M.
Esp~nosaJiménez,
A.
On i ams-O ega
y
E.
GiménezMa Kn
ABSORCI~N DE UN COLORANTE REACTlVO SOBRE LEACRIL CON CLORURO DE N-CETILPIRIDINA
EL
EFECTO
DEL
CLORURO
DE
N-CETILPIRIDINA
SOBRE
LA
ABSORCI~N DE
UN COLORANTE REACTIVO SOBRE LEACRIL. POTENCIAL ZETA
Y
TERMODINÁMICA DE ABSORCIÓN
M. Espinosa-Jiménez*,
A.
On i e os-O ega**y
E.
Giménez-Ma in***
0.1.
Resumen
p oceso de in u a del Leac il. Los esul ados ponen
de mani ies o la p esencia de ue es enlaces
Se ha e ec uado una in es igación de ipo químicos en e los sis emas, a ados y no a ados,
expe imen al sob e la abso ción y po encial de lujo
de Remazol Blue R (RBB-R) con ib as Leac il de Leac il/Remazol B illian Blue.
a adas y sin a a con 10
"
M de clo u o de N-
Palab as cla e:
Leacnl, po encialze a, clo~ o de N-ce ilpjindina,
ce ilpi idina (N-CP-CI). Los modelos de haces de
ciné icas.
capila es u ilizados son los de Go ing y Mason, Bie e
y Mason, y Chang y Robe s on. El compo amien o
cuali a i o del po encial ze a es simila en los es
0.2.
S
U
M
M
A
RY.
E FFEC T O F N-
modelos usados. Elaumen o obse ado delpo encial
CEWL PYRIDINIUM CHLORIDE ON
ze a, en Leac ilsin a a , en e 1
O6
My 10Qde RBB-
R en solución se debe p obablemen e a las
THEABSORPTION OFA REACTIVE
a acciones hid o óbicas en e la ib a y la pa e
DYE ON LEACRYL. ZETA
hid o óbica del colo an e. A concen aciones
POTENTIAL AND ABSORPTION
mayo es a ca. 10
-5
de colo an e, las eacciones
TERMODYNAMICS
químicas en e los g upos -NH, y NH del colo an e y An expe imen al in es iga ion on he
y los g upos
de
s eamingpo en ia/and so p ion o Remazol B illian
~eac il pod ían p obablemen e
se
la
causa
de
la Blue R (RBB-R) on bo h w ea ed and ea ed Leac il
disminución obse ada deIpo encialze a en $ga ib es
wi h
01
M
o N~ce y/py~um ch/oide (N-
de concen ación mencionada. CP-CI) has been ca ied ou . The models o bundle
La
de
RBBa
abso bida
en
o capilla ies employed
N,
he de e mina ion o ze a
sh a a se e a o ecida po
aumen o
de la po en ia/ o Leac i/ a e he models o Going and
empe a u a de adso ción. Se debe elloa los enlaces Mason,
Bie e
and
Mason
and
Chang
and
químicos implíci os en el p oceso de abso ción. Robe son. The quali a i e beha iou o ze a po en ial
Los alo es delpo encialze a nega i os, en
,
in he h ee nodels emp/oyed. The
¡b a a ada, son más ele ados que los inc eashg o e a po en ia/ obse ed, by un ea ed
po encial ze a pa a ib as sin a a en oda la gama Leac/il,
be ween
and
M
o
RBB-R
in
de
concen ación
ensayada
en
RBB-R*
Es e
hecho
solu ion isp obably due o he hyd ophobic a ac ions
iene a demos a un aumen o de la o aleza de las
be ween
he ib e
and
he
hyd ophobic
pa
o
he
in e acciones en e la ib a de Leac il a ada y
A
concen a ions
highe han
o
dye,
RBB-R. he chemical eac ions be ween bo h -NH, and he
También
se
p esen an
da os
sob e
la
ciné ica
-NHg oups o he dye
and
he sulphona e and sul a e
y e modinámica de abso ción de Remazol B ilan
end-g oups
o
he
Leac il.
espec i ely, could
Blue R, en ib as Leacnl a adas
Y
sin a a a
possibblycause
he
obse eddec easiing
in
he e a
di e en es empe a u as, habiéndose ob enido los po en ial,
a
he
men ioned
concen a ion
ange.
alo es de las cons an es de elocidad de la eacción The amoun o RBB-R abso bed on un ea ed
iempo de media in u a y coe icien es de di usión Leac il
a ou ed
by
he
Kic easing
in
adso p ion
en
los
mencionados
p ocesos
de
empe a u e. This ac is due o he chemical bonds
abso ción. De o ma simila , se han ob enido los , ol ed
in
he
abso p ion
p ocess.
cambios de en alpia y en opía en elación con el The alues o he nega i e ze a po en ial, by
ea ed ib e, a e highe han o ze a po en ial by
un ea ed ib es in al1 he concen a ion ange es ed
o RBB-R. This ac shows an inc easing in he
P o .D . M. Espinosa-JimBnez, P o eso TRula del Depa amen o
s eng h o he in e ac ions be ween he ea ed
de Flsica Aplicada. Facul ad de Clencias Expe imen ales.
Leac il ib e and he RBB-R.
Uni e sidad
de
JaBn.
Da a o he kine ics and he modynamics o
A. On bems-O iega. Dodo en Ciedas ~lsica del Depa -mo
abso p ion 0 Remazol B illian Blue
R
On b0 h
de Flsica Aplicada. Facul ad de Ciencias Expe imen ales.
Uni e sidad
de
JaBn.
un ea ed and ea ed Leac il a di e en
empe a u es a e p esen ed, ob aining bo h he
".
E.
~imBnez-~a ln,
Lic.
en Ciencias Flsicas del Depa amen o
alues 0 he a e cons an o he eac ion, he hal -
de Flsica Aplicada. Facul ad de Ciencias Expe imen ales.
dwg ime and
he
di usion coe icien s
o
he
dye
Uni e sidad
de
JaBn.
in he abo e p ocesses o abso p ion. They ha e also
D.
