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8/13/2019 Libro quimica y textiles.pdf

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TALLERES DE CIENCIAS

QUMICA Y COLOR EN LOS TEXTILES1.

ALQUEQUIERECELESTE

00 | 01TALLERES DE CIENCIASQUMICA Y COLOR EN LOS TEXTILES1.

EDITORIAL

ALQUEQ

UIERECELESTE

00 | 01

Antes de que te sumerjas en el mundo de la qumica, queremos

contarte que este libro se origin a partir del taller La qumi-

ca y el color en los textiles, a cargo de Marta Maier y Mara dos

Santos Afonso, que se lleva adelante en el marco del Progra-

ma Talleres de Ciencia organizado por la DOV-Exactas.

La idea de este programa es vincular a estudiantes de los lti-

mos aos de la escuela media con el campo de la ciencia y la

tecnologa en el mbito universitario, dandoles a conocer, en el

mbito real del quehacer cientfico, el mundo universitario y el

trabajo de los investigadores. Para eso, actualmente estamos

llevando a cabo siete talleres cuyos contenidos estn relacio-

nados con las distintas carreras que ofrece la Facultad; entreellas, la Licenciatura en Ciencias Qumicas.

La Qumica no es slo una asignatura de la escuela, o una tem-

tica presente en los laboratorios, sino que forma parte de toda

nuestra vida cotidiana: en lo que cocinamos, en la ropa que ves-

timos, en los materiales de los objetos que nos rodean. Es, ade-

ms, una disciplina que ofrece amplias posibilidades a quienes

quieran dedicarse tanto a la investigacin como a la tecnologa.

En particular, en los Talleres de Ciencia intentamos recrear

la manera en la que los cientficos trabajan habitualmente; es

decir, planteando problemas, ensayando hiptesis, cuestionan-

do resultados, experimentando. Y con este libro pretendemos

acercar y compartir la experiencia de asomarse a la realidad a

travs de la mirada de la ciencia.

CLAUDIA ZELZMAN | Direccin de Orientacin Vocacional |Facultad de Ciencias Exactas y Naturales - UBA


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MARA DOS SANTOS AFONSOLicenciada en Ciencias Qumicas de la Facultad en Ciencias Exac-

tas y Naturales de la Universida de Buenos Aires. Doctora en Qu-mica en la Universidad Nacional de La Plata. Desde 1992 es Profe-sora Adjunta regular con dedicacin exclusiva del Departamento deQumica Inorgnica, Analtica y Qumico-Fsica de la FCEN-UBA.Dirige un grupo de investigacin en Qumica de los Contaminantesde Aguas Naturales y Suelos.

MARTA MAIERLicenciada en Ciencias Qumicas en la Facultad de Ciencias Exac-tas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. Doctora enCiencias Qumicas en la FCEyN-UBA. Es Profesora Asociada(FCEyN, UBA) e Investigadora Independiente (CONICET) en el De-partamento de Qumica Orgnica (FCEyN, UBA). Sus temas de in-vestigacin comprenden el estudio de productos naturales marinosy el anlisis de materiales en objetos artsticos y arqueolgicos.

EL EDITOR // GABRIEL STEKOLSCHIKPeriodista, bioqumico y Master en Comunicacin Cientfica de laUniversidad Pompeu Fabra de Barcelona, Espaa. Integra el Cen-tro de Divulgacin Cientfica de la Facultad de Ciencias Exactas yNaturales de la Universidad de Buenos Aires y es docente de Pe-riodismo Cientfico y de Prctica Profesional de Radio de la Uni-versidad CAECE.


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QUVA

MOSA

HACER

EN

E

LLABORATORIO?

02 | 03

AL QUE QUIERECELESTE...A M ME GUSTA EL AZUL. SIN EMBARGO ELLA PREFIERE EL VERDE.

Estamos eligiendo pantalones, y no nos ponemos de acuerdosobre cul es el ms lindo.

Si todas las cosas tuvieran el mismo color, esta discusin no

existira. Sencillamente, porque no tendramos la posibilidad de

elegir. Y tal vez todo sera ms fcil pero, tambin, muy aburrido.

Quizs, entre otros motivos, haya sido para matar el aburri-

miento que el hombre siempre ha tenido necesidad de darle co-lor a las cosas.

