Método de la temperatura límite: una alternativa para caracterizar microemulsiones inversas que incorporen un cosurfactante

Abstract

Las microemulsiones inversas (w/o) son dispersiones líquidas formadas de nanogotas de agua dispersas en una fase oleica, estabilizadas por la acción de un surfactante y un cosurfactante. El método de dilución o Titulación de Schulman (MTS) es una técnica empleada frecuentemente en la caracterización de estos sistemas. Mediante esta técnica se experimentan, cíclicamente y a temperatura constante, las transiciones de claro a turbio (al titular la fase oleica) y de turbio a claro (al titular el cosurfactante), las cuales indican que la microemulsión se ha desestabilizado y estabilizado, respectivamente. Con las cantidades registradas de cosurfactante y fase oleica tituladas en cada ciclo, se estima la distribución del cosurfactante dentro de la microemulsión (fase oleica, interfase agua/aceite y núcleo de las nanogotas); al realizar el método a diferentes temperaturas, se estiman, además, los cambios de energía libre de Gibbs, entalpía y entropía del proceso de transferencia del cosurfactante del aceite a la interfase agua/aceite. Si bien es cierto que la técnica es sencilla y, sin embargo, genera información que ha sido validada con otras técnicas, se debe tener cuidado en la determinación de las transiciones turbio-claro para generar información confiable. Como parte de este trabajo de tesis, se desarrolló un equipo que, gracias a su diseño, identifica de manera precisa las transiciones turbio-claro durante la estabilización y desestabilización de una microemulsión w/o. Dentro del diseño del equipo se incluyen un sensor de iluminancia y uno de temperatura, un diodo láser y un baño de agua con control de temperatura, entre otros componentes. Se realizaron experimentos empleando el método clásico, MTS, con microemulsiones w/o formadas con el sistema CTAB/ Hexano/ Pentanol/ Agua a diferentes temperaturas. Las transiciones turbio-claro fueron validadas con mediciones de iluminancia: a través de la microemulsión, la luz emitida por el diodo láser fue captada por el sensor de iluminancia y la respuesta de éste fue trazada en tiempo real. Los resultados obtenidos estuvieron en concordancia con los reportados en otros trabajos previos. Por otro lado, se desarrolló una técnica que emula los ciclos de estabilización/desestabilización del método MTS. Esta técnica fue nombrada como el Método de la Temperatura Límite (MTL). Dicho método emplea cambios de temperatura como agente para estabilizar/desestabilizar una microemulsión w/o. El método MTL puede desarrollarse por dos rutas: i) agregar aceite para desestabilizar la microemulsión y reestabilizarla variando la temperatura; ii) variar la temperatura para desestabilizar la microemulsión y reestabilizarla agregando cosurfactante. Cuando el método MTL se lleva a cabo con diferentes concentraciones de cosurfactante o aceite (según la ruta del método utilizada), es posible estimar, a partir de los aspectos matemáticos del método MTS, la misma información obtenida con dicho método. Por otro lado, el método desarrollado tiene algunas ventajas sobre el método clásico, por ejemplo: disminuye la cantidad de residuos al eliminar un componente titulante y ofrece información termodinámica cualitativa referente a los procesos de estabilización y desestabilización de la microemulsión, entre otras. El método MTL fue implementado en la caracterización del mismo sistema estudiado con el método MTS; los resultados obtenidos por ambos métodos fueron comparados, de lo que se concluye que el método MTL es una técnica alternativa para la caracterización de microemulsiones w/o que incorporen un cosurfactante.