Coloizi De Asociatie Corectat (2) [624235]

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA
FACULTATEA DE ȘTIINȚE

LUCRARE DE ABSOLVIRE

Coordonator științific
Lect.Dr.Ing. Luminița Simoiu

Cursant
Prof. Ivănuș Nicolae

Seria
2016 -2018

UNIVERSITATEA DIN CRAIO VA
FACULTATEA DE ȘTIINȚE

COLOIZI DE ASOCIAȚE, STUDIUL CONCENTRAȚIEI CRITICE MICELARE

Coordonator științific
Lect. Dr. Ing. Luminița Simoiu

Cursant
Prof. Ivănuș Nicolae

CUPRINS

INTRODUCE RE…………………………………………………………………………………………………………… 1
CAPITOLUL I – SURFACTANȚI ………………………………………………………………………………….2
1. Clasi ficare……………………………………………………………………..……………….3
1.1. Clasificarea surfactanților după tipul materiilor prime folosite la producer ea
surfactanților………………………………………………………………………………………………… ……………….3
1.2. Clasificarea surfactanților în funcție de compoziție chimică și
structură ……………………………………………………………………………………………………………….. ……….4
3. Balanța hidrofi l-lipofilă (HLB)………………………………………………………….……6
4. Metode de calcul a HLB …………………………………………………………………………………8
CAPITOLUL II – COLOIZI DE ASOCIAȚIE………………………………………………………………12
1. Forma rea micelelor de asociație ………………………………………….…………………14
1.1 Efectul hidrofobic ………………………………………………………………….15
1.2 Interacțiuni hidrofobe ………………………………………………………….….17
1.3 Autoasocierea moleculelor amfifile ………………………………………………..18
2. Factorii care influențează procesul de micelizare …………………..…………………….21
CAPITOLUL III – STUDIU EXPERIMENTAL PENTRU DETERMINAREA
CONCENTRAȚIEI CRITICE MICELARE ………………………………………………………………….28
1. Reactivi folosiți …………………….. …………………………………………………………………………………..28

2. Metode experimentale utiliza te în cadrul studiului de determinare a CCM. Aparatura și
ustensilele folosite în laborator ……………………………… …………… …………………………………………29
3. Mod de lucru………….. ………………………………………………………………………………………………..30
4. Rezultate și discuții…………………… ………………………………………………………………………………3 0
CONCLUZII ……………………………………………………………………………………………………. …………3 4
BIBLIOGRAFIE……….. ………………………………………………………………………………………………..3 5

1
INTRODUCERE

Situată la confluenț a dintre fizică și chimie, și necesitând un aparat matematic r iguros
pentru exprimarea legit ăților care guvernează fenomenele coloidale, tematica aleasă prezintă
aplicaț ii în diferite industrii precum, alimentară, farmaceutic ă, cosmetică. În acest context, este
evident că realizarea proiectului necesită o abordare multidisciplina ră, în acord cu obiectivul
esenț ial al cursu lui postuniversitar “Conversie Științ e”.
Astfel, lucrarea având titlul “ Coloizi de asociație, studiul concentrației critice micelare”
tratează aspecte teoretice generale și prezintă rezultate experimentale proprii referitoare l a
surfactanți. Aceștia sunt o clasă specială de compuși de natură col oidală care, în soluții, se
concentrează la suprafață și solubilizează materiale cu o afinitatea mică unele față de altele.
Acumulându -se pe suprafețele de separare, surfactanții sunt cap abili să modifice puternic, chiar în
concentra ții foarte mici, proprietățile superficiale ale lichidelor în care se dizolvă.
După datele introductive, lucrarea, prezintă în Capitolul I principalele noțiuni generale
despre surfactanți precum definiție, clas ificare, balan ța hidrofil -lipofilă și metode d e calcul ale
acesteia. În Capitolul II sunt tratate aspecte referitoarea la coloizii de asociație si fenomenul de
micelizare, incluz ând și factorii principali care influențează acest proces.
Concluziile și referințele bibiografice încheie lucrarea, după prezentarea, în Capitolul III,
al studiului experimental pentru determinarea concentrației critice micelare, (CCM) a unui
surfactant cu aplicații multiple, dar mai ales în industria de detergenți și anume ,
dodecil benzensulfonatul de sodiu, (DBSS) cu formula moleculară C 12H25C6H4SO 3Na.
Determinarea CCM s -a realizat pe baza studierii experimentale a variației unor proprietăți fizice
(densitatea și conductivitatea) ale soluțiilor de DBSS în funcție de concentrație.
Autorul lucrării mulțumește cadrelor didactice de la Facultatea de Științe din cadrul
Universității din Craiova și coordonatorului lucrării pentru sprijinul acordat pe parcursul studiilor
din cadrul programului de specializare “Conversie Științe”.

2
CAPITO LUL I
SURFACTANȚI

Surfactanții se definesc ca fiind substanțe tensioactive cu molecule formate dintr -o
component ă polară, care are un caracter hidrofil (numită cap polar) și o componentă nepolară, cu
un caracter hidrofob (numită coadă). Molecule surfa ctanților, numite amfifile pot fi reprezentate
schematic conform Figurii 1.

Figura 1
Structura unei molecule amfifile

Moleculelor amfifile prezintă o caracteristică foarte importantă și anume faptul că sunt
absorbite de la sine la suprafața interfazic ă determinând micșorarea tensiunii interfaciale.
Surfactanții sunt una din principalele categorii de compu și chimici cu caracter coloidal
care au aplicații în majoritatea ramurilor industriale în care este necesar să se amestece două sau
mai multe substanț e care nu pot forma un amestec omogen: industria farmaceutică, industria
agroalimentară, industria vopselurilor, industria cosmetică, etc.
Utilizarea lor practică are o îndelungată istorie, dar studiul teoretic și experimental al
proprietăților chimico -fizice este de dată mai recentă.
J. Traube și E. Duclaux formulează regula scăderii tensiunii superficiale a soluțiilor de
surfactanți în anul 1881. J. W. McBain a dovedit că acțiunea de spălare a moleculelor de săpun
are la baza procesul formării micelelor de asociație, în prima perioada a secolului al XX -lea.
În urma studiilor teoretice și experimentale, s -a stabilit că dintre toate substanțele
tensioactive suunt considerați surfactanți doar acei compuși ale căror molecule se pot autoasocia
în soluție sub forma unor agregate, numite micele de asociație.

3
Moleculele amfifile cu grupările polare, ca de exemplu: au
acțiune tensioactivă, dar nu sunt surfactanți pentru că în soluție nu formează micele de asociație
[3].

1. Clasificare

În secolul al XX -lea a e xistat o preocupare deosebită a cercetătorilor asupr a studiului
surfactanților și au apărut numeroase articole despre coloizii de asociație [8].
Pentru că există foarte mulți compuși chimici la care se întâlnesc proprietățile
surfactanților, a f ost necesa ră o clasificare a acestora după anumite criterii, dintre care se amintesc:
– tipul materiilor prime utilizate pentru obținere;
– compoziția și structura chimică a moleculelor amfifile;
– domeniul de utilizare.

