Determinacion Del Coeficiente De Difusion En Colorantes

TRABAJOS DE INYESTIGACION

Determinación del coeficiente de difusión de colorantes directos y su relación con la concentración del electrolito
por el Dr. Ing. José Ribé Pons

1. Introducción
La relación del coeficiente de difusión (D) con las propiedades tintóreas de un colorante ha sido estudiada por varios autorrs, mereciendo especial interés los trabajos de Crank (l), Neale y Strigfellow(2). Bou!ton y Norton (3) y de Carvic. Griffith y Ncale (4); sin embargo, no ha sido realizado en forma exhaustiva, ni en la técnica de su determinación, ni en sus relaciones con la tintura (5); adenitís, en los trabajos de Le-min. Vickers y Vickerstaff (6) y de J. Cegarra (7) sobre la influencia de la concentración y naturaleza de los electrolitos en las propiedades migratorias de los colorantesdirectos, se observa la existencia de una concentración de electrolito para la cual la migración es máxima, así como una tendencia a la estabilización de esta migración a partir de cierta concentración de electrolito. Parece lógico suponer que debe existir un comportamiento semejante para el coeficiente de difusión, confirmando en parte esta hipótesis los estudios de Neale y Strigfellow sobre elAzul Cielo Clorazol (2), y sobre e1 Rojo Durazol 2B y Benzopurpurina 4B por otros autores; sin embargo, en estos estudios puede observarse que al aumentar la concentración de sal, el valor d e D pasa por un máximo, pero no se observa una posible estabilización del coeficiente de difusión para concentraciones elevadas de electrolito. Este trabajo consta de dos partes. La primera de ellas consisteen establecer una técnica adecuada para las determinaciones de los coeficientes de difusión, y la segunda parte es el estudio de la influencia del electrolito en el valor del coeficiente de difusión y su relación con las propiedades tintóreas. Ls colorantes ensayados han sido los siguientes: Crisonfenina G y Rojo Durazol 2B, del tipo A; Azul Cielo Clorazol FF, del tipo B y el Amarillo Durazol GRdel tipo C; midiéndose los valores de D sobre lámina plana de viscosa en solución de NaCl a las concentraciones de 0, 2.5, 5, 7 3 , 10, 15, 20 y 30 gr NaClI litro; en el Rojo Durazol 2B se utilizó, además, la concentración de 1 gr/l.

2. Fundamentos de la determinación del coeficiente de difusión
Según Vickerstaff (5) el proceso de tintura de un colorante directo sobre una fibra se desarrolla entres etapas:
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Extracto de la Tesis Doctoral dcl autor.

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1.O Difusión del colorante desde el baño hacia la superficie de la fibra. 2.0 Absorción del colorante por las superficies miscelares de la superficie exterior de la fibra. 3.0 Difusión del colorante en la fibra, desde la superficie hacia el centro de la misma. En el caso de un colorante directo en solución acuosa y en lámina deviscosa la relación entre el coeficiente de difusión del baño y la materia es aproximadamente de 10.000: 1, y teniendo en cuenta que la absorción es prácticamente instantánea, resulta que la última fase regirá la velocidad de tintura por ser la más lenta. La velocidad de difusión viene dada por la expresión:

conocida con10 primera ecuación de Fick, en la que ds/dt es la masa de colorantedifundida en la unidad de tiempo, a es el área, dc/dt es el gradiente de la concentración en la fibra y D es el coeficiente de difusión, que en el sistema C.G.S. viene dado en cn.i"/s. De la ecuación (T) se deduce la segunda ley de Fick, que se expresa, en su for~ilamás general, por: dc --= DO" dt (11)

El valor de D en las anteriores expresiones se considera independiente de la concentración, sinembargo, para los colorantes directos presenta una cierta dependencia con la concentración que puede considerarse de la forma D = Do . c%, siendo Do una constante y c la concentración (5). La solución de la ecuación (11) para la difusión unidireccional (caso de una Iánlina), viene dada por:

M
C= 2
(7r

x2

D

. t)%

exp (-

---- (111) ) 4 Dt

en que M = masa de colorante total...