-m m
e.
*
-
M.
EspinosaJimBnez, A. On
ems-O íega
y
E.
GimBnez-Me Kn
9E UN COLORANE REACTIVO SOBRE L€ACRIL CON CLORURO DE N-CETILPIRIOINA
been ob ained he changes o en halpy and en opy
ela ed o he p ocess o dyeing o Leac il. Resul s
e eal he p esence o s ong chemical bonds
be ween bo h he un ea ed and ea ed Leac ill
Remazol B ilian Blue sys ems.
Key
wo ds:
Leac yl, ze a po en iai, N-ce ypyndinium, kine ics.
0.3.
Résumé.
EFFET DU CHLORURE
DE N-CÉTYLPYRIDINE SUR
L'ABSORPTION D'UN COLORANT
RÉACTIF SUR DU LEACRIL.
POTENTIEL
ZETA
ET THERMO-
DYNAMIQUE D'ABSORPTION
Nous a ons en epis des eche ches de ipe
expé imen el su I'abso p ion e le po en iel de lux
de Remazol Blue R (RBB-R) a ec des ib es Leac il
ai ées e non ai ées a ec
103
M de chlo u e de
N-
cé ylpy idine (N-CP-CI). Les modeles de aisceaux
capillai es u ilisés son ceux de Go ing e Mason,
Bie e e Mason, e Chang e Robe s on. Le
compo emen quali a i
du
po en ial ze a es similai e
dans les ois modeles u ilisés. L 'augmen a ion
obse é du po en iel ze a, su
du
Leac il non ai é,
en e M e
1
05de RBB-R en solu ion, es
p obablemen
dG
aux a ac ions hyd ophobiques
en e la ib e e la pa ie hyd ophobique
du
colo an .
A
des concen a ions de colo an supé ieu es
a
1
O5
ca, les eac ions chimiques en e les g oupes
-NH,
e
NH
du
colo an e le sul ona e e les g oupes
e minaux de sul a e du Leac il pou aien
p obablemen explique la diminu ion obse ée du
po en iel z6 a dans la gamme de concen a ion
men ionnée.
La quiin i é de RBB-R abso bée dans le
leac il non ai é es a o isée pa I'augmen a ion de
la empé a u e d'adso p ion. Cela es
dG
aux liaisons
chimiques implici es dans le p ocessus d'abso p ion.
Les aleu s néga i es dupo en ielzG a, pou
la ib e ai ée, son supé ieu es aux aleu s du
po en ielz6 a pou des ib es non ai ées dans ou e
la gamme de concen a ion es ée en RBB-R. Ce ai
démon e I'augmen a
ion de la obus esse des
in e ac ions en e la ib e de Leac il ai ée e
RBB-R. Nous appo ons aussi des données su la
ciné ique e la he modynamique d'abso p ion de
Ramazol B illan Blue R, su des ib es Leac il ai ées
e non ai ées,
a
di é en es empé a u es, puisque
nous a ons ob enu les aleu s des cons an es de
i esse de la éac ion emps de demi- ein u e e des
coe icien s de di usion
du
colo an dans les
p ocessus
d'abso p ion ci és. De meme, nous a ons
ob enu les changemen s d'en halpie e d'en opie pa
appo au p ocessus de ein u e du Leac il. Les
ésul a s me en en é idence la p ésence de o es
liaisons chimiqiles en e les sys emes, ai és e non
ai és, de Leac iVRemazol B illan Blue.
Mo s
clé:
Leacd, po en iel zg a, chlo u e de N-cé ylpyndine,'
cin6 ique.s.
Las in es igaciones sob e las p opiedades
elec ociné icas de las ib as ex iles son de g an
impo ancia pa a el conocimien o de los p ocesos
de in ado y acabado de dichos sis emas. Es as
p opiedades dependen del núme o, posición,
o ien ación y g ado de disociación de odos los
g upos ac i os del colo an e y de la ib a empleados1).
En la in e ase en e la ib a ex il ca gada y
la disolución que con iene un elec óli o, un
ensioac i o o un colo an e se o ma una doble capa
eléc ica. El po encial elec ociné ico se mani ies a
cuando una de las dos ases ca gadas se mue e
con espec o a la o a. Es e po encial juega un
impo an e papel en los p ocesos de in ado y más
gene almen e en odos los p ocesos de mojado del
ejido e~ iI~-~).
Las ib as de leac il son usadas
p e e en emen e en la indus ia ex il y es e ma e ial
hid o óbico, no es ácilmen e pene ado po los
colo an es ácidos5). Po an o, es de g an in e és
mejo a sus posibilidades de inción.
En la mejo a de la inción de las ib as ex iles
se han empleado medios auxilia es, ensioac i os,
como agen es dispe san es, e a dado es
y
ijado es
del colo an e". Sin emba go, son pocos los abajos
ealizados has a aho a sob e ib as de leac il
a ando de in es iga los mecanismos de in e acción
en e es as ib as hid o óbicas
y
los ensioac i os y
colo an es. Pa a es e in, el análisis del
compo amien o del po encial ze a apo a
in o mación muy aliosa sob e dichas in e acciones.
P ác icamen e ningún abajo ha sido
ealizado has a aho a con el p opósi o de es udia
el compo amien o elec ociné ico de las ib as de
leac il a adas con clo u o de N-ce ilpi idina y
pos e io men e
in adas con un colo an e eac i o con
el p opósi o de mejo a las condiciones de inción
de es e sis ema.
El obje i o del p esen e abajo es in es iga
los mecanismos que in e ienen en el in ado de las
ib as de leac il con un colo an e eac i o, es ando
és as a adas p e iamen e con clo u o de
N-
ce ilpi idina. Es e análisis lo hemos ealizado
median e el es udio del po encial ze a, ciné icas
y
e modinámica de adso ción. Todos es os es udios
complemen a ios es án en azonable acue do sob e
el compo amien o elec ociné ico del sis ema en las
e e idas condiciones.