1.1. Clasificarea surfactanților dupa tipul mate riilor prime folosite la producerea
surfactanților

După tipul materiilor prime utilizate pentru producer e, surfactanții pot fi sintetici și
naturali.
Primii compuși chimici utilizați pentru procese de spălare au fost surfactanții naturali și
au fost obți nuți din grăsimile animale sau uleiurile vegetale utilizând anumite procese chimice.
Din categ oria surfactanților naturali se mai amintesc:
– colesterolul care înlesnește emulsionarea apei în ulei;
– lecitinele din soia sau ouă ale căror mole cule amfifile bicatenare se autoasociază în
soluție în lipozomi;
– saponinele care sunt extrase din rădăcinile de Ciuinului roșu și au o acțiune spumantă
puternică;
– lipoproteinele și proteinele ajută la formarea și stabilizarea unor emulsii alimentare.

4
Surfactanții sintetici sunt obținu ți din diferiți precursori chimici care au fost supuși la
reacții de sulfatare, hidroliză, sulfonare, etoxilare, esterificare, etc.
Pentru că precursorii chimici se obțin la prelucrarea petrolului, surfacta nții sintetici au
prețul de cost mai mic, dar sunt suspectați că ar putea fi toxici.

1.2 Clasificarea surfactanților în funcție de compoziție chimică și structură

Una dintre cele mai utilizate modalitați de clasificare a surfactanților este dată de
structura chimică a moleculei amfifile, adică de ionizarea grupării polare la dizolvarea în apă.
Schwartz și Perry [10] au grupat surfactanții în:
– surfactanți anionici și cationici;
– surfactanți neionici;
– surfactanți amfoteri .
Surfactanții anionici au partea hidrofilă formată dintr -o grupare funcțională care la
dizolvarea în apă ionizează negativ. Ionii metalelor alcaline sau alchil amoniu și ionii de amoniu
neutralizează această grupare [4].
Aproxi mativ 65% din totalul surfactanți lor folosi ți în diferite domenii de activit ate sunt cei
ionici . Multitudinea lor este dată de structura diferită a componentei nepolare care este într -o
legătura directă sau indirectă cu gruparea hidrofilă.
Surfactanții anionici sunt grupați în următoarele clase:
– carboxilați;
– acilaminoacizi și sărurile corespunzătoare;
– sulfonați;
– sulfați;
– esteri ai acidului fosforic și săruri ale acestora.
– esteri ai acizilor carboxilici.
Surfactanți cationici sunt compuși care sunt alcatuiți dintr -un radical alchil (par te
hidrofobă) care provine de la acizi grași sau fracțiuni petrochimice și o grupare funcțională care
are sarcina pozitivă pe un atom de N, S, P (parte hidrofilă).

5
Surfactanții de genul sărurilor de sulfoniu, sulfoxoniu și fosfoniu nu au importanță
indust rială, de aceea vom face referire doar la surfactanții cationici din clasa sărurilor de amoniu.
Proprietatea caracteristică a acestor surfactanți este reprezentată de posibilitatea sarcinilor
pozitive de a interacționa puternic, cu ajutorul legăturilor ele ctrostatice formate cu materiale
sintetice și naturale ale căror suprafețe conțin sarcini negative. Sunt folosiți în domenii foarte
diferite, cu ar fi: agenți de fixare a coloranților pe produsele textile, emulsionarea bitumului,
condiționarea textilelor, agenți anticorozivi și acțiune protectoare împotriva coroziunii
microbiologice, în obținerea unor produse cosmetice de tratare și condiționare a părului etc.
Prin studiile sale, Domagk [3] în anul 1935 a evidențiat carcaterul bacteriostatic și
bactericid a l surfactanților cationici care au sarcină pozitivă pe atomul de azot. Determinând o
creștere importantă a producției mondiale de surfactanți cationici ajungând în Europa la un procent
de 35% din totalitatea de surfactanți produși în anul 1998.
Un dezavant aj este reprezentat de gradul mărit de iritabilitate și o biodegradabilitate
scăzută.
Clasele principale de surfactanți cationici sunt:
– sărurile cuaternare de amoniu ale aminelor cicloalifatice, alifatice și aromatice;
– aminele grase și sărurile lor [3].
Surfactanții amfoteri sunt reprezenți de compușii chimici care conțin grupări funcționale
care pot să ionizeze diferit în funcție de valoarea pH -ul mediului. Surfactanții amfoteri au
proprietăți tensioactive atât în mediu bazic, cât și acid. Dintre ac eștia amintesc: N -alchilbetainele,
N-alchilaminoacizii, alchilaminooxizii, sulfobetainele, fosfatidele.
Surfactanți neionici au o foarte mare plajă de folosire datorită atât folosirii lor ca materie
primă în obținerea surfactanților ionici cu proprietăți tensioactive îmbunătățite, cât și a toxicității
lor scăzute.
Surfactanții neionici conțin o parte hidrofobă similară cu categoriile de surfactanți
prezentați anterior și o parte hidrofilă, formată din grupări neionizabile, cu polaritate mare.
Ei acționează într-o modalitate diferită față de cea a surfactanților ionici, se hidratează
intermediați de legăturile dipol -dipol, activitatea lor este independentă de pH și nu formează ioni
în soluție apoasă.

6
Din categoria surfactantilor neionici fac parte: glicerid ele, derivații polietoxilați,
polisorbați, sucroesteri, etc [4].
Derivații polietoxilați se obțin prin reacția de polietoxilare în cataliza acido -bazică,
reacția de polietoxilare este folosită la producerea unui număr important de surfactanți neionici.
Pe lângă grupele oxietilenice, surfactanții neionici pot conține grupări polare derivate din
glucoză, gligerină, anhidrosorbitol, sorbitol, zaharoză etc. Se folosesc cu precădere ca emulgatori
în industria alimentară.

2. Balanța hidrofil -lipofilă (HLB)

Termenul de HLB (Hydrophilic -lypophilic balance) și -a dovedit importanța în împărțirea
sistematică a surfactanților raportată la domeniile de utilizare.
În prepararea emulsiilor principala întrebare care s -a pus era: „Care emulsionat este cel mai
bun și care îi va conf eri o stabilitatea mai mare în prepararea emulsiilor U/A sau A/U?” [1].
Bancroft a oferit primul răspuns la această întrebare în anul 1913. El a formulat următoarea
regulă: „emulsionanții hidrofili favorize ază formarea emulsiilor directe U/A, iar emulsiona nții
lipofili permită formarea emulsiilor inverse A/U”[2].
Studiind procesul de fabricare a margarinei, în anul 1933 Harris a observat că o proprietate
importantă a emulgatorului folosit este reprezentată de echilibrul între proprietatea lipofilă a
„cozii” nepolare a surfactantului și proprietatea hidrofilă a „capului polar”. Harris a arătat că în
alcoolul cetilic efectul hidrofil al grupării OH este compensat de efectul lipofil al radicalului
hidrocarbonat, fenomen care nu se mai întâlnește la sulfatul de cetil [2].
După anul 1950, Griffin și Davis [6] au făcut studii aprofundate privind calcularea și
definirea HLB -ului. Termenul de HLB este dat de raportul între proprietatea hidrofilă și cea lipofilă
a unui surfactant.
În urma unui mare număr de experien țe privitoare la studierea solubilității unor surfactanți
neionici, în funcție de structura lor, Griffin a realizat cuantificarea acestei noțiuni. Și a realizat o
scară arbitrară de valori cuprinse între 1 -20, corespunzătoare valorilor HLB. Valoarea 1 a fo st

7
atribuită surfactanților cu proprietăți lipofile maxime și valoarea 20 a fost atribuită pentru
surfactanții cu proprietăți hidrofile maxime.

