• Author / Uploaded
• lamujerfrio9

Citation preview

Determinación de la concentración crítica de coagulación de un sistema coloidal Mónica Rodríguez Segura, Elvira Sánchez Alonso y Javier Sánchez Sánchez. Introducción y objetivo. Esta práctica tiene como fin saber que es un sistema coloidal y el significado de coagulación. Estudiar la concentración crítica de coagulación de un sistema coloidal. Estudio de la influencia de la carga. Estudio de la respuesta de la coagulación ante distintos compuestos con la misma carga. Fundamento Antes de comenzar hay que definir lo que entendemos como coloide, un coloide es cualquier partícula cuya dimensión se halla en el orden de los nanómetros o los micrómetros. Se caracterizan por: su tamaño (pueden ser tanto macromoléculas como partículas pequeñas), la superficie que ofrecen, su elevada tendencia a formar coágulos (en la cual se basa la práctica) entre otras. Los sistemas coloidales están al menos compuestos de dos fases, un soluto (coloide) y un disolvente que rodea el soluto de tal manera que son termodinámicamente estables. Si estudiamos el comportamiento que presenta el coloide hacia el disolvente, pueden clasificarlos en liófilos (existe una gran atracción entre el coloide y la disolución) y liófobos (existe poca atracción entre el soluto y la disolución). El coloide de nuestro sistema es el látex; por lo que nos encontramos con una dispersión (liófobo) líquida de apariencia lechosa obtenida del árbol del caucho; donde las partículas de caucho se hallan suspendidas en un medio acuoso; es un tipo de coloide polimérico. La concentración crítica de coagulación (CCC) se define como la mínima concentración necesaria para dar lugar a la coagulación de las partículas coloidales. Siendo esta la mínima concentración del coagulante necesario, la que queremos conocer. El sistema coloidal del látex es muy estable debido a la disposición de las cargas negativas. La coagulación depende de la estabilidad del sistema cuando esta se produce es, porque debido a la carga positiva de los electrolitos desestabiliza el sistema coloidal al interactuar con las cargas negativas. Esto hace que se produzca la agregación molecular para buscar estabilidad y da lugar a la coagulación. Para la determinación de la CCC vamos a medir la absorbancia resultante de una mezcla del coloide con distintas disoluciones de electrolitos a distintas concentraciones. Metodología Material e instrumentación - Espectrofotómetro - Cubetas de espectrofotometría - Electrolitos: NaCl, CaCl​2​·2H​2​O, NaNO​3 - Sistema coloidal: látex - Agua destilada - Micropipetas, vaso de precipitados Pasos: 1. Realizar las disoluciones de los electrolitos, preparamos 10 ml de cada una: - NaCl: 1,1746 g - CaCl​2​·2H​2​O: 2,97 g - NaNO​3​:​ 1,708 g ​ (Estas son las cantidades para preparar 2M de disolución madre e iremos diluyendo para obtener las demás disoluciones usando: V​m​·M​m​=V·M)

2. Mezclar el sistema coloidal 3. Llenar las cubetas de espectrofotometría siguiendo la tabla: 1 2 3 4 5 6 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex NaCl 1ml H​20 1ml 0,4M 1ml 0,8M 1ml 1,2M 1ml 1,6M 1ml 2M 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex CaCl​2 1ml H​2​0 1ml 0,4M 1ml 0,8M 1ml 1,2M 1ml 1,6M 1ml 2M 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex 1ml látex NaNO​3 1ml H​2​0 1ml 0,4M 1ml 0,8M 1ml 1,2M 1ml 1,6M 1ml 2M Para determinar la CCC iremos utilizando diferentes concentraciones de electrolitos que mezclaremos con el látex, de forma que la dispersión coloidal al alcanzar una concentración determinada empezará a coagular, esto lo podremos comprobar cuando los valores de absorbancia, en los que observaremos un cambio notable en los valores. 4. Medimos la absorbancia de cada cubeta a 400nm. 5. Realizamos una gráfica en la que representamos absorbancia frente a concentración de la sal para visualizar la CCC.