De hecho, las primeras civilizaciones ya usaban colorantes na-

turales, extrados de plantas, animales y minerales, para colore-

ar el cuerpo, pintar utensilios y objetos religiosos, y teir la ropa.

En efecto, el teido es un arte muy antiguo, que se practicaba en

Egipto, Persia, China y la India hace miles de aos. Pero, lgica-

mente, en aquellos tiempos no se dispona de la variedad de co-lores con la que contamos actualmente. Hoy, por suerte, pode-

mos elegir entre distintas gamas, tonos, y matices, gracias al am-

plio desarrollo que han tenido, a partir del siglo XIX, la industria

de los colorantes y las tcnicas de teido. Y la principal respon-

sable de todo este embrollo a la hora de elegir el color de nues-

tras prendas no es nada ms ni nada menos queLA QUMICA!


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ALQUEQUIERECELESTE

QU VAMOS A HACEREN EL LABORATORIO?

Vamos a hacer lo que hacen habitualmente los investigadores

de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales: experimentos.Mediante la experimentacin, los cientficos intentan probar sus

hiptesis acerca de cmo funciona la naturaleza. Por ejemplo,

algunas de las personas que trabajan en qumica tratan de en-

tender de qu manera se protegen algunos seres vivos de la ac-

cin de ciertos virus. Comprender ese proceso podra llevar a

descubrir cules son las molculas involucradas en ese meca-

nismo de proteccin, y determinar la estructura qumica de lasmismas. Ello, a su vez, podra ser til en el futuro para produ-

cir medicamentos antivirales.

En nuestro caso, el objetivo de los experimentos que vamos a

realizar es tratar de establecer cul es la manera ms eficaz de

teir diferentes tipos de fibras textiles* naturales (algodn, la-

na, seda) y sintticas (polister, nylon), con un pigmento que ex-

traeremos de un insecto: la cochinilla.Pero como lo que buscamos es descubrir cul es el proceso de

teido ms eficaz para cada tipo de fibra, trabajaremos tambin

con ciertas sustancias que ayudan a fijar el color a la fibra, co-

nocidas con el nombre de mordientes*. Estos compuestos qu-

micos no slo ayudan al colorante a unirse a la tela sino que,

adems, influyen en la tonalidad del color. Por lo tanto, tambin

evaluaremos el efecto que producen diferentes mordientes sobrela coloracin de las fibras. Obtendremos, como resultado, dife-

rentes tonalidades de rojo como las que se observan en la figura.


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COLORANTE

SYMORDIENTES

04 | 05

En definitiva, extraeremos el pigmento de la cochinilla, y pre-

pararemos soluciones del colorante* y de los distintos mor-dientes, en diferentes concentraciones. Con ellas, probaremos

cul es la mejor manera de teir cada tipo de fibra textil.

Finalmente: Cmo mediremos la eficiencia del teido en cada

caso? Determinando cules de las telas que coloreamos son

las que menos destien, tanto en agua fra como en agua ca-

liente: a menor desteido, mayor eficiencia del proceso.

* COLORANTES |

SON SUSTANCIAS CAPACES DE TEIR LAS FIBRAS

TEXTILES. PARA QUE UN COLORANTE SEA TIL,

DEBE UNIRSE FUERTEMENTE A LA FIBRA, Y NO

DEBE PERDER SU COLOR POR LAVADO, O POR AC-

CIN DE LA LUZ.

* MORDIENTES |

FACILITAN LA FIJACIN DEL COLORANTE A LA FI-

BRA. ACTUALMENTE SE UTILIZAN SALES SOLU-

BLES DE METALES (COMO ALUMINIO, COBRE, HIE-

RRO Y ESTAO) COMO MORDIENTES. EL TIPO DE

METAL DETERMINA LA TONALIDAD DEL COLOR.

ADITIVOS |

SI BIEN NO SON PROPIAMENTE MORDIENTES,

AYUDAN A FIJAR EL COLOR. TAMBIN DAN SUA-

VIDAD Y BRILLO A LA FIBRA. ALGUNOS EJEM-PLOS: VINAGRE, SAL, LIMN, CREMOR TRTARO.

