Biofisicoquímica Determinación de la Concentración Micelar Crítica (CMC) de un surfactante iónico por medición de la conductividad. Dr. Eduardo Prieto edprieto@quimica.unlp.edu.ar Dr. Ariel Alvarez aariel@iflysib.unlp.edu.ar Instituto de Ciencias de la Salud Universidad Nacional Arturo Jauretche Av. Lope de Vega 106, Florencio Varela – Buenos Aires – Argentina

DSIh>0 DSHh<0 Recordando el efecto hidrofóbico. Hidratación hidrofóbica Interacción hidrofóbica: Minimiza el area accesible al solvente Sustancia no polar hidrofóbica DSIh>0 Aguas de hidratación muy ordenadas DSHh<0

Interacción Hidrofóbica Hidratación Hidrofóbica Soluto no polar Agua estructurada Interacción Hidrofóbica Hidratación Hidrofóbica

Compuestos hidrofóbicos o que poseen superficies no polares: _pequeñas sustancias inorgánicas….. _pequeñas sustancias orgánicas….. _hidrocarburo alifáticos y aromáticos….. _anfifilos: moléculas con una región hidrofóbica y otra hidrofílica, pudiendo ser relativamente simple como los detergentes y/o fosfolípidos, o complejos, como las proteínas …..

COMPUESTOS ANFIFILICOS: Las sustancias anfifílicas o surfactantes pueden representarse esquemáticamente por la fórmula L-H. La parte lipofílica de la molécula (L) y la parte hidrofílica (H). Ejemplos: detergente y fosfolípidos

ACTIVIDAD SUPERFICIAL E INTERFACIAL: En la superficie agua-aire, o a la interfase aceite-agua, se observa una brusca transición de polaridad, lo que es particularmente favorable para la orientación de las moléculas L-H; en esta situación el grupo hidrofílico H "baña" en la fase acuosa, mientras que el grupo lipofílico L, se encuentra en un ambiente no polar. Caracterización: Área Efectiva de Monocapa, Concentración Micelar Crítica (CMC), Número de agregación

MONOCAPAS LIPÍDICAS Las monocapas se forman en la interfase aire-agua. Las colas hidrofóbicas se orientan hacia el aire, mientras que las cabezas polares lo hacen hacia el agua. Las monocapas son susceptibles de compresión lateral mecánica, de forma que las moléculas quedan totalmente empaquetadas en la interfase aire-agua (pudiéndose determinar el área molecular efectiva como se hace en uno de los laboratorios)

ACTIVIDAD SUPERFICIAL E INTERFACIAL:

ACTIVIDAD SUPERFICIAL E INTERFACIAL: _Se observa una disminución de la tensión superficial con el aumento de concentración de surfactante; en la primera zona (I), la gran mayoría de las moléculas de surfactante se adsorben en la superficie agua-aire, y la concentración superficial de anfifílo crece rápidamente. _A partir de un cierto valor, la superficie está ocupada por una capa monomolecular de surfactante, y la tensión interfacial decrece linealmente con el logaritmo de la concentración (según la isoterma de Gibbs). En esta segunda zona (II) la superficie va saturando y moléculas surfactante que se añaden empiezan a solubilizarse en la fase acuosa. lo que es poco favorable. esto indica que la concentración superficial permanece constante

MICELAS Y CONCENTRACION MICELAR CRITICA (CMC): _A partir de una cierta concentración, la superficie y la fase acuosa se "satura" en moléculas individuales L-H, y se observa el cambio a la tercera zona (III), en la cual la tensión superficial permanece constante. En esta región, cualquier molécula suplementaria de surfactante se encuentra encima de su límite de "saturación" en fase acuosa, y su "solubilización" ocurre en agregados de tipo coloidal llamados micelas. Los términos "saturación" y "solubilización" se emplean aquí en un sentido no convencional. Lo correcto sería decir que a partir de cierta concentración, las interacciones hidrófobas entre moléculas de surfactantes se tornan suficientemente importantes respecto a las interacciones hidrofílicas surfactante/agua como para que se forme espontáneamente una asociación. _En medio acuoso las micelas pueden agrupar varias decenas y aún algunos centenares de moléculas; la dimensión y la geometría de estos conglomerados dependen esencialmente de la estructura del surfactante y del ambiente físico-químico.