Figura 2
Varia ția valorilor HLB în func ție de solubilitatea surfactan ților
Sursa: http://www.creeaza.com/referate/chimie/COLOIZI -DE-ASOCIATIE695.php

Gruparea surfactanților în multiple clase a fost dată de concordanța valorilor HLB cu
tipurile lor de utilizare (Tabelul 1).

Tabelul 1. Aplicații ale surfactanților în funcție de domeniul HLB
Sursa: https://www.scribd.com/doc/95276591/
Aplicații ale surfactanților Domeniu HLB
Agenți antispumanți
Emulgatori A/U
Agenți de ud are
Emulgatori U/A
Detergenți
Solubilizanți 1-3
3-6
7-9
8-18
13-15
16-20

Din datele prezentate, se poate observa faptul c ă valorile mici ale HLB sunt caracteristice
surfactanților cu solubilitate limitată în apă și care înlesnesc formarea emulsiilor inve rse de tip

8
A/U, în timp ce valorile mari ale HLB sunt caracteristice surfactanților cu solubilitate ridicată în
apă și care stabilizează emulsiile directe, de tip U/A.

3. Metode de calcul a HLB

Observând experimental că valoarea HLB este în legătură cu raportul dintre masa părții
hidrofile și masa totală a surfactantului, Griffin [6] a stabilit formule de calcul atât pentru
surfactanții ionici, cât și pentru cei neionici.
a) Valoarea HBL pentru compuși neionici care conțin doar grupări
etilenoxidice:
(1)
unde E reprezintă ponderea procentuală a părții polietilenoxidice față de întreaga moleculă
amfifilă, care are masa molec ulară M și care conține n grupări oxietilenice.
b) Pentru esterii acizilor grași cu compuși polihidroxilici se obtine :
(2)
unde:
– S este indicele de s aponificare definit ca numărul de mg de KOH necesar
saponificării a 1 g ester.
(3)
– A reprezintă indicele de aciditate, definit ca numărul de mg de KOH necesar
neutralizării a 1 g de acid corespunzător esterului.
(4)
Valoarea HLB pentru esterii acizilor grași se calculează folosind relația:
(5)

9
Generalizând, valoarea HLB se obține cu o relație de forma :
, (6)
K desemnând o constantă.
c) Davis [5] a propus metoda incrementelor în anul 1963, aceasta const ând în
atribuirea fiecărui grup de atomi unei anumite contribuții valorice.
Valoarea HLB se obține prin diferența dintre suma contr ibuțiilor unităților structurale
hidrofile și cea a unităților structurale lipofile, folosind relația:
(7)
unde:
– suma contribuțiilor corespunzătoare unită ții structurale hidrofile este notată cu ,
– suma contribuțiilor corespunzătoare unității structurale lipofile este notată cu .
În Tabelul 2 , incrementele au fost determinate cu ajutorul unor serii omologe de surfactanți
ale căror valori HLB erau cunoscu te.
d) Valoarea HLB pentru amestecuri de surfactanți variază liniar cu proporția masică a
fiecarui component din amestec:
(8)
unde, %S i este procentul masic al surfactantului i din amestec, iar HBL este valoarea balanței
hidrofil -lipofile a surfactantului i din amestec.
Prin determinari e xperimentale s -a constat faptul că relația [8 ] are un caracter restrâns și
este aplicabilă doar pentru amestecuri de surfactanț i neionici cu valori ale HLB apropiate.

10
Tabelul 2. Contribuțiile de grup la valoarea HLB -ului
Sursa: https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrophilic -lipophilic_balance
Grupul de atomi Număr de grup
Ester liber 2,4
Ester (ciclu sorbitanic) 6,8
2,1
(liber) 1,3
(ciclu sorbitanic) 0,5
Grupe hidrofile 38,7
21,1
19,1
(amina terțiară) 9,4
Grupe lipofile ;
; ; . 0,475
0,87

Observând comport area surfactanți lor în apă se obține o metodă de eval uare rapidă, dar
lipsită de acurate țe, a valorii HLB. Legătura dintre va lorile HLB și modul de ac țiune al
surfactanți lor în apă sunt prezentat e în Tabelul 3 .

11
Tabelul 3. Aflarea experimentală a HLB
Sursa: https://www.scribd.com/doc/95276591/
Comport are surfactant în apă Valori HLB
Formează o soluție coloidală limpede
Formează o dispersie opalescentă
Formează o dispersie lăptoasă stabilă
Formează o dispersie laptoasă, puțin stabilă
Formează o dispersie grosieră
Nu se dispersează
> 13
10-13
8-10
6-8
3-6
1-4

Becher a constatat c ă în determinarea precisă a valorii HLB se utilizează metode fizico –
chimice prin care se afl ă: parametrii de solubilitate CCM, temp eratura de inversare de faza (TIP),
coeficientul de repartiție, etc.
CCM este printre cele mai utilizate mărimi în determinarea HLB . Legătura
dintre CCM și HLB este dat ă de relația:
(9)
unde: A și B au valori invariabile pentru o serie omolog ă dată.
Dupa Banu, valorile HLB oferă informații foarte importante cu privire la utilizarea
industrială a surfactanților. Emulgatorii ca: propilen glicol monostear atul, monogliceride,
triglicerolstearatul, glicerollactopalmitatul, esterii sorbitolului au HLB=3 -6 și înlesnesc formarea
emulsiilor inverse A/U, iar componenți precum sucroesterii, esterii polioxietilensorbitanului,
lecitinele au HLB=8 -14 și sunt fie stab ilizatori de turbiditate, fie formatori de emulsii directe [1].

12
CAPITOLUL I I
COLOIZI DE ASOCIA ȚIE

Așa cum s -a arătat în primul capitol, pe lângă un comportament general de adsorbție a
moleculelor amfifile la interfața L/G sau L/S, surfactanții a lcătuiesc în soluție diferite agregate
numite micele de asociație sau micele liofile. Cuvântul „liofil” se referă la prezența interacțiunilor
dintre micelă și particulele existente în faza continuă.
Pentru că aceste agregate au dimensiuni mai mari ca mole culele fazei continue, sistemel e
din care fac parte se numesc „coloizi de asociație” [4].
Concentrație crit ică micelara (CCM) este concentrația surfactantului la care se formea ză
micelele de asocia ție. Valoarea CCM se obține prin evaluarea variatelor proprietăți de transport
sau de echilibru ale soluțiilor în raport cu concentra ția.
Din figura 3 se observă că soluțiile de surfactanți cu o concentrație care are valori în
domeniul I au un comportament specific proprietăților generale.
Proprietățile urm ărite înregistrează într -un mod rapid o modificare a pantei la o
concentrație corespunzătoare apariției micelelor (CCM), care se explică prin schimbarea
dimensiunii particulelor din sistem.
Conductivitatea soluției are o scădere rapidă la atingerea concent rației critice
micelare datorită capacități de a fi puțin mobile a micelelor în comparație cu monomerii. Tensiunea
superficială va rămâne constantă dupa CCM , pentru că în domeniul II de concentrație, suprafața
interfacială este saturată cu molecule amfifi le, iar scăderea tensiunii superficiale atinge valoarea
minimă.

