Lab microemulsion (Autosaved) 2 - Universidad Interamericana de

Universidad Interamericana de Puerto Rico
Recinto de Fajardo
Departamento de Ciencias y Tecnología
Curso: Métodos de investigación
Laboratorio de Microemulsión
Trasfondo
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En la síntesis de nanopartículas se utiliza el método de microemulsión. Para esto se
utilizan sistemas compuestos de agua (W) – aceite (O) – surfactante (S). Estos
presentan, equilibrio, de una, dos, o tres fases, una de las cuales contiene la casi–
totalidad del surfactante. Esta fase es una solución micelar (a baja concentración de
surfactante), o sea una microemulsión cuando ciertas condiciones fisicoquímicas están
satisfechas. Los micelios son pequeñas gotas hechas de moléculas anfipáticas, donde
las partes polares están en la superficie y las partes no polares quedan inmersas en el
interior de la micela en una disposición que elimina los contactos desfavorables entre el
agua y las zonas hidrofóbicas y permite la solvatación de los grupos de las cadenas
polares. En otro tipo de medios las moléculas amfipáticas se pueden organizar como
micelas inversas. (Figura 1). Estas micelas pueden ser de diámetros entre micrómetros
y nanómetros.
Figura 1: A) Micela B) Micela inversa
La agitación de un sistema tal conduce a una microemulsión en la cual la fase dispersante
puede ser acuosa (emulsión O/W) u oleosa (emulsión W/O). Adoptando ciertos
protocolos de fabricación particulares, se pueden preparar emulsiones múltiples O/W/O
(ó W/OW) constituidos por gotitas de aceite (o de agua) dispersas dentro de gotas de
1 | Microemulsión
Figura 2 : Ejemplo de
emulsiones acuosas (O/W)
y oleosas (W/O).
agua (o de aceite) más gruesas, que están dispersas
dentro de una fase continua oleosa (o acuosa). Se les
llaman variables de composición a las proporciones
relativas de los constituyentes principales de un sistema:
el surfactante, el agua y el aceite. El surfactante es, por
ejemplo, definido por la naturaleza química de su grupo
hidrofílico y la longitud de su cadena lipofílica. En lo que
concierne a la fase acuosa, ella contiene generalmente
uno o más electrolitos donde el tipo y la concentración
deben ser indicados. En cuanto a la fase oleosa, es
frecuentemente el compuesto más difícil de describir en
forma química, puesto que se deben indicar la longitud
del esqueleto hidrocarbonado.
A través del uso de espectrofotómetro se puede medir la
encapsulación en las nanoparticulas. Los espectrofotómetros son útiles debido a la
relación de la intensidad del color en una muestra y su relación a la cantidad de soluto
dentro de la muestra. Por ejemplo, si usted utiliza una solución del colorante rojo del
alimento en agua, y mide la cantidad de luz azul absorbida cuando pasa a través de
la solución, una fluctuación mensurable del voltaje puede ser inducido en una
fotocelda en el lado opuesto. Si ahora la solución del tinte rojo es diluida por la adición
del agua el color será menos intenso. Así, hay una relación entre el voltaje y la
cantidad de tinte en la muestra. El espectrofotómetro tiene la capacidad de proyectar
un haz de luz monocromática (de una longitud de onda particular) a través de una
muestra y medir la cantidad de luz que es absorbida por dicha muestra. Esto le
permite al experimentador realizar dos funciones: nos da información sobre la
naturaleza de la sustancia en la muestra. Esto podemos lograrlo midiendo la
absorbancia (Abs) a distintos largos de onda (l) y graficar estos valores en función del
largo de onda, formando un espectrograma. Como cada sustancia tiene unas
propiedades espectrales únicas, distintas sustancias producen distintos
espectrogramas. Esto se debe a que cada sustancia tiene un arreglo de átomos
tridimensional particular que hace que cada sustancia tenga características únicas.