En es e abajo se ha empleado el mé odo
de po encial de lujo pa a la de e minación del
po encial ze a del sis ema, ya que es a écnica es la
más Ú il cuando se a a de in es iga las p opiedades
elec ociné icas de sis emas ib oso~~.~~-l~). Pa a
M. Esp nosaJ~mBnez, A. On wems-O ega
y
E.
G mBnez-M8Mn
ABSORCI~N DE UN COLORAME REACTIVO SOBRE LEACRIL CON CLORURO DE N-CETILPIRIDINA
de e mina el po encial ze a se han empleado los modelos de haces de capila es exis en es en la
modelos de haces de capila es que exis en en la bibliog a ía. Los modelos usados son18-20)
bibliog a ía con el p opósi o de ob ene alo es más Modelo de Go ing y Mason
iables del e e ido pa áme o. Es e es un aspec o
(A~S)I=0/AP=[~~R/(2~C)I(1-acCF)
(1)
undamen al pa a el conocimien o de las p opiedades Modelo de Bie e y Mason
ísico-químicas de los sus a os ex iles8).
(A
as)
1
A P
=
[E 5R
1
( lc)] (1
-
a'[
C,
1"
(2)
Modelo de Chang y Robe son
(Aas),,/AP=[~ <R/(qC)]e-BCF (3)
2.
MATERIALES
Y
METODOS
donde C es la cons an e de la célula de po encial
de lujo, e aluada median e medidas de
El ma e ial ex il u ilizado es leac il de 100%
conduc ancia
eléc ica
lle adas
a
cabo
con
una
de pu eza, de 1.3 deci ex, suminis ado po disolución de 10
-l
M
KCI, a la misma empe a u a y
Ba celona
Las ib as
densidad de empaque*amjen o del Leac il
en
el
apón
con ienen ap oximadamen e 90%
de
ac iloni ilo y
un 9% de ace a o de inilo, de acue do con F ushou a las cuales se han ealizado las medidas de los
po enciales de lujo: R es la esis encia eléc ica del
y Kno 12). Como agen es iniciado es de la eacción Leac il en el dia agma;
E
yq son
,
espec i amen e,
de copolime ización se emplean dióxido de azu e y
la
condan e
dieléc ica
y
del
pe mean e.
pe sul a o po ásico. Es os componen es p oducen
ap oximadamen e 90 miliequi alen es kg de g upos
(A
es el po encial de lujo gene ado po la
ácidos inales, sul ona o y sul a o en la ib a 3.14). di e encia de p esión aplicada, AP, (I=0 es la
Es os g upos es án ionizados en medio acuoso y co ien e de lujo igual a ce o), C, es la densidad de
con ie en ca ga nega i a a la supe icie de la ib a. empaque amien o del Leac il en el apón, los
pa áme os
ac
y
a'c
son los olúmenes especí icos
Las
ib as
de
leac il
no
se
hinchan en
agua y
la
ele~ ociné icos de cada modelo
y
B
es
b
cons an e
e ención de apo de agua en es e ma e ial es del
o den del 0.8%
5.15).
Es as ib as son de na u aleza de Chang.
hid o Óbica1.l6). An es de ealiza las medidas
Las mues as ib osas ue on la adas y elec ociné icas, las mues as de 1 g de Leac il sin
he idas con agua des ilada has a que la a a ue on equilib adas con disoluciones (100 ml)
conduc i idad inal del agua esul an e queda a de concen ación c ecien e de Azul B illan e de
cons an e. Pos e io men e ue on secadas en una Remazol R a la empe a u a de 293 K du an e 96
es u a a 313
K.
ho as, siendo es e iempo su icien e pa a alcanza
El clo u o de Nce ilpi idina u ilizado en los el equilib io. Pos e io men e dichas mues as ue on
expe imen os es de pu eza analí ica
y
suminis ado u ilizadas pa a la medida del po encial de lujo.
po Me ck y ue empleado sin pu i icación pos e io . Po o a pa e, mues as de leac il de 1 g
El colo an e eac i o u ilizado en las expe iencias ue on a adas con M de clo u o de N-
ce ilpindina pa a mejo a el in ado del leac il con el
ue
Azul
B illan e
de
Remazo'
R'
(RBB-R)y colo an e eac i o. Pos e io men e ue on secadas
61 200, eac i o azul 19, y es una aminoan aquinona
inilsul onada, e e ida po Hagen y colabo ado es21), en una es u a a 313 K y in adas con RBB-R a la
y es á en o ma de sal sódica. Dicho colo an e es de empe a u a de 293 K du an e 96 ho as pa a la
calidad analí ica y suminis ado po Sigma Chemical de e minación del po encial de lujo del sis ema en
Co. (U.S.A.) y se empleó sin pu i icación pos e io . ales condiciones.
Se empleó agua bides ilada de conduc i idad 1
O4
S La es uc u a química del N-ce ilpi idina
cm-l pa a p epa a las di e en es disoluciones. usado es:
Pa a los expe imen os de po encial de lujo
se emplea on apones po osos de con enido
cons an e de leac il (1 g) y densidades de
empaque amien o de 75.7, 86.6, 101, 121.2, 151.5
y 202 kg
m3.
La célula y mé odo de medida de
po encial de lujo han sido desc i os en un abaio Po o a pa e, la es uc u a química del
p e io17). El mé odo de medida de po encial de lujo
colo an e
usado
en
nues os expe imen os,
~~~l
ha sido lle ado a cabo median e una célula de ~~ill~~ ~ de
~~~~~~l
R
(RBB-R)
es:
elec odos mó iles. Es o pe mi e modi ica la
densidad de empaque amien o del dia ag na po oso
en e los alo es e e idos p e iamen e.