13

Figura 3
Variația unor proprietăți în funcție de concentrația soluției de surfactant
1-conductivitatea; 2 – conductivitatea echivalentă; 3 – presiunea osmotică;
Sursa: http://www.creeaza.com/referate/chimie/COLOIZI -DE-ASOCIATIE695.php

Variațiile valorile CCM pentru același surfactant se datorează , fie prezenței în soluție a
unor impurități care influențea ză foarte mult procesul de micelizare, fie utilizării unor metode
diferite. Diferențele obținute sunt însă nesemnificative, ceea ce face posibilă folosirea acestor
metode în evaluare a CCM. Prin aceste metode se determină și dimensiunea, respectiv „masa
moleculară” sau numărul de agregare al micelei.
Micelele liofile se formează printr -un proces reversibil și dinamic care se întâmplă într -un
interval de timp foarte mic, moleculele de monomer și cele din micela se află într -un schimb
continuu, care se întâmpl ă în 1 -10 microsecunde. Ceea ce determină la coloizii de asociație
suprafața interfacială să fie mai puțin definită, conferind sistemului o anumit ă stabilitate
temodinamică, spre deosebire de sistemele coloidale liofobe la care există o mare suprafață
interfacială și deci o instabilitate coloidală.
Tendința părții hidrofobe de a se îndeparta de moleculele polare, a celei hidrofile de a se
îndeparta de moleculele nepolare determină autoasocierea moleculelor amfifile [3].
În solvenți polari, moleculele amfifi le ionice se asociază astfel încât lanțurile
hidrocarbonate alcătuiesc o regiune de dimensiuni mici nepolar ă, înconjurat ă de o suprafață polară
ce conține grupările hidrofile, fapt observabil în Figura 4. Agregatele acestea se numesc micele
directe de asociație.

14
Micel e inverse se formează în solvent nepolar, ca urmare a asocierii părților polare, cu
formarea un ei regiuni de dimensiuni mici polar e, înconjurat ă de părțile hidrofobe care „plutesc”
în solventul nepolar, fapt observabil în Figura 4.

Figura 4
Formarea micelelor de asociaț ie directe și inverse
Sursa: https://www.scribd.com/doc/95276591/

Studiile realizate de Hartley (1936) și McBain (1950) asupra structurii miceleor s -au referit
la forma lor sferică, forma unanim ac ceptată în cazul soluțiilor diluate de surfactanți. Ulterior,
Tanford (1980) a arătat că moleculele amfifile pot forma structuri micelare complexe de tip
cilindric, discuri plate, lamelar extinse etc.
Micelele de formă cilindrică sau sferică se asociază l a concentrații ridicate de surfactant,
formând faze lichid cristaline sau mezofaze [4] .

1. Formarea micelelor de asociație

Procesul de o mare complexitate de formarea micelelor de asociație este în continuare un
domeniu foarte mult cercetat. Studiile rea lizate la nivelul diferitelor colective de cercetatori din
lume au condus uneori la rezultate contradictorii, dar punctele de vedere comune pun în evidență
rolul esențial al factorului entropic în procesul de micelizare.
Analizele termodinamice ale procesu lui de micelizare s -au referit mai întâi la formarea
micelelor directe, cu participarea moleculelor amfifile ionice, dizolvate în apă. [3]

15
Studiile termodinamice mai riguroase au arătat faptul că procesul de micelizare are loc cu
scăderea energiei Gibbs a sistemului, conferind coloizilor de asociație o stabilitate termodinamică
ridicată, raportându -ne la sistemele coloidale liofobe care se formează cu consum de energie și
sunt instabili termodinamic. S -a constatat că procesul de asociere a moleculelor amfif ile în apă, la
temperatura camerei este însoțit de o creștere importantă a entropiei, creștere ce reprezintă
principala contribu ție la valoarea negativă a energiei Gibbs de micelizare
(10)
pentru că: Smic > 0 si Hmic > 0 , entalpia de micelizare are o valoare mică și pozitivă [4].
Creșter ea entropiei sistemului se justifică prin exercitarea în același timp a interacțiunilor
hidrofobe și a efectului hidrofobic.

1.1. Ef ectul hidrofobic

Tanford a explicat efectul hidrofob folosind relația care se stabilește între moleculele polare
de apă și cele nepolare ale unei hidrocarburi. Molecula polară de apă are distribuție nesimetrică a
sarcinilor electrice.[3]

Figura 5
Coordi narea tetraedrica a apei prin leg ături de hidrogen
Sursa: http://www.creeaza.com/referate/chimie/COLOIZI -DE-ASOCIATIE695.php

Legăturile de hidrogen se manifestă între m oleculele de apă, alături de forțele de atracție
van der Waals. Ele vor determina structurarea apei solide în anumite asociații intermoleculare cu
alcătuirea unei rețele în care fiecare atom de oxigen este coordinat tetraedric cu alți patru atomi de
oxigen prin intermediul unui atom de hidrogen.

16
Se păstrează tendința de menținere a structurii de rețea în apa lichidă, specifică gheții, cu
specificarea că fiecare molecula de apă este înconjurată de cinci molecule vecine. Se va forma
astfel, o ordine locală ca re scade cu distanța față de molecula supusă observației.
Capacitatea moleculelor de apă de a forma legături de hidrogen între ele influențează
interacțiunile acestora cu moleculele nepolare care nu pot forma legături de hidrogen. La
introducerea unei mole cule de hidrocarbură în apă, aceasta va ajuta la distrugerea legăturilor de
hidrogen dintre moleculele de apă. Pentru a contracara acest fenomen, apa se structurează în jurul
moleculei nepolare cu formarea unui înveliș de hidratare sub forma unor „cuști”.
O moleculelă de apă implicată în formarea „cuștilor” formează un număr de 4 legături de
hidrogen, în comparație cu molecula de apă din interiorul lichidului, unde numărul de legaturi de
hidrogen este redus la 3,5. Se observă în Figura 6 că moleculele de ap ă din învelișul de hidratare
vor fi distribuite mai ordonat decât cele din interiorul lichidului, ceea ce determină o scădere a
entropiei sistemului.

Figura 6
Efect hidrofob
Dispunerea ordonată a moleculelor de apă
în jurul moleculelor nepolare are loc cu scăderea entropiei
Sursa: https://documents.tips/documents/cursul -11-chimie -fizica.html

Hidratarea molecule lor nepolare este un proces care are loc cu micșorarea entropiei.
Deci, hidrocarburile ca și gazele rare sunt puțin solubile în apă, având o energie Gibbs de
„dizolvare” pozitivă, defavorabilă amestecării [4] .

