Efectos de la Concentracin, la Temperatura, y Composicin del
Disolvente en los Volmenes Molares Parciales de Laurilsulfato de
Sodio en Metanol(1) + Agua(2) en un medio de disolventes
mixtos.
Ajaya Bhattarai,* Sujeet K. Chatterjee, Tarun K. Deo, and Tulasi
Prasad NiraulaDepartamento de Qumica, M. M. A. M. C, Universidad de
Tribhuvan, Biratnagar, Nepal.
RESUMEN: Las mediciones precisas de la densidad de Laurilsulfato
Sdico en Agua pura y en Metanol (1) + Agua (2) mezclados en un
medio de solvente que contiene (0.10, 0.20, 0.30, y 0.40) fraccin
volumen de metanol a (298.15, 308.15, 318.15, y 323.15) K son
reportadas. Las concentraciones son variadas a partir de (0.310-1 a
1.310-1) molkg-1. Los resultados fueron casi constantes en los
volmenes molares parciales con cada vez mayor concentracin de
tensioactivo. Adems, se encontr que los volmenes molares parciales
incrementaban al aumentar la temperatura en toda la gama de
concentracin investigada en un medio de solvente y disminuye con el
aumento de contenido de metanol en la composicin del
disolvente.
INTRODUCCIN.
Se ha demostrado que el volumen molar parcial puede llegar a ser
una herramienta muy til en el entendimiento de las interacciones
que se producen en las soluciones. El estudio de volmenes molares
parciales de los tensioactivos ha sido utilizado para examinar el
comportamiento de las soluciones donde se encuentran presentes1-6.
Lee y Hyne7 han determinado los volmenes molares parciales de
cloruros de tetra-alquilamonio en el sistema de metanol-agua y
mezcla de solventes para examinar las interacciones de los iones
del solvente en mezclas acuosas, y ellos han discutido los cambios
estructurales que acompaan a la adicin de etanol al agua.
Recientemente procedimientos empricos se han desarrollado para
predecir el volumen molar parcial de compuestos orgnicos inicos y
no inicos en soluciones acuosas8, 9. Sin embargo, la evaluacin de
estos procedimientos para tensioactivos es limitado por la falta de
disponibilidad de los datos experimentales fiables de una amplia
variedad de estructuras qumicas y las caractersticas
macromoleculares.
Definiciones detalladas y una explicacin del volumen parcial
molar se han proporcionado en varios papeles10-12.Por lo tanto, la
nica relacin bsica relativa al sistema adjuntado estudiado se
tratar. El volumen molar parcial, VB, se define por la siguiente
ecuacin;Tabla 1. Propiedades de las mezclas Metanol (1) + Agua (2)
que contienen (0.10, 0.20, 0.30 y 0.40) fraccin volumen de Metanol
a (298.15, 308.15, 318.15 y 323.15) K
donde V representa el cambio en el volumen total y n es el nmero
de moles. El volumen molar parcial se proporciona a menudo en
unidades de volumen molar parcial cm3mol-1.
Si hay una dependencia de la concentracin, los volmenes molares
parciales tienen que ser extrapolados a la concentracin cero
mediante la siguiente ecuacin. la cual calcula el volumen molar
aparente en las concentraciones finita (C).13
Dnde:
M es el peso molecular del Laurilsulfato Sdico.0 es la densidad
del solvente, es la densidad de la solucin.C tiene las unidades
como el equivalente a la concentracin en molkg1.
Tabla 2. Concentracin, Densidad y Volumen molar parcial de la
Mezcla en medio disolvente Laurisulfato Sdico en Agua Pura y
Metanol (1) + Agua (2) a (298.15, 308.15, 318.15 y 323.15) K
Tabla 2. Continuacin.
El objetivo del presente trabajo es analizar la influencia de la
concentracin, el medio, y la temperatura en la solucin del
tensioactivo en la mezcla metanol (1) + agua (2) en medio de
solvente por volmenes molares parciales. Las densidades de la
solucin se miden sistemticamente para el Laurilsulfato sdico, y el
volumen molar parcial del tensioactivo se calcula a las
temperaturas (298.15, 308.15, 318.15, y 323.15) K.