Pa a medi los po enciales de lujo se ha
empleado un elec óme o digi al Kei hley modelo
616. La esis encia eléc ica del dia agma po oso
o
-
se de e minó median e un puen e de conduc i idades
SO2
-
CH-CHECH-H
-O-S0,Na
C ison, modelo mic o CM 2202 a 3300 Hz.
Pa a ob ene alo es más p ecisos del
po encial ze a, hemos empleado en es e abajo los
M.
EspmosaJimé mz, A. On Nem-O lega y E. GHnbnsz-MaMn
ABSORCI~N DE UN COLORANTE REACTlVO SOBRE LEACRIL CON CLORURO DE N-CE77LPlRIDlNA
El po encial ze a del Leac il no a ado y
a ado con 1
O3
M
de N-ce ilpi idina ue de e minado,
en p esencia del colo an e eac i o, usando los
modelos ci ados de haces de capila es a la
empe a u a de 293
K
con el p opósi o de conoce
los mecanismos de in e acción en e el colo an e y
la ib a a ada y sin a a con el ensioac i o.
Po o a pa e, se lle a on a cabo
expe imen os de ciné ica de abso ción del colo an e
sob e las ib as no a adas y a adas con la ci ada
concen ación del ensioac i o, a las empe a u as
de 293, 308,
y
313
K.
De los esul ados ob enidos
de las ciné icas de abso ción ue on de e minadas
las cons an es ciné icas, los iempos medios de
in ado, la ene gía de ac i ación de cada p oceso y
el coe icien e de di usión en los ci ados p ocesos de
abso ción.
Todos es os da os son de g an in e és pa a
elucida los mecanismos de in e acción en e la ase
sólida y el colo an e. En ales p ocesos las mues as
de 1 g de Leac il sin a a
y
a adas con la ci ada
concen ación del ensioac i o ue on condicionadas
con 250 cm3 de disoluciones acuosas de RBB-R a
las ci adas empe a u as. Es as expe iencias ue on
lle adas a cabo en ascos Py ex he mé icamen e
ce ados y colocados en un baño e mos á ico cuya
empe a u a se man u o a las ya ci adas den o de
un e o de
+
0.1
K.
En los expe imen os de abso ción, las
mues as de
1
g de Leac il ue on acondicionadas
con
1
O-3
M de N-ce ilpi idina a la empe a u a de 31 3
K
du an e 96 ho as, iempo de equilib io, y inalmen e
ue on secadas en una es u a a 313
K.
Pos e io me i e las mues as a adas ue on
acondicionadas con concen aciones c ecien es del
colo an e a las empe a u as de 293, 308
y
313
K
du an e
96
ho as ambién en las ci adas condiciones.
La can idad o al de colo an e en la ib a en
el iempo , M,, y en el equilib io, M,,, ue on
de e minadas median e las di e encias en e la
concen ación del colo an e en la disolución en el
iempo y en el equilib io (concen ación inal),
espec i amen e, y la concen ación inicial del
colo an e en la disolución. En es as de e minaciones
los equilib ios de abso ción ue on p e iamen e
es ablecidos. Los esul ados ue on exp esados en
milimoles de colo an e po kilog amo de ib a seca.
Pa a la de e minación del colo an e en disolución
se empleó un espec o o óme o Hi achi, modelo
U-
2000, siendo 584.0 nm el máximo de abso bancia
del colo an e empleado.
3.
RESULTADOS
Y
DISCUSIÓN
3.1.
Po en ial Ze a
Los expe imen os de po encial de lujo ue on
lle ados a cabo con apones de Leac il de
con o mación de inida. No se ob u ie on di e encias
signi ica i as en e los alo es del po encial de lujo
(AaS)I=0 (1 es la co ien e eléc ica) pa a cada una
de las dos di ecciones de lujo en el apón. Así el
sis ema puede se conside ado como iso ópico. La
dependencia en e el po encial de lujo, (A@,),=,
,
en
unción de AP es lineal. Es o indica que el lujo de la
disolución de colo an e a a és del dia agma es
lamina en el ango de has a 12 cm de me cu io de
di e encias de p esión u ilizadas.
Pa a ob ene los po enciales ze a a pa i de
los modelos de haces de capila es, hemos
ep esen ado los da os expe imen ales del po encial
de lujo en la o ma: [(A@),=, IAP) (CIR)],
[(A@),=,
1
AP) (ClR)]0.4,
y
In [(A@),,/AP) (CIR)] en unción de
C,, según cada modelo, po el mé odo de ajus e lineal
de mínimos cuad ados. De la o denada en el o igen
de los e e idos ajus es hemos de e minado el
po encial ze a del sis ema pa a cada modelo. El
coe icien e de co elación de los e e idos ajus es
ue siemp e mayo de 0.98.
Los alo es del po encial ze a pa a Leac il
no a ado en unción de la concen ación de RBB-R
en disolución se ep esen a en la Figu a 1. Los
modelos de haces de capila es empleados en la
de e minación del po encial ze a del Leac il son los
modelos de Go ing y Mason, Bie e y Mason,
y
Chang y Robe son, espec i amen e, [ecuaciones
(1) a (3)]. El compo amien o cuali a i o del po encial
ze a es simila pa a los es modelos empleados
como puede obse a se en la Figu a 1.
FIGURA
1:
Dependencia del po encial ze a del
sis ema leac il no a ado1 Azul B illan e
de Remazol R en unción de la
concen ación de colo an e eac i o en
disolución pa a los di e en es modelos
de haces de capila es u ilizados en es e
abajo.
Todos los alo es del po encial ze a
(Figu a 1) son nega i os. El inc emen o obse ado
en
5
en dicha igu a pa a concen aciones de
colo an e comp endidas en e 104 M y
1
O5
M de
RBB-R en disolución puede a ibui se p obablemen e
a las in e acciones hid o óbicas en e la ib a y la
pa e hid o óbica del colo an e. En es e p oceso la
M.