Lana teida concochinilla utilizan-do diferentes mor-dientes.

* FIBRAS TEXTILES |

SE PUEDEN CLASIFICAR EN SINTTICAS Y NA-

TURALES. AMBOS TIPOS DE FIBRAS SON POL-

MEROS, ES DECIR, MACROMOLCULAS FORMA-

DAS POR LA UNIN SUCESIVA DE MOLCULAS

PEQUEAS DENOMINADAS MONMEROS. LAS

FIBRAS SINTTICAS (POLISTER, NYLON) SE

OBTIENEN POR SNTESIS QUMICA (REACCINDE POLIMERIZACIN) A PARTIR DE MONME-

ROS SELECCIONADOS POR EL HOMBRE. LAS FI-

BRAS NATURALES DE ORIGEN VEGETAL (ALGO-

DN, LINO) ESTN COMPUESTAS POR CELULO-

SA, UN POLISACRIDO QUE PRODUCEN LAS

PLANTAS. EN TANTO QUE LAS FIBRAS NATURA-

LES DE ORIGEN ANIMAL (LANA, SEDA) ESTN

FORMADAS POR PROTENAS.


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QUVA

MOSA

HACER

EN

E

LLABORATORIO?

COLORANTES YMORDIENTES/// CARMIN O COCHINILLA

Es el colorante con el que trabajaremos, que se obtiene a par-

tir de los cuerpos desecados de las hembras del insecto Dacty-

lopius coccusCosta, popularmente conocido como cochinilla.

El valor de este colorante ya era conocido por los aztecas antes

de la conquista. All se lo llamaba nocheztli, que significa san-

gre de tunas, debido al color rojo del pigmento, y a que el in-

secto crece sobre las hojas de cierto gnero de cactus.Alrededor del ao 1525, los espaoles llevaron la cochinilla a

Europa, en donde reemplaz gradualmente a un colorante ro-

jo menos potente: el kermes. La gran demanda de la industria

textil para el teido* de telas, especialmente aqullas destina-

das a la vestimenta de eclesisticos y cortesanos, convirti en-

tonces a la cochinilla en la especie comercial ms valiosa, lue-

go del oro y la plata.El pigmento de color rojo intenso que produce este insecto es

el cido carmnico, una sustancia polar y, por lo tanto, soluble

en agua:

HO C2

CH3

HO

O OH

OH

OH OHOH

HO

O

O

CH OH2

Estructura qumicadel cido carmnico


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COLORANTE

SYMORDIENTES

06 | 07

El carmn o cochinilla tiene mayor afinidad por las fibras textiles

de origen animal, como la lana y la seda. Para teir fibras de ori-

gen vegetal (algodn, por ejemplo) se requiere de una mayor can-

tidad de colorante y de un proceso de teido ms prolongado.

* EL TEIDO |

EL TEIDO DE FIBRAS TEXTILES CON COLO-

RANTES SE REALIZA EN UNA SOLUCIN ACUO-

SA DENOMINADA LICOR O BAO DE TEIDO. EL

TEIDO VERDADERO SE PRODUCE SLO SI LA

COLORACIN ES RELATIVAMENTE PERMANEN-

TE, ES DECIR, SI NO ES REMOVIDA FCILMEN-

TE CON AGUA O CON LOS PROCEDIMIENTOS

NORMALES DE LAVADO. MS AN, EL COLOR

NO DEBE DESTEIRSE RPIDAMENTE POR EX-

POSICIN A LA LUZ. MUCHAS PLANTAS Y ANI-

MALES PRODUCEN COMPUESTOS COLOREA-

DOS, PERO SLO UN NMERO LIMITADO PUEDE

SER UTILIZADO PARA TEIR TEXTILES DEBIDO

A ESTAS RESTRICCIONES.

Cochinilla y cochi-nilla en mortero.

/// LOS MORDIENTES

El trmino mordiente es aplicado a cualquier sustancia de ori-

gen natural o sinttico que sirva para fijar el colorante a la fibra,

de manera uniforme y estable al contacto con la luz y el agua.

Antiguamente se empleaba para esa funcin a ciertos produc-

tos naturales como, por ejemplo, cenizas, hojas de palta, o cor-


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COLORANTE

SYMORDIENTES

/// CMO ACTA EL MORDIENTE?