Resultados CaCl​2​·2H​2​O El CaCl​2 que hemos utilizado está dihidratado, es un compuesto divalente. Produce una reacción exotérmica que hemos podido comprobar porque se calentaba el vaso de precipitados mientras lo estábamos preparando. En la Tabla 1 observamos los diferentes valores de absorbancia correspondientes a cada concentración. En la Gráfica 1 podemos ver representados los valores de absorbancia frente a los de concentración, es destacable el pico inicial y más tarde se ve un decrecimiento de la absorbancia. Este pico nos informa que la concentración crítica de coagulación se alcanza en 0,2 M. CaCl​2·2H​2O Concentración Absorbancia (M) 0 0 0,2 0,102 0,4 0,081 0,6 0,061 0,8 0,072 1 0,046

NaCl El objetivo de utilizar NaCl es ver el comportamiento de la concentración crítica de coagulación con una sustancia monovalente. Los resultados se presentan de igual forma que con el CaCl​2​·2H​2​O. Los podemos ver en la Tabla 2 y Gráfica 2. NaCl Concentración Absorbancia (M) 0 0 0,2 0,012 0,4 0,08 0,6 0,103 0,8 0,098 1 0,087

Si analizamos la Gráfica 2 vemos como la concentración crítica de coagulación del coloide se alcanza en torno a 0,6 M ya que es cuando se alcanza el mayor punto de absorbancia. NaNO​3 De igual forma que la anterior sustancia, esta es monovalente. El objetivo de usar esta sustancia es ver si el distinto anión tiene influencia sobre la determinación de la CCC. A continuación se muestran la Tabla 3 y la Gráfica 3 de esta sustancia. NaNO​3 Concentración Absorbancia (M) 0 0 0,2 0,052 0,4 0,016 0,6 0,013 0,8 0,152 1 0,117 En esta gráfica se ve como la concentración crítica de coagulación se da a una concentración aproximada de 0,8M. Al inicio se observa un segundo pico de menor tamaño pero que no corresponde a la CCC. En esta práctica también hemos comprobado con las dos primeras sustancias el papel del tiempo en la influencia sobre CCC. Los datos se presentan a continuación.

0,2 M de CaCl​2·2H​2O t (s) Abs 20 ----30 0,085 40 0,093 50 0,098 60 0,102

0,6 M de CaCl​2·2H​2O t (s) Abs 20 0,03 30 0,04 40 0,051 50 0,055 60 0,061

1 M de CaCl​2·2H​2O t (s) Abs 20 0,018 30 0,028 40 0,036 50 0,042 60 0,046

0,4 M de CaCl​2·2H​2O t (s) Abs 20 0,047 30 0,061 40 0,069 50 0,075 60 0,081

0,8 M de CaCl​2·2H​2O t (s) Abs 20 0,04 30 0,052 40 0,059 50 0,066 60 0,046

0,2 M de NaCl t (s) Abs 20 0,006 30 0,011 40 0,009 50 0,012 60 0,012 0,4 M de NaCl t (s) Abs 20 0,038 30 0,049 40 0,06 50 0,067 60 0,08

0,6 M de NaCl t (s) Abs 20 0,052 30 0,074 40 0,087 50 0,097 60 0,103 0,8 M de NaCl t (s) Abs 20 0,053 30 0,072 40 0,082 50 0,09 60 0,098

1 M de NaCl t (s) Abs 20 ----30 0,058 40 0,071 50 0,079 60 0,087

Discusión Si comparamos los resultados obtenidos con el NaCl y con el CaCl​2 vemos como con la primera sal que posee un catión monovalente (Na​+​) el valor de la CCC se alcanza a una concentración más alta que en el caso de la segunda sal que posee un catión divalente. Esto era previsible porque al ser el Ca​2+ un catión divalente con mayor carga positiva que el Na​+ (monovalente) va a desestabilizar el coloide, es decir, a producir su coagulación con menor cantidad de la sal. También podemos comparar los resultados del NaNO​3 con los del CaCl​2​, pero como muestran las gráficas y del mismo modo que ocurre con el NaCl, se necesita una mayor concentración de la sal para determinar la CCC que usando CaCl​2​, debido a que contienen el mismo catión. Si ahora comparamos los resultados del NaCl y del NaNO​3 vemos que aunque describen gráficas diferentes ambas alcanzan la CCC a concentraciones altas porque las dos sales

tienen el mismo catión monovalente. Sin embargo, podemos ver como con el NaCl alcanza la CCC a una concentración más baja que con el NaNO​3​, por lo que podemos pensar el tipo de anión podría tener algo que ver con la coagulación del coloide pero no lo podemos confirmar porque nos faltaría hacer más ensayos con otras sales con diferentes aniones. Observamos ahora los resultados de las gráficas Abs-tiempo. Aunque solo se han realizado en dos de las tres sales usadas en nuestra práctica podemos ver como a cualquier concentración y en las dos sales cuanto más tiempo transcurre mayor es la absorbancia por lo que mayor es la coagulación del coloide. Bibliografía ● Sistemas coloidales en Farmacia. Departamento de Química Física. Universidad de Salamanca ● http://www3.uclm.es/profesorado/giq/contenido/dis_procesos/tema5.pdf ● http://www.gp.santafe-conicet.gov.ar/cursos/a/a.22.pdf