Figura 3. Concentracin independiente del volumen molar parcial
para el Laurilsulfato sdico a 318.15 K, en agua pura () y
diferentes mezclas de metanol (1) + agua (2) (, 0.10 metanol; ,
0.20 metanol; , 0.30 metanol; +, 0.40 metanol).Figura 1.
Concentracin independiente del volumen molar parcial para el
Laurilsulfato sdico a 298.15 K, en agua pura () y diferentes
mezclas de metanol (1) + agua (2) (, 0.10 metanol; , 0.20 metanol;
, 0.30 metanol; +, 0.40 metanol).
Figura 4. Concentracin independiente del volumen molar parcial
para el Laurilsulfato sdico a 323.15 K, en agua pura () y
diferentes mezclas de metanol (1) + agua (2) (, 0.10 metanol; ,
0.20 metanol; , 0.30 metanol; +, 0.40 metanol).Figura 2.
Concentracin independiente del volumen molar parcial para el
Laurilsulfato sdico a 308.15 K, en agua pura () y diferentes
mezclas de metanol (1) + agua (2) (, 0.10 metanol; , 0.20 metanol;
, 0.30 metanol; +, 0.40 metanol).
SECCIN EXPERIMENTAL.
Metanol (Merck, India) fue destilado con pentxido de fsforo y
luego redestilado sobre hidruro de calcio. El disolvente purificado
tena una densidad de 0.77723 0.00004 gcm-3 y un coeficiente de
viscosidad de 0.47424 0.00005 mPas a 308,15 K; estos valores se
parecen mucho a los valores de la literatura. Se destil por tercera
vez el agua, la cual tena una conductancia especfica menos de 10-6
Scm-1 a 308.15 K que fue utilizada para la preparacin de los
disolventes mixtos.
Las propiedades fsicas de la mezcla de metanol (1)-agua (2) en
disolventes mixtos utilizados en este estudio en (298.15, 308.15,
318.15, y 323.15)K se muestran en la Tabla 1, y esos valores
corresponden con las obras publicadas14,15.
Se tomaron los siguientes datos de la literatura para la
densidad del agua pura16, 17 para calcular el volumen molar parcial
de sulfato de lauril sdico en agua pura. La permitividad relativa
de las mezclas de metanol (1) - agua (2) a las temperaturas
experimentales se obtuvieron mediante una regresin como una funcin
de la composicin del disolvente a partir de la
literatura.Laurilsulfato de sodio utilizado en esta investigacin
fue adquirido de Merck Especialidades Private Limited, Mumbai,
India. Para medir la densidad, se utiliz el mtodo de picnmetro. Las
soluciones madre se prepararon para cada serie de concentracin para
evitar problemas de envejecimiento y de contaminacin por
microorganismos, como suele suceder con soluciones tensioactivas
diluidas. 19
Las densidades de las soluciones se determinaron mediante el uso
de un tipo de picnmetro de una capacidad de 25 cm3. La solucin de
muestra se transfunde en el picnmetro mediante el uso de una
jeringa mdica. A continuacin, el picnmetro se fija hermticamente en
un termostato a las temperaturas experimentales dentro de 0.005 K.
Despus de que se alcanza el equilibrio trmico, la masa del
picnmetro se midi con una balanza electrnica, y se calcul la
densidad. Las mediciones de densidad son precisas dentro de 0.00005
gcm-3, lo cual es satisfactorio para nuestro propsito.
Para evitar la absorcin de humedad, se prepararon todas las
soluciones en un cuarto deshumidificado con sumo cuidado. En todos
los casos, los experimentos se realizaron en tres repeticiones. Los
volmenes molares parciales en diferentes molalidades de las
soluciones se dan en la Tabla 2 junto con el error estndar en el
intervalo de confianza del 95%.
RESULTADOS Y DISCUSIN.
Cuando se mezclan el alcohol y el agua, hay un minuto donde el
calor, que puede ser medible, es evidente. El enlace de hidrgeno y
el empaquetamiento de las molculas cercanas, por la atraccin
permiten un mayor nmero de molculas del alcohol hidratado para
encajar en el mismo espacio, disminuyendo as el volumen global. La
densidad se disminuye con el aumento del contenido de alcohol para
el sistema de disolvente mixto metanol (1) + agua (2) (Tabla 1).
