Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas

Centro de Estudios Interdisciplinarios de la Física

Laboratorio de Fisicoquímica de Coloides

Influencia de la deformabilidad de las gotas en la estabilidad de

las emulsiones decano/aguaPaola Osorio1, Germán Urbina-Villalba2.

1Departamento de Química, Facultad de Ciencias,Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela.2Laboratorio de Fisicoquímica de Coloides,

Centro de Estudios Interdisciplinarios de la Física, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, Miranda, Venezuela.

E-mails: paomanuela@gmail.com, guv@ivic.gob.ve.

Simulaciones de Estabilidad de Emulsiones de gotas deformables y no-deformables fueron utilizadas para justificar el cambio en el número de agregados como función del tiempo mostrado por las

emulsiones de (decano+CCl4)/agua estabilizadas con Di-octil-sulfosuccinato de Sodio (DOSS) u Oleato de Sodio (NaOl). Se encontró que los resultados de las simulaciones dependen sensiblemente

del valor del módulo de Curvatura (B0) de la monocapa de surfactante. Los datos experimentales de las emulsiones de DOSS y NaOl sólo pueden ser exactamente reproducidos si se supone la

ocurrencia de gotas deformables en ambos casos, y una variación significativa de B0 como función de la concentración de sal [NaCl]. De otra manera sólo se encuentra una concordancia razonable.

Introducción

Hofman y Stein [1] estudiaron la desestabilización de las emulsiones de decano en agua

(O/W), utilizando como surfactantes DOSS y NaOl, en distintas concentraciones. Los

sistemas fueron expuestos a diferentes concentraciones de NaCl. La estabilidad de los

mismos fue determinada siguiendo la variación del número de agregados en función del

tiempo [2]. Se encontró que las emulsiones estabilizadas con DOSS, son menos estables

que aquellas estabilizadas con NaOl, lo cual fue atribuido a la deformabilidad de sus

gotas.

El referido comportamiento se estudió empleando el programa de Simulación de

Estabilidad de Emulsiones (SEE), desarrollado en el Laboratorio de Fisicoquímica de

Coloides del IVIC. Este emplea un algoritmo basado en los principios de Dinámica

Browniana para evaluar el comportamiento de gotas deformables y no deformables en

emulsiones [3], bajo la siguiente Ec. de movimiento:

(1)

La diferencia entre gotas deformables y no deformables, estriba en la forma de calcular la

constante de difusión y las fuerzas intergota. En el caso de gotas deformables se

consideró el modelo de esferas truncadas desarrollado por Danov [4], en donde la

difusión está dada por:

(2)

Para esta geometría los potenciales de interacción difieren de los típicos potenciales

DLVO, siendo función del radio de la película de líquido plano-paralela que se forma

entre las gotas, y de la distancia inicial de deformación. Se añaden a éstas contribuciones,

el aumento de energía por incremento del área interfacial de las gotas, y la energía de

curvatura de la monocapa de surfactante adsorbida, la cual depende del módulo de

curvatura:

(3)

REFERENCIAS

[1] HOFMAN, J. A. M. H; STEIN, H. N J. Colloid Interface Sci, 147, 508-516 (1991).[2] von SMOLUCHOWSKI. Z Phys Chem, 92, 129-168 (1917)[3] URBINA-VILLALBA, G. Int. J. Mol. Sci.,10, 761-804 (2009)

Metodología

Utilizando los datos experimentales reportados en la referencia [1], se determinaron los

potenciales de interacción de gotas deformables y no-deformables, los cuales se ilustran en

las figuras 1 y 2

Se determinaron los valores de kflenta para gotas deformables y no-deformables, mediante

cálculos de muchas partículas y simulaciones de dobletes.

Fig. 1 Potenciales de Interacción de gotas

esféricas ([DOSS] = 0,42mM)Fig.2 Potenciales de Interacción de gotas

deformables

Resultados

Conclusiones

1) La forma cualitativa de las curvas de kflenta vs. [NaCl] correspondiente a los sistemas

estabilizados con Oleato de Sodio a concentraciones de 1.0mM y 0.5mM puede reproducirse

empleando gotas no deformables.

2) El ajuste cuantitativo con el experimento requiere la implementación del algoritmo de gotas

deformables tanto para NaOl como para DOSS, conjuntamente con una variación significativa

de B0 en función de la concentración de sal.

3) El programa SEE desarrollado por el IVIC, permite reproducir la data experimental con

exactitud empleando la aproximación de esferas truncadas [5].

Fig. 3 kflenta para las emulsiones estabilizadas con [NaOl]= 1,0 mM

Fig. 5: kflenta para las emulsiones estabilizadas con [NaOl]= 2,0mM

Fig. 4: kflenta para las emulsiones estabilizadas con [NaOl]= 0,5 mM

Fig. 6: kflenta para las emulsiones estabilizadas con [DOSS]= 0,42mM

Bending Constante (B0= 1.6 x 10-12 N):

Fig. 10 kflenta para las emulsiones estabilizadas con [DOSS]= 0,42mM variando B0

Fig. 9 kflenta para las emulsiones estabilizadas con [NaOl]= 2,0mM variando B0

Fig. 8 kflenta para las emulsiones estabilizadas con [NaOl]= 0,5mM variando B0

Fig. 7 kflenta para las emulsiones estabilizadas con [NaOl]= 2,0mM variando B0

Bending Variable (B0= (1 – 3) x 10-12 N):

[4] DANOV. K.D; IVANOV I.B; GURKOV T.D.; BORWANKAR R.P. J. Colloid Interface Sci., 167, 8-17 (1994)[5] OSORIO, P., URBINA-VILLALBA, G., J. Surfact. Deterg. doi: 10.1007/s11743-010-1238-z (2010)