17
1.2 Interacțiuni hidrofobe

Se exercită o forță de atracție între mo leculele nepolare închise în „cușcă” de o intensitate
și la o distanță considerabil mai mare decât toate celelalte forțe care ar putea să se manifeste între
aceleași molecule situate în vid sau în mediul lichid nepolar. Această interacțiune se va
numi interacțiune hidrofobă și stă la baza procesului de micro -organizare în apă a diferitelor
molecule nepolare sau a unor molecule care posedă regiuni nepolare, fapt observabil în Figura 6.
Măsurând interacțiunile hidrofobe s -au observat valori negative ale energiei Gib bs, fapt
care întărește caracterul entropic al forțelor hidrofobe. Observația se explică prin faptul că, prin
interacțiune hidrofobă, cele doua învelișuri de hidratare ale „cuștilor” în care se află moleculele
nepolare se apropi e. Moleculele de apă legate ordonat pe suprafața cuștilor vor fi eliberate și trecute
în interiorul lichidului și vor determina o creștere a entropiei apei.
Studierea acestor interacțiuni este foarte complexă pentru că, în același timp cu forțele de
atracție hidrofobe, se vor exercit a multiple feluri de forțe, ca: de dispersie, forțe de polarizare, de
respingere, electrostatice, care se vor completa cu consecințele entropice ale hidratării hidrofobe.
Aceste forțe depind de tipurile de interacțiuni care se manifestă între moleculele de apă, respectiv
de structura mediului în care se exercită.
Interacțiunea dintre două suprafețe hidrofobe sau a două molecule hidrofobe poate asigura
orientări preferențiale ale moleculelor de apă în stratul de hidratare și determină propagarea
treptată a u nei polarizări de -a lungul straturilor de apă din ce în ce mai îndepartate. Acest lucru,
pune în evidență prezenta unor interacțiuni prin transfer de sarcină, specifice legăturilor de
hidrogen. Aceste interacțiuni se manifestă pe distanțe mari, de până la 100Ǻ [3] .
Forța hidrofobică corespunzătoare două suprafețe curbe hidrofobe, în apă a fost
determinată de Israelachvili și Pashley (1982), ei au arătat că aceasta scade exponențial cu distanța.
[13]

18

Figura 7
Interacțiunea hidrofobă are loc cu creșterea entropiei
Sursa: https://documents.tips/documents/cursul -11-chimie -fizica.html

Un rol deosebit de mare în exercitarea multiplelor fenomene, ca: autoasocierea lipidelor
bicatenare cu formare de membrane și vezicule, formarea micelelor liofile, încapsularea unor
substanțe active în interiorul lipozomilor, încorporarea proteinelor în structura membranelor
biologice, stabilirea conformației proteinelor este jucat de interacțiun ea hidrofobă.

1.3. Autoasocierea moleculelor amfifile

Considerând observați ile de mai sus, se explica faptul că adevarata cauză a procesului de
formare a unei micele de asociație directe este reprezentată de interacțiunea hidrofobă care are loc
cu creșt erea entropiei apei, respectiv scăderea energiei Gibbs a sistemului.
Din Figura 8 se o bservă că o moleculă amfifilă adăugată în apă modifică asociațiile
moleculare ale H2O, datorită lanțului hidrocarbonat.

19

Figura 8
Formarea micelelor de asociație directe
Sursa: https://documents.tips/documents/cursul -11-chimie -fizica.html

Tot din Figura 8 se observă că în jurul moleculei amfifile, moleculele de apă se vor ordona
sub forma u nei „cuști”, fenomen care are loc cu scăderea entropiei. Introducând un al doilea
monomer amfifilic, între aceștia se vor manifesta două tipuri de interacțiuni: o interacțiune
hidrofilă, repulsivă, la care participă capetele polare ale moleculelor amfifile și o interacțiune
hidrofobă, atractivă la care participă lanțul hidrocarbonat.
Molecule amfifile introduse în H2O se grup ează în agregate în care „cozile” nepolare vor
forma un microdomeniu nepolar înconjurat de „capetele” polare, prin care se face conta ctul cu
moleculele de H2O.[4]
Volumul microdomeniului nepolar fiind mai mare decât volumul catenei nepolare a
monomerului, moleculele de apă nu se mai pot distribui în mod ordonat sub forma unei „cuști”;
are loc distrugerea legăturilor, iar moleculele de a pă capătă un grad de libertate ridicat, ceea ce
determin ă o creștere a entropiei: Smic > 0.

20
Pentru ca entalpia de micelizare are în general valori pozitive mici, constatăm că formarea
unei micele de asociație se produce cu scăderea energiei Gibbs:
(11)
Astfel, într-o micelă de asociație directă se exercită următoarele tipuri de interacțiuni:
● interacțiuni repulsive (hidrofile), între „capetele” polare ale moleculelor amfifile;
● interacț iuni electrostatice, între „capetele” polare și contraionii proveniți din
grupările moleculelor amfifile;
● interacțiuni atractive (van der Waals), între „cozile” nepolare ale moleculelor
amfifile;
● interacțiuni van der Waals și de hidrogen, între „capetele ” polare ale moleculelor
amfifile și dipolii apei;
● interacțiuni sterice.
La aceste interacțiuni se adaugă interacțiunile dintre micele, ele vor determina forma și
stabilitatea micelelor, respectiv proprietățile coloizilor de asociație. [4]
Calculele term odinamice au arătat că factorul entropic Smic reprezintă aproximativ 90%
din valoarea energiei Gibbs standard molare de micelizare, ceea ce întărește observația facută mai
sus potrivit căreia forța motrică a procesului de micelizare o constituie creștere a entropiei
sistemului. În Tabelul 4 sunt prezentate câteva valori pentru , si , determinate
prin aceasta metodă.

Tabelul 4. Mărimi termodinamice ale procesului de micelizare ale unor surfactanți, la 250C
Sursa: http://www.creeaza.com/referate/chimie/COLOIZI -DE-ASOCIATIE695.php
Surfactant
Polioxietilen(6) decanol – 27,3 + 15,1 + 142, 0
Bromură de dodecil piridiniu -21 – 4,06 + 56,9
Dodecilsulfat de s odiu – 21,9 + 2,51 +81,9
N-dodecil -N,N-dimetil glicina – 25,6 + 5,86 + 64,9

Din analiza datelor rezultă următoarele concluzii:

21
– entalpia de micelizare are valori pozitive și negative. Valorile acestea sunt
în general mici și uneori nu s unt în concordanță cu cele găsite prin procedeul calorimetric;
– entropia de micelizare este mereu pozitivă, având valori considerabil mai
mari decât cele ale entalpiei de micelizare. Va rezulta că contribuția factorului entalpic la scăderea
energiei Gibbs de micelizare este mult mai mică decât a factorului entropic;
– micelizarea este un proces termodinamic care se întâmplă cu scăderea energiei
Gibbs și este spontan.

2.3. Factorii care influențează procesul de micelizare

Cea m ai importantă mărime în funcție de care se caracterizeză procesul de micelizare este
reprezentată de CCM. Factorii care intervin în procesul de micelizare sunt de fapt factorii care
influențează concentrația critică micelară.
Acești factori sun t:
– efectul contraionilor;
– efectul salin;
– efectul amestecului de surfactanți;
– efectul substanțelor organice;
– structura părții hidrofobe;
– structura părții hidrofile;
– temperatura [4].