EspinosaJiménez, A. On i e s-Omga
y
E. GimBnez-Ma l n
ABSORCI~N
DE UN COLORANTE REACTIVO SOBRE LEACRIL CON CLORURO DE N-CETlLPlRlDlNA
ca ga eléc ica en la in e ase aumen a debido a la
p esencia de g upos sul ona o en las moléculas del
c omó o o del colo an e abso bido sob e las ib as
de Leac il. Tales g upos es án ionizados y ienen
ca ga nega i a en su con igu ación. Es e
compo amien o ambién pod ía se explicado po
co ección inco ec a de la conduc ancia supe icial
en los modelos de haces de capila es usados pa a
la de e minación del po encial ze a del sis ema. Sin
emba go, en nues a opinión la p incipal con ibución
al compo amien o obse ado del po encial ze a en
el e e ido ango de concen ación del colo an e son
las mencionadas in e acciones hid o óbicas en e la
ib a y el colo an e eac i o u ilizado.
Pa a concen aciones de colo an e mayo es
que ap oximadamen e
1
M, p obablemen e las
eacciones químicas en e los g upos -NH2 y -NH
del colo an e y los g upos e minales sul ona o y
sul a o del Leac il, espec i amen e, pod ían se la
causa del dec ecimien o obse ado en el po encial
ze a en el mencionado ango de concen ación
(Fig.
1)
.
En es os p ocesos hay un bloqueo de los
g upos sul a o y sul ona o e minales de la ib a de
Leac il y po an o la ca ga nega i a de la ib a
disminuye y es o de e mina el consiguien e
dec ecimien o del po encial ze a del sis ema. No
p obablemen e, en e los g upos sul a o y sul ona o
e minales del leac il y los g upos -NH2 y -NH del
colo an e la causa de la abso ción c ecien e del
colo an e sob e la ib a que se inc emen a con la
empe a u a del sis ema.
Leacnl
ni sdo
con
lo4
M
de
N-m ilpi idins
120
60
Lwuil
no
Ea ndo
1
Ea
0,00001 0,0001 0.01
FIGURA
3:
Dependencia del po encial ze a pa a
leac il no a ado y a ado con N-
ce ilpi idina, en unción de la
concen ación de colo an e en
disolución, u ilizando el modelo de
Go ing y Mason.
obs an e, el dec ecimien o obse ado ambién es á
de e minado po una comp esión de la doble capa a Con el p opósi o de mejo a las condiciones
ales concen aciones de colo an e en la ase líquida. de in ado del Leac il con RBB-R, las ib as han
sido a adas con
1
O-3
M clo u o de N-ce ilpi idina
FIGURA
2:
Dependencia de la can idad de Azul
B illan e de Remazol R abso bido sob e
leac il no a ado, Am, en unción de la
concen ación de equilib io del
colo an e en disolución, a di e en es
empe a u as.
La Figu a
2
mues a la abso ción de RBB-R
sob e leac il no a ado, a di e en es empe a u as.
En es a igu a puede obse a se que la abso ción
es escasa pa a concen aciones meno es que
10"'
M
y
es a abso ción de colo an e sob e Leac il
aumen a no ablemen e pa a el mayo ango de
concen ación de RBB-R. También puede obse a se
que dicha abso ción es a o ecida po el inc emen o
de empe a u a del sis ema. Es e compo amien o
nos dice que son las eacciones químicas,
(N-CP-CI) a empe a u a cons an e de 3¡3
K
y
pos e io men e in adas con concen aciones
c ecien es de RBB-R a 293
K.
El compo amien o
del po encial ze a del sis ema es mos ado en la
Figu a 3, en unción de la concen ación de RBB-R
en disolución. El modelo usado pa a la de e minación
del po encial ze a en es e caso ha sido solamen e el
modelo lineal de Go ing y Mason, que da el mayo
coe icien e de co elación en odo el ango de
concen aciones usado. La Figu a 3 mues a que
odos los alo es ob enidos del po encial ze a son
nega i os y que los alo es de
<
son más ai os, en
odo el ango de concen ación, pa a el Leac il a ado
con N-CP-CI que pa a la ib a sin a a . Es o indica
p ime o que el po encial ze a es un pa áme o muy
álido pa a la ca ac e ización de los p ocesos que
ocu en en la in e ace
ib a/disolución de colo an e.
En la Figu a 3 el inc emen o del po encial ze a pa a
la ib a a ada, en e
1
O+
M
has a
5x1
O+
M
de
RBB-
R en disolución pod ía se explicado po el
inc emen o de las in e acciones hid o óbicas en e
la pa e hid o óbica del colo an e y las pa es
hid o óbicas del sis ema ib a/ ensioac i o,
p e iamen e abso bido sob e el Leac il en su
a amien o8).En ales p ocesos la ca ga nega i a del
Leac il aumen a debido a la p esencia de g upos
sul ona o en las moléculas del in e abso bido sob e
la ib a a ada, y es o p oduce el consiguien e
aumen o del po encial ze a en al ango de
concen ación de colo an e.
Pa a concen aciones de colo an e

M.
EspinosaJimdnaz,
A.
On hs-O ega
y
E.
G inbnez-Mi n
ABSORCl6N DE UN COLORANTE REACTlVO SOBRE LEACRIL CON CLORURO
DE
N-CE lLPlRIDINA
comp endidas en e
1
O-5
M
has a
1
O-2
M de colo an e
en disolución las in e acciones elec os á icas en e
el g upo N+ del anillo de la pi idina del clo u o de
ce ilpi idina p e iamen e abso bido po la ib a en el
a amien o y los g upos sul ona o del colo an e
p oducen el dec ecimien o del po encial ze a,
obse ado a las mayo es concen aciones de
colo an e en la ase líquida. También las eacciones
químicas en e los g upos sul ona o
y
sul a o
e minales del leac il
y
los g upos -NH2 and -NH del
RBB-R p oducen el dec ecimien o obse ado en
5.