Sin embargo, la densidad del sistema aumenta con la adicin de
agente tensioactivo (Tabla 2).
Este comportamiento se ha encontrado que es similar el de la
literatura.20, 21. A medida que el lquido se vuelve ms caliente,
las molculas se extienden ms. Cuando las molculas estn ms
dispersas, la sustancia es menos densa, como la gravedad especfica
es ms baja (Tablas 1 y 2). Los volmenes molares parciales para el
Laurilsulfato sdico en agua pura y otras cuatro mezclas diferentes
de metanol (1) + agua (2) que contienen (0,10, 0,20, 0,30, y 0,40)
fraccin volumen de metanol a (298.15, 308.15, 318.15, y 323.15) K
que se muestran en la Tabla 2.
Figuras Representativas (Figuras 1 a 4) muestran la variacin de
los volmenes molares parciales de la solucin investigada como una
funcin de la concentracin del tensioactivo. A partir de estas
figuras, los volmenes molares parciales presentan un comportamiento
casi independiente con el aumento de la concentracin dentro de los
intervalos de concentracin examinados en este estudio. Los datos de
volumen molares parciales para el agua pura de Laurilsulfato sdico
a 298.15 K por encima de la concentracin micelar crtica (cmc) son
casi la misma que la de reportada por Durchschlag y Zipper.8
Obviamente, la concentracin independiente de volmenes molares
parciales sigue el mismo patrn en todas las temperaturas y
composiciones de disolventes investigados.
Los efectos de la temperatura y la permitividad relativa en los
valores de los volmenes molares parciales se han mostrado en la
Tabla 2. A cada temperatura, se encontr que los valores de los
volmenes molares parciales disminuan con la disminucin de la
permitividad relativa al aumentar el contenido de metanol en el
sistema. Por otro lado, el volumen molar parcial incrementa en el
sistema dado al aumentar la temperatura.
La permitividad relativa del medio se disminuy con el aumento en
el contenido de metanol a una temperatura dada y se informaron
hallazgos similares en el estudio anterior tambin. Debido a que la
permitividad relativa ms baja promueve una mayor energa de unin, y
por lo tanto una menor cantidad de contraiones no condensados a
partir de (0,10 a 0,40) fraccin volumen de metanol en el medio de
disolvente mixto en toda la gama de temperaturas investigadas.
CONCLUSIONES.
Los efectos de la concentracin, la temperatura, y composicin del
disolvente en los volmenes molares parciales del laurilsulfato de
sodio en metanol (1) + agua (2) en un medio de disolventes mixtos,
han sido estudiados por medicin de la densidad a travs del mtodo
del picnmetro. Las siguientes conclusiones se han extrado de los
resultados y la discusin de arriba. La densidad disminua con el
aumento de contenido de alcohol para el sistema estudiado de
metanol (1) + agua (2) con disolvente mixto. Sin embargo, la
densidad se incrementa con la adicin de sulfato de lauril sdico.
Los volmenes molares parciales aumentan con el aumento de
temperatura en toda la gama de concentracin investigada en el
sistema de disolvente mixto. Por otra parte, a una temperatura
particular, los volmenes molares parciales se encuentran casi
iguales, incluso en las diferentes concentraciones, y estos valores
se disminuyen a medida que la permitividad relativa disminuye.
INFORMACIN DEL AUTOR.
Autor correspondiente.
Correo electrnico: [email protected].
RECONOCIMIENTO.
Los autores agradecen al profesor Bijan Das, actualmente en el
departamento de Qumica de la Universidad del Norte de Bengala,
Darjeeling, India y Profesor Raja Ram Pradhananga, Dr. Jagadeesh
Bhattarai, Departamento Central de Qumica de la Universidad
Tribhuvan, Kathmandu, Nepal por sus valiosas sugerencias y
discusiones. Sincero agradecimiento al Director del Departamento de
Qumica, Mahendra Morang Adarsh Campus mltiple, Biratnagar,
Universidad de Tribhuvan, Nepal por la prestacin de los servicios
de investigacin a disposicin de nosotros para llevar a cabo esta
investigacin.
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