● Efectul contraionilor
Contraionii influen țează CCM datorită intervenției lor asupra gradului de legare de micele
respectiv a gradului de disociere, precum și structurii lor intrinseci: valență, polaritate, volum etc.
Valori le mici ale gradului de disociere sunt generate de un număr mare de contraioni legați de
micelă, respectiv un număr mic de contraioni liberi, situați în stratul difuz din jurul micelei. Ionii
legați au rol în diminuarea forțelor repulsive de tip electrosta tic ce se manifestă între grupările
hidrofile ionizate, acest fapt conduce la micșorarea CCM.

22
Legarea contraionilor este influențată pozitiv de creșterea polarizabilității și valenței
ionilor, razele ionice de hidratare mari au ca rezultat separare a ionilor .
Conform acestor considerente, contraionii se aranjeză în funcție de descreșterea CCM a
surfactanților :
– pentru anioni: ;
– pentru cationi: .

● Efectul salin (efectul electroliților)
Se știe faptul că în alimente, alături de substanțele nutritive se gasesc și o serie de aditivi,
care de cele mai multe ori au caracter de electrolit. Aditivii modifică procesul de micelizare fie
datorită interacțiunii lor cu moleculele amfifile, fie datorită modificării proprietăților st ructu rale
ale solventului. Studii experiment ale au arătat că prezența electroliților în soluții de surfactanți
ionici determină o scădere a CCM, ca urmare a reducerii gradului de disociere al micelelor.
Se stabilește între concentrația sării adăugate și CCM o relație de forma:
(12)
unde:
– A este o constantă care este influențată de natura moleculei amfifile;
– B este o constantă cu valoare aproximata la 0,5;
– este concentrația m olară a ionului de semn contrar sarcinii micelei.
Din Tabelul 5, se observ ă că o creșter e a concentrației sării (NaCl) se află în concordanță
cu o scădere a sarcinii elementare a micelei și a concentrației critice micelare CCM , respectiv o
creștere a numărului de agregare.

23
Tabelul 5. Legătura dintre concentrația de electrolit și procesul de micelizare
Sursa: http://www.creeaza.com/referate/chimie/COLOIZI -DE-ASOCIATIE695.php
Soluție SDS+apă+NaCl CCM
(mol/L) Sarcina
elementară a
micelei (z/n) Număr de
agregare
(n)
SDS + 0,20 M NaCl 0,00052 0,13 126
SDS + 0,20 M NaCl 0,00083 0,14 118
SDS + 0,10 M NaCl 0,00139 0,12 112
SDS + 0,03 M NaCl 0,00309 0,13 100
SDS + 0,02 M NaCl 0,00382 0,14 94
SDS + 0,0081 0,18 80

Acțiunea ionilor de semn contrar asupra CCM se explică prin faptul că între ioni și micela
încărcată electric acționează forțe de atracție de o mare putere, având natură electrostatică, care
relaționează cu procesul de agregare a moleculelor de surfactant, micșorând CCM. Procesul de
micelizare nu este influențat de ionii de același semn cu micela.
Acțiunea ionilor asupra CCM nu se mai poate justifica pe baza interacțiunilor
electrostatice, pentru surfactanți neionici sau amfoteri. În acest caz CCM se modifică datorită
modificării proprietăților de solvent ale apei.
Unii ioni determină o creștere a solubilității surfactantului neionic printr -un efect numit
„salting in” , iar alții micșorează solubilitatea printr -un efect numit „salting out” [3].
Structura internă a ionilor influențează acțiunea electroliților asupra CCM, ionii cu raza
de hidratare mică determină o scădere avansată a CCM . Considerând seria anionilor, ordinea de
descreștere a CCM este:
,
iar pen tru seria cationilor există următoarea ordine:
.

24
● Efectul amestecului de surfactanți
În cele mai multe cazuri fenomenele de preparare și stabilizare a mediilor disperse sunt
eficientizate prin utilizarea amestecurilor de surfactanți.
Surfactanții își shi mbă substanțial proprietățile tensioactive într -un amestec, moleculele se
adsorb la interfață cu formarea unor filme mixte care determină o scădere accentuată a tensiunii
interfaciale. Totodată, prin prezența unor surfactanți diferiți în soluție apoasă se formează micele
mixte, proces care sporește capacitatea de spumare, detergență, solubilizare, emulsionare etc [8] .

● Efectul substanțelor organice
Substanțele organice aflate în soluțiile de surfactanți intervin mai puțin în valoarea CCM.
Moleculele organi ce nepolare se pot solubiliza în apă doar în prezența surfactanților care le
înglobează în microdomeniul nepolar al micelei.
CCM este redusă de moleculele organice amfifile, reprezentate de: alcooli, glicoli, amine.
În unele cazuri, aceste molecule determi nă o scădere substanțială a tensiunii interfaciale și ajută la
formarea unor sisteme disperse microeterogene stabile termodinamic numite microemulsii.

● Structura părții hidrofobe
CCM este influentată substanțial de lungimea părții hidrofobe .
Considerând r elația:
(13)
tragem concluzia că într-o serie omologă CCM scade logaritmic cu numărul atomilor de carbon
din catena hidrofobă, notat cu n.
În formula de mai sus, A și B sunt constante pentru o anumit ă serie omologă.
Constanta A are valoarea aproximativ aceeași pentru o anumită grupa ionică, iar constanta B are
valoarea aproximativ aceea și, pentru toate moleculele amfifile cu catene alchilice liniare saturate .
Din p anta dreptei , conform ecua ției (12), se poate afla energia liberă de transfer a unei
grupe metilen din mediu apos în micelă [3].
Pentru surfactanții cu partea hidrofobă alcătuită dintr -o catenă alchilică liniară și o singură
grupare hidrofilă ionică , CCM scade de două ori pentru oricare grupare metilenică adaugată, față

25
de valoarea considerată anterior. Ca urmare a scăderii temperaturii Kraft, va crește în același sens
și solubilitatea surfactanților ionici.
Considerând cazul catenele alchilice ramif icate, putem modifica numărul grupărilor
metilen, ceea ce va determina o scădere mai lentă a CCM în strânsă legătura cu numărul atomilor
de carbon din partea hidrofobă.
Dacă în catena hidrocarbonată sunt prezente elemente structurale, precum nuclee aromati ce
sau legaturi multiple, vom observa o creștere a CCM în raport cu compusul saturat corespunzător.
Prezența fluorului pe catenele alchilice duce la o scădere accentuata a CCM ceea ce va
explica activitatea superficială superioară a compusilor din clasa su rfactanților
fluorohidrocarbunați.

● Structura părții hidrofile
Grupările hidrofile se vor împotrivi fenomenului de micelizare datorită interacțiunilor de
respingere electrostatică, pentru surfactanții ionici, sau sterică, pentru surfactanții neionici, care se
exercită între ele.
CCM este mai ridicată, dacă grupările hidrofile pot fi mai ionizabile . Astfel se va explica
descreșterea CCM în ordinea: respectiv, valorile de 10 ori
mărite (aproximativ) ale CCM pentru surfactanții ionici în comparație cu sur factanții neionici cu
aceea și parte hidrofobă.

