se observa que la solubilidadaumenta muy rpidamente y pueda llegar a una miscibilidad en todo el rango decomposicin unos pocos grados despus.Esto indica que el modo de solubilidad del surfactante cambia a la temperatura deKraft, de solubilidad monomolecular, pasa a ser una solubilizacin micelar.

Por lo tanto la temperatura de Kraft corresponde al punto donde la solubilidad delsurfactante alcanza su CMC.Debajo de la temperatura de Kraft, el surfactante no es bastante soluble para queeste en concentracin suficiente como para formar micelas,y el equilibrio se haceuna solucin monomolecular y el surfactante slido precipitado, ya que latemperatura de Kraft corresponde al punto de cruce de la curva de solubilidad y lacurva de CMC en funcin de la temperatura ,depende de cualquier efectosusceptible de afectar al CMC, as se observa que la temperatura de Kraftaumenta con la longitud del grupo lipoflico del surfactante ,en cuanto al efecto delos electrolitos, es ms difcil interpretar, ya que afectan tanto la CMC como lacurva de solubilidad. Segn el efecto que domina se produce un aumento desolubilidad.

11) Se puede calcular su valor? S es as, indique el valor de dichatemperatura.

No es posible calcular este valor debido a que el valor de la temperatura de Kraft,no es el valor de la concentracin crtica es decir al aumentar la concentracin latemperatura Kraft no lleva ninguna relacin con esta ni en el punto crtico esta esconforme al cambio de fase solamente se determina en un punto en el que se vela parte o hidrfila o bien la hidrfoba de la solucin en cuestin.

12) Cmo calculara la entalpa y entropa de micelizacin? Justifique surespuesta.


11/11

Para las micelizaciones con nmeros de asociacin altos ( > 50) en la zona

prxima a la concentracin micelar crtica (CMC), y si no depende de latemperatura, (es decir, cuando el nmero de asociacin pueda considerarseconstante en un intervalo de temperaturas dado).Del anlisis de estas ecuaciones podemos deducir que de la dependencia de laCMC (expresada en mol/ ) con la temperatura o de la dependencia de la TCM.Con la concentracin, gracias a la equivalencia de las parejas T/CMC yTMC/concentracin, podremos obtener las principales magnitudes termodinmicasestndar (por mol) del proceso de Micelizacin:la entalpa (H), la entropa (S) y la energa libre de Gibbs (G). Larepresentacin ms habitual es del tipo ln (c) en funcin del inverso de la TMC,que se ajusta a una recta cuya pendiente nos proporciona el valor de la entalpa

estndar de Micelizacin y que permite determinar el valor de la energa libre deGibbs a una determinada temperatura a partir del valor de ln (c) a dichatemperatura.

Bibliografa

I.N. Levine. (1996). "Fisicoqumica". Ed. Mc Graw Hill.

Castellan, G.W (1987). Fisicoqumica Segunda Ed. Addison - Wesley.Iberoamericana, 2000.

Toral, M. T. (1973). Fisicoqumica de superficies y sistemas dispersosUrmo Espaa.

P.W. Atkins, J. De Paula, QUIMICA FISICA, 8 Ed. (en castellano), EditorialPanamericana, 2008.

Reporte 5 Micelizacion

Documents

Transcript of Reporte 5 Micelizacion