Reporte 4 Energia Libre Estandar DE Micelizacion PDF

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de EstudiosSuperiores CuautitlánQuímica Industrial Laboratorio Fenómenos de Superficie e IonesReporte 4DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA LIBRE ESTANDAR DE MICELIZACIÓNOyorzaval Duque Elton AtzinGrupo: 2401DProfesor:Manuel PazINTRODUCCIÓN:Son sustancias que ...

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Química Industrial Laboratorio Fenómenos de Superficie e Iones Reporte 4 DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA LIBRE ESTANDAR DE MICELIZACIÓN

Oyorzaval Duque Elton Atzin Grupo: 2401D Profesor: Manuel Paz

INTRODUCCIÓN: Son sustancias que presentan actividad en la superficie, reduciendo la tensión superficial del líquido en el que esta disuelto o bien la tensión superficial de la intercara si hubiera otra fase presente. Para que una sustancia sea TA se requiere que contenga dos grupos: uno polar o hidrófilo y otro no polar o hidrófobo. A medida que la concentración de estas sustancias aumenta puede forma una monocapa, no obstante, se llega a una concentración tal que las moléculas de la superficie pasan al seno de la solución formando conglomerados llamados micelas. En soluciones diluidas se comportan como electrolitos normales, pero a una concentración dada y bien definida ocurren cambios bruscos en su presión osmótica, conductividad eléctrica y tensión superficial. La concentración a la cual la formación de micelas es apreciable se llama concentración micelar crítica y es justamente la concentración a la cual ocurren los cambios bruscos.

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 crítica (CMC).

•

Determinar la Energía Libre Estándar de Micelización.

•

Calcular la Constante de Equilibrio de Micelización.

EQUIPOS, REACTIVOS Y MATERIALES: MATERIAL 1 matraz aforado de 250 mL 3 matraces aforados de 50 mL

REACTIVOS 50 mL de cada una de las siguientes soluciones de lauril sulfato de sodio:

1 vidrio de reloj

0.1M, 0.08M, 0.06M, 0.04M, 0.02M, 0.01M, 0.008M, 0.006M, 0.004M, 0.002M Acetona

1 espátula

Agua destilada

10 vasos de precipitado de 50 mL

1 vaso de precipitado de 250 mL 1 tensiómetro capilar 1 conductímetro 1 piseta 1 termómetro 1 parrilla con agitación magnética 1 tubo de ensayo de 2.2 cm de diámetro y 20 cm de largo Pipetas volumétricas de 1 mL, 2 mL, 3 mL, 5 mL, 10 mL y 20 mL. 1 picnómetro de 10 mL

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 1.- Lavar perfectamente el material de vidrio y secar el agua remanente agregando una pequeña cantidad de acetona. 2.- Preparar 50 mL de cada una de las soluciones de lauril sulfato de sodio a partir de la solución 0.1M.

3.- Colocar en el tubo de ensayo la cantidad necesaria de la solución de lauril sulfato de sodio para medir la conductividad, comenzar con la solución más diluida a la más concentrada. 4.- Enjuagar el electrodo del conductímetro con agua destilada antes y después de cada medición. Secar el electrodo con papel absorbente. Repetir dicho procedimiento cada vez que cambie de concentración. 5.- Determinar el radio del tubo capilar del tensiómetro con agua destilada. 6.- Vaciar los 50 mL de la solución de tensoactivo al tensiómetro capilar haciendo coincidir la solución con el cero del tubo capilar. 7.- Determinar la altura (h) para cada solución de tensoactivo de lauril sulfato de sodio que asciende por el tubo capilar, comenzar de la más diluida a la más concentrada, (4 mediciones para cada concentración). En la tabla de resultados anotar el promedio de las alturas. 8.- Determinar la densidad de las soluciones de tensoactivo, anotar la temperatura de trabajo. 9.- Hacer los cálculos necesarios para obtener el valor de la tensión superficial de las soluciones de tensoactivo. RESULTADOS: Temperatura de trabajo:20 °C 1) Determine el valor de la concentración micelar crítica (C. M.C.) a partir de los

datos de conductividad, tensión superficial, densidad en función de la concentración. Temperatura de trabajo:20 °C Tensión Concentracion Altura Densidad Conductvidad Superficial(N/m) (M) (cm) (g/cm3) 0.0728226 0.1334 6.1 1.01853 0.002 0.0628728 0.23825 4.96 1.01619 0.004 0.0510739 0.31025 4.13 1.01439 0.006 0.0424292 0.4518 3.73 1.01591 0.01 0.02 0.0383806 0.70675 3.5 1.01783 3.6 1.01787 0.04 0.0360498 1.18175 0.0370812 1.6915 3.6 1.02512 0.06 0.0366538 2.6975 3.53 1.0193 0.1

Resistividad 7.496251874 4.197271773 3.223207091 2.213368747 1.414927485 0.846202666 0.59119125 0.370713624

Concentración vs densidad

Densidad p(g/cm3)

1.026 1.024 1.022 1.02 1.018 1.016 1.014 1.012 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Concentración (mol/L)