26
Tabelul 6. Valorile CCM ale unor surfactanți cu aceeași parte hidrofobă,
în soluție apoasă
Sursa: http://www.cre eaza.com/referate/chimie/COLOIZI -DE-ASOCIATIE695.php

Surfactantul CCM (mol/L) Număr de agregare (n) z/n

Clorură de dodecil amoniu 1,31·10-3 56 0,14 – 15,2
Clorură de dodecil piridiniu 1,47·10-2 20 0,22 – 13,8
Iodură de dodecil piridiniu 5,6·10-3 87 0,20
– 16,7
Bromură de dodecil -trimetil
amoniu 1,53·10-2 50 0,21 – 14,3
Bromură de dodecil piridiniu 1,16·10-2 58 0,20 – 16,7
Dodecilsulfat de sodiu 8,1·10-3 80 0,18 -15,8
8,7·10-5 – – – 33,0

Prin adăugarea unor grupe oxietilenice în catenele hidrocarbonate ale unor surfactanți
ionici se micșoreaza valorile CCM, datorită fie scăderii gradului de disociere a grupelor ionice,
fie interacțiunii lanțului hidrocarbonat al catenei cu grupările [3].

● Efectul temperaturi i
Micelizarea este influențată în mod diferit de temperatură, în funcție de tipul surfactantului.
Deoarece, temperatura acționează atât asupra părții nepolare, cât și a celei polare.
Astfel, pentru surfactanții ionici creșterea temperaturii conduce în gene ral la o scădere
a CCM până la o valoare minimă, după care aceasta crește din nou, cum se observă în figura de
mai jos [4].

27

Figura 9
Influența temperaturii asupra CCM pentru surfactanți ionici și surfactanți neionici
Sursa: https://www.scribd.com/doc/95276591/

Comportamentul descris se explică prin faptul că până la temperatura cores punzătoare
valorii minime a CCM , entalpia de micelizare este pozitivă, nefavorizând procesul de asociere, iar
la tem peraturi superioare acesteia, entalpia de micelizare are valori negative, favorizând formarea
micelelor.
Temperatura la care se formează micele pentru surfactan ții ionici est e
denumită temperatura Kraft si este temperatura la care o solu ție tulbure de surf actant ionic ajunge
să fie limpede prin încălzire [3].
CCM scade continuu cu creșterea temperaturii pentru surfactan ții neionici, pentru că
entalpia de micelizare este pozitivă pe tot domeniul de temperatur ă. Vom reliefa un punct de ceață,
care corespunde temperaturii la care o soluție limpede devine tulbure prin încălzire.
Temperatura are un rol important în procesul transformărilor de faza a lipidelor bicatenare
termotrope care, în soluție apoasă, formează agregate cu structură diferită în domenii de
temperatură diferite [3].

28
CAPITOLUL III
STUDIU L EXPERIMENTAL PENTRU DETERMINAREA CONCENTRAȚIEI
CRITICE MICELARE

1. Reactivi folosi ți

Pentru realizarea studiului experimental a fost utilizate solu ții de d odecildenze nsulfona t
de sodiu (DBSS) în apă distilată. DBSS are formula C12H25C6H4SO 3Na și datorită proprietăți lor
sale ca agent activ de suprafaț ă este folosit la fabricarea detergenților de rufe.
DBSS este un component al unui amestec de substanțe care prezintă lungimi ale catenei
alchil variabile î n afară de C12, care variază în principal de la C10 – C16. DBSS este considerat
reprezentativ pentru întrea ga clasă de compuș i, deoarece numărul mediu de atomi de carbon din
radicalul alchil în alchilbenzensulfonat ul de sodiu este 12 [15].
DBSS are masa mo leculară de 348g/mol și următoarea formulă structurală:

Figura 10. Dodecilbenzensulfonatul de sodiu
Sursa: https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_dodecylbenzenesulfonate

Găsirea unui punct de variație bruscă a dependențelor grafice de concentrație în funcție de
anumite proprietăți fizico -chimice ale soluțiilor de dodecilbenzensulfonat de sodiu stă la baza
principiul ui determinării concentrației critice micelare.

29
2. Metode expe rimentale utiliza te în cadrul studiului de determinare a CCM .
Aparatura și ustensilele folosite în laborator

Pentru determinarea experimental ă a CCM au fost considerate varia țiile în raport cu
concentra ția soluțiilor de DBSS în apă distilat ă a urm ătoarelo r proprietăți fizice :.
● Densitatea
Densitatea unei substanțe este dată de masa unității de vol um a acelei substanțe. Dacă se
consider ă masa unui mol de substanța M, volumul ocupat de aceasta este numit volum molar, V M,
iar raportul lor este egal cu densita tea:
ρ = m / V (1 4)
Densitatea se exprim ă în sistemul CGS in g/cm3, iar în sistemul interna țional în kg/m3.
Determina rea experimental ă a densit ății s -a realizat folosind un picnometru prevăzut cu
termometru.
● Conductivitatea
Conductivitatea unei soluții este în strânsă legătură cu proprietatea acesteia de a transporta
o cantitate de electricitate prin intermediul pu rtătorilor încărcați electric, unitatea de masură a
conductivității este [ S m-1] sau [ S cm-1]. Determin ările experimentale au fost efect uate folosind
conductomentrul.
Pentru c ântărirea probelor, necesar ă determin ării densității s -a folosit o balan ță analit ică,
având precizia de c ântarire de 10-4g.
Aparatura și dispozitivele folosite pentru determin ările experimentale sunt prezenate în
figura 1 1.

Figura 1 1. Montajul experimental

30
3. Modul de lucru
Determin ările e xperimentale au fost efectuate la temparatura de 250C.
● Prepararea soluțiilor de dodecilbenzensulfonat de sodiu
S-a preparat o soluție de dodecilbenzensulfonat de sodiu de concentrație c 0 = 0,05 mol/l,
din care s -au preparat apoi prin diluție soluțiile de concentrații : 0,0125 mol/l, 0,062 mol/l ,
0,031mol/l , 0,0015 mol/l.
● Determinarea d ensit ății
S-a calculat densitatea soluțiilor de dodecilbenzensulfonat de sodiu de diferite concent rații
astfel:
– cântărind masa picnom etrului f ără soluție folosind balanța analitică ( m p );
– cântăr ind apoi masa picnometrului cu soluție ( m p+s );
– determinând masa soluției:
= m p+s – mp (15)
– obținând densitatea soluției pe baza relați ei (14), ținând cont de volumul picnometrului
utilizat (25 ml );
– reluând operațiile pentru fiecare soluție în parte.
● Determinarea conductivității
S-a determinat conductivitatea fiecărei soluții c u ajutorul conductometrului, verificând in
prealabil calibrarea aparatului (0 S/cm in aer ).

4. Rezultate și discuții

Folosind concentrația inițial ă a DBS S, c5 = 0,05 mol/l, prin dilu ție cu apă distilată s-au
obținut solu țiile de concentra țiile c4 = 0,025 mol/l, c 3 = 0,0 125 mol/l, c 2 =0,0062 mol/l, c 1 =0,0031
mol/l, c 0 =0,0015 mol/l. Folosind aceste solu ții s-a determinat CCM prin dou ă metode :
● Determinarea CCM folosind metoda picnometrica.
Pentru ob ținerea maselor soluțiilor de DBSS s -a cântărit ini țial picnometrul fară soluție și
s-a obținut masa acestuia, mp=23,6573 g . Apoi s -au preparat solu țiile studiate prin d iluție cu ap ă
distilat ă. Cântărind picnometru l cu soluț ie s-au stabilit masele de soluț ie corespunzatoare fiecarei
probe. Aceste rezultate su nt prez entate în Tabelele 7 si 8.