El espectrofotómetro mide la absorbancia de una muestra en los espectros de luz
ultravioleta y visible (200 a 850 nm). El largo de onda es determinado por un prisma
que descompone el rayo de luz de acuerdo al largo de onda escogido. Luego la luz
pasa por una hendidura que determina la intensidad del haz. Este haz atraviesa la
muestra y llega a un tubo fotográfico, donde es medido. La cantidad de luz que
atraviesa la muestra es el porcentaje (%) de tramitancia. Podemos usar esta unidad
o cambiarla a absorbancia usando la siguiente ecuación.
•
%T = - Log Abs.
2 | Microemulsión
El espectrofotómetro nos puede dar ambos valores a la misma vez, ahorrando la
necesidad de hacer los cálculos. (Tramitancia= cantidad de luz que atraviesa la
mezcla). Una característica del instrumento es la necesidad de “blanquear” el aparato
antes de cada lectura. Esto se hace colocando una cuveta con una solución control
que tenga todos los componentes de la reacción menos la sustancia que va a ser
medida en el instrumento y ajustando la lectura a cero absorbancia. El propósito de
esto es eliminar el registro de absorbancia (background) que puedan presentar los
demás componentes de la reacción a ese largo de onda particular. Todas las
moléculas presentan absorbancia porque todas interfieren con el paso de la luz. Sólo
que la absorbancia será óptima a un largo de onda de luz específico para cada tipo
de sustancia.
Descripción del experimento
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En este experimento los estudiantes aprenderán los conceptos básicos de microemulsión
observando como ocurre el proceso usando una fase acuosa y una oleosa. El
experimento se constará de la síntesis, espectrofotometría y dilución de las
microemulsiones.
Objetivos:
______________________________________________________
Al concluir el experimento los estudiantes podrán:
1. Sintetizar microemulsiones
2. Determinar la absorbancia y tramitancia de las microemulsiones.
Antes del experimento
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1. Lee el trasfondo y todas las instrucciones antes de comenzar el experimento.
3 | Microemulsión
2. Escribe una hipótesis que refleje el experimento y prediga los resultados del
mismo en tu libreta de laboratorio.
Pre-evaluación
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1. Evalúa tu habilidad para formular una hipótesis para este experimento utilizando
una escala del 1 al 5 según se indica:
Pre-avalúo de la habilidad para formular una hipótesis
Valor
Significado
1
2
3
No tengo idea de dónde empezar
Puedo sólo señalar las variables del experimento.
Puedo identificar las variables del experimento pero
desconozco cómo hacer inferencias o predicciones con éstas.
Sólo puedo señalar las variables y hacer una hipótesis en forma
de pregunta.
Puedo formular una hipótesis que recoja las variables que
considerará el experimento y unos resultados esperados.
4
5
Auto preevaluación
2. Evalúa tu habilidad para sintetizar micromulsiones y analizarlas en espectrofotometría antes de
empezar el experimento. Coloca una marca bajo la alternativa que mejor describe tu habilidad o
dominio de la destreza.
4 | Microemulsión
Pre-avalúo del grado de dominio de las destrezas
Analizar datos de
espectrofotometria
Determinar la
tramitancia
Encapsular tintes en
micelas
Grado de
Dominio de la
Destreza
Preparar
microemulsion
Uso de la micropipeta
Destrezas
1. No tengo idea
de cómo realizar
la tarea.
2.
Aunque
completo la tarea
me toma más
tiempo
del
asignado
y
cometo muchos
errores.
3. Realizo la tarea
completa
me
toma más tiempo
y aún cometo
algunos errores.
4. Puedo realizar
la tarea esperada
y en el tiempo
máximo
asignado.
Los
resultados
son
buenos y no suelo
comentar errores.
5. Domino la tarea
en un tiempo
mínimo.
Los
resultados
son
excelentes.
Me
siento seguro(a)
realizando
la
tarea.
Medidas de seguridad
________________________________________________________________

Siempre debes utilizar guantes y gafas de seguridad cuando trabajas con reactivos químicos.