Cuando se satura la superficie…..

MICELAS Y CONCENTRACION MICELAR CRITICA (CMC), DEFINICIÓN: Puede definirse como la concentración de anfifilo a partir de la cual aparecen micelas estables y la concentración de monomeros se mantiene constante La concentración micelar crítica (abreviada CMC) corresponde a la transición entre las zonas II y III de la primer figura. La CMC puede determinarse por diferentes métodos: variación de la tensión superficial (todos los tipos de surfactantes), de la conductividad electrolítica de las soluciones (sólo surfactantes iónicos), dispersión de luz, absorbancia….. A partir de cierta concentración (concentración micelar critica), las interacciones hidrófobicas entre moléculas de surfactantes se tornan suficientemente importantes respecto a las interacciones hidrofílicas surfactante/agua para que se forme espontáneamente una asociación.

Cambio en las propiedades Físico- Químicas

Población de monómeros y micelas en función de la concentración de detergentes

Factores que afectan la CMC - Estructura del grupo hidofóbico - Naturaleza del grupo hidrofílico - Naturaleza del contraión - Fuerza iónica - Temperatura - Presión - Solución acuosa con soluto que altera la estructura del agua como ser glucosa o urea

Trabajo Práctico Objetivos principal: Determinación de la Concentración Micelar Crítica (CMC) de un surfactante iónico por medición de la conductividad. Objetivos: Determinación de la Concentración Micelar Crítica (CMC) de un surfactante iónico por medición de la conductividad. Trabajo Práctico Objetivos principal: Determinación de la Concentración Micelar Crítica (CMC) de un surfactante iónico por medición de la conductividad. En nuestro caso usaremos Dodesil Sulfato de Sodio (SDS)e

σ=Ʃ |ƶi| * ni * ʋi Conductividad Eléctrica : La ecuación que explica la conductividad es: σ=Ʃ |ƶi| * ni * ʋi Donde: |ƶi|: carga de ión de la especie i-esima ni : número de portadores de carga de esa especie Ʋi : su movilidad

Rango de concentraciones: Condiciones de trabajo a temperatura constante Rango de concentraciones: Bajas concentraciones: 0.5mM, 1mM, 2mM, 3mM y 4mM Altas concentraciones: 15mM, 20mM, 25mM y 30mM Se grafican los datos de conductividad obtenidos vs. Concentración de SDS

Intersección de las dos rectas “Concentración Micelar Critica” -1 Intersección de las dos rectas “Concentración Micelar Critica”

Objetivo secundario: _Interpretar el efecto hidrofóbico _Por que este método es adecuado _Que otra técnica se puede utilizar _Que factores afectaran la CMC y porque _Realización de Informe

a) Objetivos de la experiencia b) Introducción teórica conteniendo: Explicación de lo que es un detergente ¿Qué es la CMC? ¿Cómo es la concentración de monómeros y agregados en función de la concentración de detergente? Ejemplos de cómo puede determinarse la CMC y explicación de porque el método usado en esta experiencia es adecuado para el detergente SDS. c) Materiales y métodos conteniendo: justificación de la metododlogía utilizada c) Resultados conteniendo: Tablas y gráficos con los resultados experimentales. Explique la manera en que obtiene la CMC Explique qué entidades contribuyen a la conductividad a concentraciones por debajo y por encima de la CMC d) Discusión conteniendo: Compare el valor obtenido para la CMC del SDS con los valores obtenidos por otros autores (cite las referencias). Discuta las dificultades de la experiencia y las posibles fuentes de error. Compare el valor de la CMC del SDS con valores de la CMC de otros detergentes (iónicos y no-iónicos). Discuta el porqué de las diferencias e) Redacte en forma concisa y breve las conclusiones del trabajo.

Muchas Gracias

Geometría de anfifilos