Determinar la concentración micelar crítica (cmc), el exceso superficial (γ máx) y el área de una molécula del tensioactivo catiónico, bromuro de hexadecil trimetilamonio

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I.INTRODUCCIÓN
1. OBJETIVOS DEL TRABAJO:

En esta práctica vamos a determinar la concentración micelar crítica (cmc), el exceso superficial (Γ máx) y el área de una molécula del tensioactivo catiónico, Bromuro de hexadecil trimetilamonio, CTAB.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

Para realizar esta práctica hemos de tener claros una serie de conceptos :

Tensión superficial: Es el fenómeno por elcual la superficie de cualquier líquido se comporta como si sobre esta existe una membrana a tensión, está asociada a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.
Concentración micelar crítica: la concentración micelar crítica es la concentración a partir de la cual las moléculas de tensioactivo dejan de agruparse en la superficie por falta de espacio y pasana formar micelas en el interior de la disolución.
Concentración superficial de exceso: es la cantidad de soluto adsorbido máximo por unidad de superficie.
Isoterma de absorción de Gibbs: Γ= -1/RT[δγ/(δLn [C] ) ]_T

3. PROYECTO DE TRBAJO PARA LA CONSECUCIÓN DE LO OBJETIVOS

Primero prepararemos unas disoluciones de CTAB por dilución a partir de una disolución madre 3,0 mM, con diferentescantidades de agua destilada. A continuación, realizaremos el calibrado del estalagmómetro para poder realizar las medidas de las tensiones superficiales de cada disolución de CTAB. Después, mediante el tratamiento numérico de los datos obtendremos la cmc, la Γmax y el área de una molécula de CTAB.

II.DESARROLLOEXPERIMENTAL

1. MATERIALES Y EQUIPOS

Reactivos e instrumental:
Disoluciónmadre de CTAB
Agua destilada
Acetona
Estalagmómetro
Buretas, pipetas, vasos de precipitado y matraces aforados
Bomba de vacío

Preparación de disoluciones:
Para preparar mis disoluciones de CTAB introducimos desde una bureta hasta el matraz aforado el volumen indicado de la disolución madre de CTAB de una concentración 3.010-3 (evitando no formar espuma al caer al tensioactivo). Después,añadimos agua destilada hasta enrasar el matraz a un volumen total de 100 cm3 (en las disoluciones 6, 7 y 13) o 50 cm3 (en la disolución 23).

Datos de mis disoluciones:

Disolución nº [CTAB] (M) Vteórico (cm3) Vexp (cm3) [CTAB] exp (M)
6 9,00E-05 3 3 9,0012E-5
7 1,50E-04 5 5 1,5002E-4
13 6,00E-04 20 20 6,0008E-4
18 9,50E-04 32 31,9 9,57E-4
24 2,50E-03 42 42 2,5208E-3

Calibrado delestalagmómetro:
Calibramos nuestro estalagmómetro para poder averiguar el valor de la Kestg y luego poder determinar la medida de la tensión superficial de las disoluciones de CTBA. Como realizamos la práctica en dos días diferentes tuvimos que calibrar el estalagmómetro dos veces ya que la constante depende de la temperatura y esta varió de un día a otro.
Primer calibre del estalagmómeto(disoluciones 6 y 7) :
Tª = 21,6ºC γH2O=73,5 – 0,15(t-15)

γH2O (mN/m) ρ H2O (g/cm3 ) Nº promedio gotas de agua Kest (Nm3/kgm)
72,51 0,997860 15 1,089E-3

Segundo calibre del estalagmómetro (disoluciones 13, 18 y 23) :
Tª=20,5ºC γH2O=73,5 – 0,15(t-15)

γH2O (mN/m) ρ H2O (g/cm3 ) Nº promedio gotas de agua Kest (Nm3/kgm)
72,675 0,998099 18 1,311E-3

2. MEDIDASEXPERIMENTALES

Medida de la tensión superficial de las disoluciones de CTAB:
Una vez realizado el calibrado del estalagmómetro, procedemos a medir la tensión superficial de las disoluciones preparadas mediante la fórmula:
γ=K_estalag ( ρ/n )
Considerando como densidad la densidad del agua ya que se trata de disoluciones muy diluidas y, por tanto, de densidad muy próxima a la del agua.

Datos de misdisoluciones:

Disoucion nº [CTAB] exp (M) nº de gotas Nº de gotas (media) γ CTAB(media) (N/m)
6 9,0012E-5 20, 20, 20 20 5,43E-2
7 1,5002E-4 22, 22, 22 22 4,94E-2
13 6,0008E-4 29, 29, 29 29 4,510E-2
18 9,57E-4 32, 32, 32 32 4,089E-2
23 2,5208E-3 32, 32, 32 32 4,089E-2

Tabla resumen con los datos de todo el gupo:

Muestra [CTAB] (M) ln([CTAB]/M) γ (N/m)
2 3,00E-05 -10,414 6,309E-02...
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