Presentacin de PowerPoint

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FISICOQUIMICA 2005
Clase Teórica 19
Fisicoquímica de interfases I
Bibliografía Química Física, P Atkins, Ed.
Omega, 1998, Cap. 23 Fisicoquímica, DW Ball,
Ed. Thomson, 2004, Cap. 22 Fisicoquímica, W.
Moore, Ed. Prentice Hall, 1986, Cap. 18
Physicochemical Principles of Pharmacy, A
Florence D Attwood, Ed. MacMillan 1998,
Cap. 6
Dr. Silvia Alvarez salvarez_at_ffyb.uba.a
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TEMARIO

• Concepto de Tensión Superficial
• Tensión Superficial y Solutos
• Monocapas de Adsorción y Ecuación de Adsorción
  de Gibbs
• Micelas y CMC
• Monocapas de Extensión y Presión Superficial
• Aplicaciones Liposomas y Membranas Biológicas

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TEMARIO

• Concepto de Tensión Superficial
• Tensión Superficial y Solutos
• Monocapas de Adsorción y Ecuación de Adsorción
  de Gibbs
• Micelas y CMC
• Monocapas de Extensión y Presión Superficial
• Aplicaciones Liposomas y Membranas Biológicas

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TENSION SUPERFICIAL
dG -SdT VdP ? dA
dG dw ? dA
? ( dG/ dA)P,T
?G w ? ?A
La superficie contraída es el estado con mínimo G
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Tensión Superficial y Solutos (1)
Efecto de Solutos sobre la Tensión Superficial
6
Tensión Superficial y Solutos (2)
SOLUTOS TIPO I
Solutos que son excluídos de la interfase
Aumentan ?
gt
soluto solvente Na/H2O (40 kJ/mol)
solvente solvente H2O /H2O (20 kJ/mol)
7
Tensión Superficial y Solutos (3)
SOLUTOS TIPO II
Solutos que se concentran en la interfase
Disminuyen ?
lt
soluto solvente CH2 /H2O (10 kJ/mol)
solvente solvente H2O /H2O (20 kJ/mol)
II alcoholes y ácidos grasos IIa jabones y
detergentes
Ejemplos
8
Tensión superficial de fluídos biológicos
? (mN m-1)
Suero 57-58 Líqui
do céfalo-raquídeo 62-65 Bilis 48
Líquido espermático 52-59 Humor
acuoso 60 Orina 70-72 H2O 75
La disminución de g en fluídos biológicos
(respecto de agua) es comparable al efecto de
1-10 mM SDS. El efecto está dado por ácidos
grasos, prostaglandinas, sales biliares, que
favorecen el movimiento hidrodinámico de los
fluídos
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Disminución de la tensión superficial del H2O por
un detergente
http//chemmovies.unl.edu/Chemistry/DoChem/DoChem0
68.html
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TEMARIO

• Concepto de Tensión Superficial
• Tensión Superficial y Solutos
• Monocapas de Adsorción y Ecuación de Adsorción
  de Gibbs
• Micelas y CMC
• Monocapas de Extensión y Presión Superficial
• Aplicaciones Liposomas y Membranas Biológicas

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Monocapa de Adsorción
Los surfactantes disueltos en agua se acumulan en
la superficie y forman una monocapa o película.

• Determinación experimental
• Separación de capas superficiales con cuchillas
  de micrótomo
• Marcación del soluto con isótopo radiactivo
• Ecuación de Gibbs (1895).

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Exceso Interfacial ( ?i ) (Gibbs - 1895)
S
Composición especial
soluto i
n moles de i en la interfase (s) en exceso A
área de interfase
13
Conceptos para exceso interfacial
La generación de superficie por el soluto,
requiere un trabajo
dw - A . d? La adsorción del soluto a la
superficie genera una disminución dG dG
n2 . d?2
14
Isoterma de Adsorción de Gibbs (1)
-A .d? n2 . d?2
d? n2/A. d?2
?2 n2/A
d ? - ?2 . d?2
15
Isoterma de Adsorción de Gibbs (2)

16
Isoterma de Adsorción de Gibbs (3)
17
Isoterma de Adsorción de Gibbs (4)
El valor de d g /dc se obtiene experimentalmente
18
Isoterma de Adsorción de Gibbs (5)
Exceso Interfacial y concentración de Soluto
19
Aplicación definitoria del concepto de potencial
químico (m)

• Isoterma de adsorción de Gibbs
• Potencial electroquímico del H en la teoría
  quimiosmótica
• Definición de la atmósfera iónica (Teoría de
  Debye- Hückel)

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TEMARIO

• Concepto de Tensión Superficial
• Tensión Superficial y Solutos
• Monocapas de Adsorción y Ecuación de Adsorción
  de Gibbs
• Micelas y CMC
• Monocapas de Extensión y Presión Superficial
• Aplicaciones Liposomas y Membranas Biológicas

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Anfípatas (1)
Poseen dominios hidrofóbicos e hidrofílicos en su
estructura

Dominio hidrofóbico cadena hidrocarbonada (no
tiene afinidad por el agua)
Dominio hidrofílico grupo polar (fuerte
afinidad por el agua)
1 carga Acido graso
2 cargas Fosfolípidos
22
Anfípatas (2)

Se asocian para formar agregados macromoleculares
Modelos de membranas biológicas
Monocapas Bicapas y Liposomas
Monocapas y Micelas
Formas farmacéuticas
Importancia fisiológica
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Formación de Micelas (1)
Anfípatas

• A baja concentración (50-100 uM) producen una
  marcada disminución de la tensión superficial)

• A mayor concentración (1-5 mM) forman en la
  solución estructuras relativamente estables,
  llamadas micelas.

www.micelle.com
www.ilpi.com
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Formación de Micelas (2)
?H 1-2 kJ/mol ?S 140 J/ K
mol ?G ?H - T ?S - 40,2 kJ/mol a 298 K
4 96
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Formación de Micelas (3) Clatrato
www.chemsoc.org
www.brookscole.com/chemistry_d/templates
26
Formación de Micelas (4)
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Simulación dinámica molecular de una micela de
SDS
(J. Phys. Chem., 99, 1846, 1995)
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TEMARIO

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• Tensión Superficial y Solutos
• Monocapas de Adsorción y Ecuación de Adsorción
  de Gibbs
• Micelas y CMC
• Monocapas de Extensión y Presión Superficial
• Aplicaciones Liposomas y Membranas Biológicas