También debes utilizar rutinariamente tu bata de laboratorio y zapatos cerrados al frente.
5 | Microemulsión
Procedimientos experimentales
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Sintesis
1. En un beaker (A) coloque 20 mL de aceite. Introduzca un agitador de cristal .
2. En otro envase (B) mezcle 20 ml de agua destilada o ultrapura con 1 o 2 gotas del
tinte.
3. Añada el agua con tinte (B) con un gotero o micropipeta poco a poco al aceite a
la vez que otro compañero va agitando con el agitador de cristal.
4. Agite de 5 a 10 min. Saque una muestra de 800uL y coloque en cuveta de
espectrofotómetro.
5. En otro beaker (C) coloque 20 mL de aceite. Introduzca un magneto (stirer) y
coloque sobre plancha con stirer.
6. Encienda la plancha con stirer a velocidad moderada.
7. Añada el agua con tinte del (B) con un gotero poco a poco al aceite que está en
la plancha agitándose con el stirer.
8. Deje que se mezclen poco a poco alrededor de 5-10 min.
9. Anote sus observaciones en la libreta.
10. Saque una muestra de 800uL con micropipeta y coloque en otra cuveta de
espectrofotómetro.
11. Ahora añada una gota detergente a la emulsion que se está agitando.
12. Saque una muestra de 800uL con micropipeta y coloque en otra cuveta de
espectrofotómetro.
13. Realice en microtubos 2 diluciones 1:2 de esta emulsion con micropipeta. Ejemplo
200uL de emulsion en 400uL de agua.
14. En otro beaker (D) coloque 20 mL de agua. Introduzca un magneto (stirer) y
coloque sobre plancha con stirer a velocidad moderada.
15. Añada el tinte al agua. Luego con un gotero añada poco a poco el aceite (20mL).
16. Saque una muestra de 800uL y coloque en otra cuveta de espectrofotómetro
17. Realice en microtubos 2 diluciones 1:2 de esta emulsion. Ejemplo 200uL de
emulsion en 400uL de agua.
Espectrofotometría
1. Coloque el blanco correspondiente aceite o agua dependiendo de la emulsión.
2. Mida la absorbancia de cada una de las muestras y calcule la tramitancia.
6 | Microemulsión
Post-evaluación
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Post-avalúo del grado de dominio de las destrezas
Analizar datos de
espectrofotometria
Determinar la
tramitancia
Encapsular tintes en
micelas
Preparar
microemulsion
Grado de
Dominio de la
Destreza
Uso de la micropipeta
Destrezas
1. No tengo idea
de cómo realizar
la tarea.
2.
Aunque
completo la tarea
me toma más
tiempo
del
asignado
y
cometo muchos
errores.
3. Realizo la tarea
completa
me
toma más tiempo
y aún cometo
algunos errores.
4. Puedo realizar
la tarea esperada
y en el tiempo
máximo
asignado.
Los
resultados
son
buenos y no suelo
comentar errores.
5. Domino la tarea
en un tiempo
mínimo.
Los
resultados
son
excelentes.
Me
siento seguro(a)
realizando
la
tarea.
1. Evalúa tu habilidad para sintetizar micromulsiones y analizarlas en espectrofotometría despues de
realizar el experimento. Coloca una marca bajo la alternativa que mejor describe tu habilidad o
dominio de la destreza.
Datos
1. Prepare una tabla en su libreta con la descripción de la muestra y el valor de
la absorbancia de cada una.
7 | Microemulsión
Referencias
Jean-Louis Salager, Raquel Antón, José Anderez, Jean-Marie Aubry. Formulación de
Microemulsiones por el Método del HLD (versión española en preparación)Traducido de:
Techniques de l’Ingénieur, Vol. Génie des Procédés, artículo J2 157, 1-20 (2001)
Creado por: Dra. Millie L. González MLG:01-24-15
8 | Microemulsión