Los alo es del po encial ze a pa a las ib as a adas
son siemp e mayo es que los e e idos alo es pa a
ib as deLeac il sin a a debido a la mayo abso ción
del colo an e sob e la ib a a ada debido a los
e e idos mecanismos de in e acción en e la ib a
a ada con el ensioac i o, y el colo an e.
FIGURA
4:
Dependencia de la can idad de Azul
B illan e de Re nazol R abso bida sob e
leac il a ado con
1
O-3
M de clo u o de
N-ce ilpi idina, Am, en unción de la
concen ación de equilib io del
colo an e en disolución, a di e en es
empe a u as.
La Figu a
4
mues a la can idad de colo an e
abso bido sob e la ib a a ada a di e en es
empe a u as en unción de la concen ación de
equilib io del colo an e eac i o en disolución. Todos
los alo es de
Am,
pa a leac il a ado, en odos los
casos son mayo es que los e e idos alo es pa a
leac il no a ado (compá ense los alo es de Am en
las Figu as
2
y
4).
Es o demues a que el a amien o
del leac il con el clo u o de N-ce ilpi idina a o ece
la abso ción del colo an e eac i o sob e la ib a
a ada.
3.2.
Ciné icas
de
abso ción
Las iso e mas de abso ción en unción del
iempo, pa a la abso ción del colo an e eac i o,
RBB-R, sob e Leac il no a ado, pueden obse a se
en la Figu a
5,
elacionando la can idad o al de
colo an e en la ib a en el iempo , M,
,
en unción
del iempo de abso ción, . La concen ación inicial
del colo an e en disolución es 1
O4
M
y dichas
iso e mas se han ob enido a di e en es empe a u as
de abso ción. El inc emen o de la can idad de
colo an e eac i o abso bido sob e Leac il no a ado
a empe a u as c ecien es mues a que la abso ción
del colo an e iene luga median e enlaces químicos
ue es. Es o demues a nue amen e que son las
eacciones químicas en e los g upos sul a o y
sul ona o e minales de la ib a, y los g upos -NH2 y
-NH del c omó o o del colo an e, p obablemen e, las
que p oducen el inc emen o de la abso ción al
aumen a la empe a u a. Po o a pa e, la o ma
de las iso e mas ob enidas en la Figu a
5
sugie e
que la eacción química es de p ime o den23).
o?.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,-J
O
200
400
800
800
1000 1200 14W 16W 1800 2000
iempo
(minu os)
FIGURA
5:
lso e mas de abso ción en unción del
iempo pa a el p oceso de abso ciónde
azul B illan e de Remazol
R
sob e
leac il no a ado,
U
di e en es
empe a u as.
La cons an e ciné ica del colo an e, en es e
abajo RBB-R,sob e Leac il puede se ob enida
median e un ajus e de los da os expe imen ales a
una ecuación empí ica de la cu a de abso ción. Una
de las ecuaciones más empleadas es la elación
exponencial dada po
n:
donde
k
es la cons an e ciné ica empí ica, y los o os
símbolos ya se han explicado. Los da os
expe imen ales en la o ma, In
[
11
(
1
-
M,
/M,
)
]
en
unción de , ue on ajus ados a la ecuación (1) po
el mé odo lineal de mínimos cuad ados, siendo el
coe icien e de co elación ob enido en odos los
casos más al o que
0.98.
Los alo es de la cons an e
ciné ica empí ica ue on ob enidos de los ci ados
ajus es.
El iempo medio de in ado, ,,
,
es el iempo
eque ido po la ib a pa a oma la mi ad del
colo an e abso bido en el equilib io. Es e iempo es
a menudo u ilizado como una medida de la elocidad
y ni el del in ado y es dado po
").
M.
EspinosaJidmz, A. On ~e os-O iqa
y
E. Giménel-Ma n
ABSORCI~N DE UN COLORANTE REACTIVO SOBRE LEACRIL CON CLORURO DE N-CETILPIRIDINA
TABLA
1
Dependencia de la cons an e ciné ica, k, iempo medio de abso ción l,2, can idad de colo an e RBB-R abso bido
sob e leac il
M,,
en el equilib io, y coe icien es de di usión, D, con la a iación de la empe a u a, en el p oceso
de abso ción de Azul B illan e de Remazol R sob e Leac il no a ado. Concen ación inicial de colo an e
1
O-4
M.
Los alo es de k y ,, se dan en la Tabla
1
a
las di e en es empe a u as empleadas en la
abso ción. La cons an e ciné ica empí ica, k,
disminuye con la empe a u a en nues as
condiciones expe imen ales.
Los da os ob enidos pa a la cons an e
ciné ica empí ica, k, ue on ajus ados a una ecuación
del ipo de A henius:
E
&
k=A e
R1
(3)
La Figu a
6
mues a la dependencia In k en
unción de
1/T,
a pa i de la cual se de e mina la
ene gía de ac i ación del p oceso de abso ción del
colo an e eac i o sobe la ib a no a ada, siendo
E
=
58.90
kJ/mol. Es e alo indica que los enlaces
químicos ue es son los que gobie nan el p oceso
de abso ción del colo an e sob e la ib a.
FIGURA
6:
Rep esen ación de In
k
en unción de
1/T
de acue do con la Ec.
(3).
Po o o lado, cuando la ecuación de Fick se
aplica a la di usión en una ib a cilínd ica, la masa
adso bida depende del iempo , pa a iempos co os
de eacción y concen ación de colo an e sob e la
ib a cons an e, de acue do con la ecua~ión~~,~~).
donde D es el coe icien e apa en e de di usión del
colo an e en la ib a
y
"a" es el adio de la misma
que en nues o caso es
1.5~1
O-3
cm. Po ajus e de
los esul ados expe imen ales de la Figu a
5
en la
o ma
M,/
M,
en unción de ln, po medio del mé odo
lineal de minimos cuad ados, hemos ob enido los
alo es del coe icien e de di usión apa en e D, a las
di e en es empe a u as de abso ción, siendo el
coe icien e de co elación de los ci ados ajus es de
0.98.