31

Tabelul 7. Variația masei (g) picnome trului cu soluție necesară pentru calculul densit ății
soluțiilor de DBSS

mapa
m0
m1
m2
m3
m4
m5
48.5098 48.5298 48.5498 48.5748 48.6423 48.9148 49.2098

Tabelul 8. Variația masei (g) soluțiilor DBS S

mapa
m0
m1
m2
m3 
m4
m5
24,8525 24,8725 24,8925 24,9175 24,985 0 25,2575 25,5525

Folosind rezultatele din T abelul 8 si rela ția (14) s-au calculat valorile densit ăților
corespunz ătoare fiecarei solu ții și pentru ap a distilat ă. Aceste a sunt prezenate în Tabelul 9 în
funcție de valorile concentra țiilor molare corespunz ătoare.
Pentru calculul densit ății s-a considerat volumul picnometrului, V = 25 cm3.
Datele experimentale au fost reprezentate grafic în Fig ura 1 2 pentru ob ținerea valorii CCM .

Tabelul 9. Variația densității ( ) în funcție de concentrația molară (c) a DDBS
Concentrație DBSS 0 0.0015 0.0031 0.0062 0.0125 0.0250 0.0500
99,41 99,49 99,53 99,67 99,94 101,03 102,21

32

Figura 1 2. Variația densității ( ) în funcție de concentrația molară (c) a D BSS
Analizând graficul se observa o creștere lentă a densității cu creșterea concentrației
soluțiilor de dodecilbenzensulfonat de sodiu până la c = 0,0157 mol/l , apoi ace asta începe să
crească brusc. Se observă că datele încep să schimbe forma de varia ție în dreptul c = 0,0157 mol/l
și astfel s -a determinat o concentrație critică micelară de 0,0157 mol/l.

● Determinarea CCM folosind metoda conductometric ă
Datele experimen tale ob ținute prin măsurarea conductivității soluț iilor de DBSS sunt
prezentate în Tabelul 10 și au fost reprezen tate grafi c în Figura 13.

Tabel 10. Variația conductibilității specifice ( ) în funcție de concentrația molară (c) a
soluțiilor de D BSS
Concen trație DBSS 0 0.0015 0.003 1 0.0062 0.0125 0.0250 0.0500
5,1 5,4 5,7 6,3 8,5 12,3 23,7

33

Figura 1 3. Variația conductibilității specifice ( ) în funcție de concentrația molară (c) a
soluțiilor de D BSS
O dată cu creșterea concentrației, conductivitatea crește lent. V ariațiile conductivității sunt
mai pronunțate în a propierea atingerii valorii CCM .
Studiind variația proprietăților fizice considerate, raportate la concentrația molar ă a
soluțiilor de dodecilbenzensulfonat de s odiu se constată că în apropierea concentrației critice
micelare, valorile acestora prezint ă salturi semnificative permi țând stabilirea CCM. .
Utilizarea dodecilbenzensulfonat ului de sodiu, în general a surfactanților, se face funcție
de gradul lor de biode gradabilitate și toxicitate. Dodecilbenzensulfonații de sodiu sunt surfactanți
ionici cu o biodegradabilitate afectată de izomerizare.
Ținând cont de metodele experimentale folosite se poate concluziona că ambele metode au
condus la valori aproximativ sim ilare ( 0.0157 mol/l si respectiv 0.016 mol/l ) pentru CCM a
DBSS, valoari situate în domeniul CCM pentru clasa de surfactan ți din care face parte DBSS .

34
CONCLUZII

Abordând un domeniu multidisciplinar, l ucrarea “Coloizi de asociație, studiul concen trației
critice micelare” a tratat în partea teoretic ă aspecte generale referitoare la o clasă specială de
compuși de natură coloidală și anume surfactan ții. Partea experimentală conține descrierea
reactivilor, a aparaturii și a metodelor de lucru folosit e pentru determinarea CCM.
In Capitolul I au fost prezentate cateva noțiuni generale despre surfactanți , iar in Capitolul
II au fost tratate aspecte referitoarea la coloizii de asociație si feno menul de micelizare, precum ș i
eviden țierea acestuia folosi nd concentrația critica micelară . Au fost deasemenea considera ți câțiva
dintre factorii esen țiali care influențează proces ul de micelizare .
Studiul experimental pentru determinarea concentrației critice micelare a
dodecilbenzensulfonatului de sodiu, surfact ant cu aplicații in industria de detergenți, a fost
prezentat în Capitolul 3.
Determinarea CCM s -a realizat pe baza studierii variațiilor densităț ii si a conductivității
unor solu ții de dodecilbenzensulfonat de sodiu în apă distilată, având con centraț ii cunoscute.
Valorile ob ținute, CCM = 0.0157 mol/l în cazul varia ției densit ății și respectiv, CCM =
0.016 mol/l obț inută prin mă surarea varia ției conductivităț ii sunt in bun ă concordanță și se
încadreaz ă în limitele valorile corespunz ătoarea clasei de surfac tanți din care face parte DBSS.
În partea final ă studiul se prezintă concluziile și referin țele bibliografice consultate.

35
BIBLIOGRAFIE

1. Banu, C. “Aditivi și ingrediente pentru industria alimentară”, Editura Tehnică ,
București (2000);
2. Bancroft, W.,. "The Theory of Emulsification", The Journal of Physical Chemistry
(1913);
3. Dima Ștefan, „Chimie fizică și coloidală -cu aplicații în stiința alimentelor, Editura
Didactică și Pedagogica, Bucuresti; (2005);
4. Dima Șt., Stoian, A., , „Chimie fizică și colo idală”, curs IDD, Editura Fundației
Univ. „Dunărea de Jos” Galati, (2001);
5. Davies, J.T., , “A quantitative kinetic theory of emulsion type, I. Physical chemistry
of the emulsifying agent" , Gas/Liquid and Liquid/Liquid Interface, Proceedings of the
Intern ational Congress of Surface Activity (1957);
6. Griffin, C., “Classification of Surface -Active Agents by 'HLB'" și "Classification
of Surface -Active Agents by “HLB” ”, Journal of the Society of Cosmetic Chemists (1949),
(1954);
7. Hiemenz P. C., Rajagopalan R. , Principles of Colloid and surface Chemistry,
Marcel Dekker Inc., New York (1997);
8. Mândru, I., Olteanu, M., „Surfactanți -coloizi de asociație”, Editura Ars Docendi,
București (2001);
9. Olteanu, M., „Coloizi”, Editura Universității, București (1993);
10. Schwa rtz, A., Perry, J., "Surface -active agents —their chemistry and technology",
Editura Interscience Publishers, New York (1949);
11. www.creeaza.com ;
12. www.documents.tips ;
13. www.nature.com ;
14. www.scribd.com ;
15. www.wikipedia.com .