Ecuaciones de la conductividad en función de la concentración

Despejamos x para encontrar C.M.C:

Concentración vs tensión superficial

0.08

Tensión Superficial (N/m)

0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Concentración (mol/L)

Ecuaciones de la conductividad en función de la concentración

Despejamos x para encontrar C.M.C:

0.12

Concentración vs conductividad Conductividad K(mS/cm)

1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Concentración (mol/L)

Ecuaciones de la conductividad en función de la concentración

Despejamos x para encontrar C.M.C:

Concentracion vs resistividad 8

Resistividad (mΏ/cm)

7 6 5 4 3 2 1 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

Concentración (mol/L)

0.1

0.12

Ecuaciones de la conductividad en función de la concentración

Despejamos x para encontrar C.M.C:

2) Compare el valor de C. M .C obtenido experimentalmente con el valor

reportado en la literatura. Anote sus observaciones. Propiedad fisicoquimica

C.M.C Experimental mM a 20°C CMC Teórica a 25°C (mM)

Conductividad

6.885

Tensión superficial

6.8447

Resistividad

7.6714

Densidad

5.0606

8.2

La concentración micelar critica reportada en la literatura a 25°C para el Lauril sulfato de sodio es de 8.2 mM. Las concentraciones micelares críticas halladas experimentales tienen cierto parecido, sobretodo la que proviene de la resistividad. 3) Calcule la energía libre de micelización.

Para calcular la energía libre de micelización utilizamos: ∆𝐺 = −𝑅𝑇𝑙𝑛(𝐶𝑀𝐶) Energía libre de micelización teoríca:

∆𝐺 = (8.3144𝐽𝑚𝑜𝑙 −1 𝐾 −1)(296°𝐾)𝑙𝑛(0.0082) = −11907.3077 𝐽𝑚𝑜𝑙 −1 𝐽𝑚𝑜𝑙 −1 Energía libre de micelización experimental: ∆𝐺 = (8.3144𝐽𝑚𝑜𝑙 −1𝐾 −1)(293.15 °𝐾)𝑙𝑛(0.0076) = −11870.02 𝐽𝑚𝑜𝑙 −1 4) ¿Qué tan confiable es este valor? Justifique su respuesta.

Considerando que la temperatura de trabajo no es la misma a la reportada en la literatura para Lauril Sulfato de Sodio, los valores varían sin embargo se encuentra dentro de un rango aceptable por ende podemos llegar a la conclusión que son valores confiables. 5) ¿Cuál será el valor de la constante de equilibrio de micelización?

Despejamos la siguiente formula: ∆𝐺 = −𝑅𝑇𝑙𝑛(𝐾𝑚 ) Y obtenemos: ∆𝐺

𝐾𝑚 = 𝑒 −𝑅𝑇 Sustituimos: 𝐾𝑚 =

−11870.02𝐽𝑚𝑜𝑙 −1 =4.870018802 −(8. 3144 𝐽𝑚𝑜𝑙 −1 𝐾 −1 )(293.15 °𝐾) 𝑒

6) ¿Qué importancia tienen estos parámetros termodinámicos? Justifique su

respuesta. La CMC es una de las más importantes características de un surfactante, pues antes de alcanzarse la tensión superficial depende directamente de la concentración de surfactante, pero permanece constante o crece de forma suave a partir de la CMC. Su caracterización forma parte fundamental del estudio de moléculas anfífilas, como los lípidos y detergentes, para el estudio de emulsiones y del polimorfismo lipídico, de gran importancia para la descripción de las membranas celulares. 7) ¿Con qué aplicaciones industriales y/o de investigación (farmacéutica,

bioquímica y/o biológica) se puede asociar? Las micelas en los agentes tensoactivos tienen distintas aplicaciones en la industria como en la industria farmacéutica de esta es muy conocida el agua

micelar o de micelas que es un producto cosmético de limpieza facial, mejor conocido como desmaquillante. En la industria textil se utilizan para preparar las fibras, como suavizantes, humectantes, auxiliares de tintura, antiestáticos, y acabados antibacteriales. En la industria de lavado, con propiedades de detergencia, humectación, mojado, dispersantes y emulsificantes para productos de limpieza, desodorantes, aromatizantes, desinfectantes, detergentes. CONCLUSIÓN Se cumplieron satisfactoriamente los objetivos planteados, se logró calcular la cmc experimental a través de diferentes parámetros fisicoquímicos y la discrepancia entre los valores reportados pudo haber sido debida a la variación de la temperatura de trabajo. La variación de las cmc experimentales se puede deber a que cada uno de los métodos empleados tiene diferente sensibilidad experimental y podemos concluir que uno de los métodos menos favorables para el cálculo de la cmc es donde se emplea la densidad como parámetro fisicoquímico. BIBLIOGRAFÍA  Shaw, Duncan J., Introducción a la química de superficies y coloides / México: Alhambra, 1970.  Adamson, Arthur W., Physical chemistry of surfaces / New York: J. Wiley, 1997.  AGENTES TENSOACTIVOS “ATA” O SURFACTANTES “S” Y SU APLICACIÓN http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/ata_10205.pdf

INDUSTRIAL....