Los alo es de D ob enidos son mos ados
ambién en la Tabla
1.
Es necesa io comen a que la
ecuación
(4)
es es ic amen e álida pa a un baño
in ini o o ambién pa a condiciones de abajo que
impliquen concen ación supe icial cons an e de
abso ba o. Ninguna de ales condiciones se cumple
es ic amen e en nues as condiciones
expe imen ales. Po an o los alo es ob enidos de
D han de oma se como ó denes de magni ud pa a
el coe icien e de di usión apa en e del RBB-R en
Leac il. Como puede obse a se en la Tabla
1,
el
coe icien e de di usión apa en e del colo an e
RBB-R en Leac il aumen a con el inc emen o de la
empe a u a del sis ema.
La ene gía de ac i ación del p oceso de
di usión del colo an e RBB-R en Leac il, E*, puede
se calculada de la pendien e de la elación lineal
ob enida ep esen ando In D en unción de
1/T,
siendo
T
la empe a u a del p oceso, usando la
ecuación
(5),
ya que la di usión es un p oceso
ac i ado del ipo de A heni~s~~.~~)
.
donde D
es
el coe icien e de di usión a la empe a u a
T, y Do un ac o p eexponencial. Ajus ando In D en
unción de 1/T, hemos ob enido la ene gía de
ac i ación del p oceso de di usión del colo an e RBB-
R
en ib a de Leac il, siendo E*
=
55.71
kJ/mol.
Nó ese que es e alo es simila al alo de la ene gía
M.
Esp nosaJ~ménez, A. On ~ems-O ega
y
E. G~mBnez-Ma n
ABSORCl6N DE UN COLORANTE REACnVO SOBRE LEACRIL CON CLORURO DE N-CEnLPIRIDINA
de ac i ación calculado p e iamen e pa a el p oceso a ada y el colo an e eac i o, haciendo que és e se
de abso ción del colo an e RBB-R sob e Leac il, Ec. abso ba an o más cuan o mayo es la empe a u a
(3). del sis ema.
En la Figu a 7, hemos ep esen ado las
iso e mas en unción del iempo, ob enidas pa a el
p oceso de abso ción de RBB-R sob e Leac il a ado
con M de clo u o de N-ce ilpi idina y
pos e io men e in ado con ID4
M
de RBB-R, a
di e en es empe a u as de abso ción. El inc emen o
de la can idad de in e abso bido sob e la ib a a ada
a medida que c ece la empe a u a (Fig. 7) sugie e
que la abso ción iene luga median e enlaces
químicos ue es. Po o a pa e, las can idades
abso bidas mos adas en es a igu a son mayo es,
en odos los casos, que sus co espondien es alo es
de abso ción del colo an e sob e leac il no a ado
O
200
4~)
800
800
1000
1200
1400
1600
18~)
2000
uw
(Fig. 5). Es e hecho demues a nue amen e que la
iempo
(minu os)
abso ción p e ia del ensioac i o clo u o de N-
ce ilpi idina sob e la ib a a o ece la pos e io
FIGURA
7: Ico e mas de abso ción en unción del
abso ción del colo an e eac i o ci ado. Es e iempo, pa a el p oceso de abso ción
compo amien o puede se explicado po las de Azul B illan e de Remazol R sob e
in e acciones elec os á icas en e el g upo N+ del leac il a ado con 10"
M
de clo u o de
anillo de la pi idina del ensioac i o ijado p e iamen e N-ce ilpi idina, a di e en es em-
y
los g upos sul ona o del colo an e eac i o, y pe a u as.
admi iendo ans e encia de ca ga con el g upo
pi idina2n. También las in e acciones hid o óbicas Siguiendo un camino análogo al explicado
en e el su ac an e abso bido p e iamen e y la pa e p e iamen e, usando las ecuaciones desde la (1)
hid o óbica del in e eac i o a o ece la abso ción has a la (4), espec i amen e, hemos ob enido la
del colo an e. Po o a pa e, las mencionadas cons an e ciné ica empí ica, k, el iempo medio de
eacciones químicas en e los g upos e minales abso ción, ,,,, la ene gía de ac i ación,
E,
del
sul ona o y sul a o de la ib a y los g upos -NH2 y
-
p oceso de abso ción
y
el coe icien e de di usión D
NH del colo an e p oducen ambién un inc emen o pa a el caso de la ib a de Leac ii a ada con clo u o
de la abso ción del colo an e eac i o sob e la ib a de N-ce ilpi idina y pos e io men e in ada con RBB-
p e iamen e a ada con el ensioac i o. Todos es os R, usando los da os expe imen ales de la Figu a
7.
ac o es inc emen an las in e acciones en e la ib a
TABLA
2
Dependencia de la cons an e ciné ica, k, iempo medio de abso ción ,,, can idad de colo an e RBB-R
abso bido sob e leac il a ado con
la3
M
de clo u o de N-ce ilpi idina,
M
,
en el equilibi io,
y
coe icien es de
di usión,
D,
con la a iación de la empe a u a, en el p oceso de abso 3n de Azul B illan e de Re nazol R
sob e leac il a ado con el ensioac i o ci ado. Concen ación inicial de colo an e 104
M.
En la Tabla 2 hemos mos ado odos es os que gobie nan el p oceso son aho a más ue es que
alo es pa a el e e ido p oceso de abso ción a las en el p oceso an e io , donde la ene gía de ac i ación
di e en es empe a u as in es igadas. La ene gía de esul ó se de 58.90 kJ/mol. Todo ello indica que la
ac i ación del e e ido p oceso de abso ción ha abso ción p e ia del ensioac i o clo u o de N-
esul ado se
E=
84.21 kJ/mol. Es e alo indica que ce ilpi idina sob e Leac il a o ece la pos e io
el p oceso de abso ción en es e caso es más abso ción del colo an e eac i o Azul B illan e de
ene gé ico que la abso ción del colo an e ci ado Remazol R sob e la ci ada ib a ex il.
sob e la ib a de Leac il no a ada, y que los enlaces
T(K)
293
308
313
lo l03( nin-l)
18.62
2.75
2.25
ln
( nin)
37.23
252.05
308.06
M, n nol/kg
1.12
2.32
3.87
D(c nZ/s)
3.08~10"~
4.41~1
O-l1
4.28~1
O-l1
M.
EspinosaJi nBnez, A. On h us-Ol ega y
E.
Gi nBnez-Ma /n
AESORCI~N DE UN COLORANTE REACTIVO SOBRE LéACRIL CON CLORURO DE N-CETILPIRIDINA
3.3.
Te modinámica
Nues o p incipal p opósi o en es e abajo
es mejo a la abso ción de un colo an e eac i o
sob e leac il, a ando p e iamen e la ib a con clo u o
de N-ce ilpi idina. Es e hecho puede demos a se
compa ando las Figu as
2
y
4.
Po an o el es udio
e modinámico p esen a mayo in e és en el
a amien o p e io de la ib a con el ensioac i o y su
pos e io in ado con el colo an e eac i o. De aquí
que el es udio e modinámico solamen e lo hemos
p esen ado en el abajo pa a es e caso que es el
más in e esan e.
De las iso e mas expe imen ales de la
Figu a
4
hemos ob enido el cambio de la ene gía
lib e s anda d AGoab (s anda d a ini y), en el p oceso
de in ado de leac il con RBB-R a ando p e iamen e
la ib a con 10" M de clo u o de N-ce ilpi idina. Pa a
ello hemos empleado la ecuación siguien e:
(AGoa,),
=
-RT In [(MeqN)IC] (6)
siendo T la empe a u a del p oceso de abso ción y
donde se ha supues o que las disoluciones se
compo an idealmen e, y el coe icien e de pa ición
del in e en e la ib a
y
el olumen en equilib ium es:
donde
V
es el é mino de olumen. Calculando la
ene gia lib e del p oceso de abso ción con la
Ecuación
(6),
se supone que el es ado s anda d pa a
el in e en la ib a a ada, es el ex apolado a 1 mol
po li o de ac i idad.
La Figu a 8 mues a los cambios de la
ene gía lib e s anda d del p oceso de abso ción
p e iamen e mencionado en unción de
M,,
a las
es empe a u as conside adas en es e abajo,
usando el alo de 1 dm3/kg como é mino de
olumen del p ocesos.24).
FIGURA8: Dependencia de la ene gía lib e
s anda d de abso ción, AGabO
,
en
unción de la can idad abso bida de
colo an e eac i o, Me,, sob e leac il
a ado con
M
de clo u o de N-
ce ilpi idina.
Los alo es nega i os de AGO, aumen an al
aumen a la empe a u a del p oceso, siendo del
o den de -16 kJImol has a -1
1
kJImol a las más al as
empe a u as in es igadas. Es os esul ados es án
~
de acue do con los enlaces químicos que gobie nan
el p oceso de abso ción. Dos zonas pueden se
obse adas en las cu as de la Figu a 8. P ime o un
ue e inc emen o de AGoab aumen an al aumen a
!
el con enido de colo an e en la ib a, seguido de una
zona donde la ene gía lib e s anda d es casi
cons an e. La dependencia inicial de AGO, con Meq
puede se explicada, p obablemen e, po la
he e ogeneidad ene gé ica del Leac il: a bajas
densidades de ecub imien o, las moléculas se
abso ben sob e los si ios más ene gé icos; pa a al as
concen aciones o alo es mayo es de
M,,,
las
moléculas de colo an e pod ían ocupa los si ios
menos ene gé icos. Es o explica las endencias de
las cu as AGO, en unción de M,
,
obse adas en
la Fig. 8. De hecho, la cons ancia de la ene gía lib e
s anda d pa a los alo es más al os de Meq, es ípica
de adso ción en mul icapas donde las in e acciones
adso ba o-adso ba o se hacen signi ica i as. El
inc emen o de AGO+ al inc emen a la empe a u a
sugie e una al a a inidad de la ib a a ada con el
ensioac i o, po el colo an e eac i o. Todas es as
obse aciones a alan la exis encia de enlaces
químicos ue es en e la ib a a ada y el colo an e
eac i o, de acue do con las eacciones químicas
ya ci adas en e los g upos eac i os de la ib a
y
el
colo an e.
Usando las iso e mas expe imen ales de la
Figu a
4,
el calo mola pa cial de RBB-R en el
p oceso de abso ción del in e sob e el Leac il
a ado, puede se ob enido po medio de la ecuación
ipo de Clausius-Clapey on:
O
d InC
La o ma in eg ada de la ecuación (8) es:
o
R(lnC2- InC,
)
AH*= 11
---
(9)
T2
TI
Se supone aquí que el calo de dilución es
desp eciable en compa ación con el calo o al del
p oceso, es deci , se supone mezcla ideal. Los
esul ados son p esen ados en la Figu a 9, en la
o ma de AHO, en unción de M,
,
pa a di e en es
in e alos de empe a u a. cuando el con enido de
colo an e aumen a al inc emen a la empe a u a, el
calo isos é ico de abso ción es posi i o en el ango
de M, de has a 160 mmol 1 kg. Es o mues a que el
p oceso de abso ción de RBB-R sob e leac il a ado
es endo é mico. Los ela i amen e al os alo es
es imados pa a AHoab (has a
70
kJ/mol) es án de
acue do con nues as hipó esis de que la abso ción
es á egida po enlaces químicos ue es en e la ib a
a ada y el colo an e eac i o. Sin emba go, a las