Al colocarlo en el agua caliente, el mordiente se disuelve. En

ese proceso, la sal se disocia, y el metal queda como catin

metlico (in positivo). Entonces, el catin se une a la fibra tex-

til, y forma un complejo con la molcula de colorante.

El tipo de metal que forme parte del complejo determina la to-

nalidad del color. Es decir, para un mismo tipo de colorante y

fibra, el agregado de distintos mordientes producir diferentes

tonos o colores.

teza de nogal. Hoy en da se utilizan sales solubles de metales,

como aluminio, cobre, hierro y estao.

El mordentado de la fibra puede realizarse antes o despus del

teido, y generalmente comprende el agregado del mordiente

en agua caliente junto con la fibra.

Los mordientes se usan en poca cantidad, para no daar la fi-bra. Utilizados en exceso pueden dejarla rgida y spera.

Los mordientes tambin son utilizados para variar las tonali-

dades del color agregndolos en la parte final del teido.

ADVERTENCIA |

SI NO SE TOMAN LAS MEDIDAS ADECUADAS,EL USO DE ESTE TIPO DE COMPUESTOS LLEVA

A LA CONTAMINACIN DE LOS CURSOS DE AGUA

DEBIDO AL DESCARTE DE EFLUENTES QUE CON-TIENEN METALES PESADOS.


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+

A

B

C

D

Cu

Al

Fe

La secuencia de los grupos presentes en la superficie de la fibra es solo indicativa.

A: colorante unido a la fibra sin mordentarB, C y D:colorante unido a la fibra con mordentado de sales de Cu, Al, o Fe a travs de grupos carboxilo, sulfuro u oxihidrilo

grupo amino

molcula de colorantemostrando el grupo carbonilo.

grupo carboxilo grupo sulfuro acido

grupo oxihidrilo molcula de colorantemostrando el grupo hidroxilo



Q

U

ESE

L

COLOR?

08 | 09

ESQUEMA DEL PROCESO


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COLORANTE

SYMORDIENTES

QU ES EL COLOR?De qu hablamos cuando decimos que algo tiene color? El

color en s no existe, no es una caracterstica de los objetos. En

realidad, el color es una percepcin de nuestro sentido de la

vista. Es una sensacin que se produce en respuesta a la esti-mulacin de la retina, un tejido que se encuentra en la parte in-

terna del ojo, y que est conectado al nervio ptico.

Qu es lo que produce esa estimulacin que nos hace ver co-

lores? La energa de la luz.

/// LA LUZ ES ENERGA

La luz es radiacin electromagntica, es decir, es una combi-

nacin de campos elctricos y magnticos, que se propagan a

travs del espacio en forma de onda.

Al igual que cualquier otra onda, la radiacin electromagntica

puede ser caracterizada en trminos de su longitud de onda (dis-

tancia sucesiva entre dos ondas) y su amplitud (diferencia entre los

picos mximos y mnimos), tal y como se ilustra en la // FIGURA 1.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . .

...............

.............

..........

......

>

// FIGURA 1


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Q

U

ESE

L

COLOR?

A su vez, las ondas electromagnticas tienen una frecuencia de

oscilacin (nmero de ondas por unidad de tiempo), como se

ilustra en la // FIGURA 2.

Como podemos deducir de los grficos anteriores, cuanto ma-yor es la longitud de onda (), menor es la frecuencia (). Es de-

cir, la relacin entre ambas magnitudes es inversamente pro-

porcional, de acuerdo con la siguiente ecuacin:

Por otra parte, la energa (E) de la radiacin electromagntica

es directamente proporcional a su frecuencia (a mayor fre-

cuencia, mayor energa, y viceversa):

10 | 11

Altasfrecuencias

+

Bajasfrecuencias

-

c= V ELOC ID AD D E L A LU Z. ES UN VALO R CONSTANTE(APROXIMADAMENTE 300.000 KM/S)

= c (1)

// FIGURA 2

h= CONSTANTE DE PLANCK (6,6260755 X10 -34 J.s)(J:Jouse)

=h (2)


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Q

UESEL

COLOR?

De (1) y (2) deducimos que:

Por lo tanto, cuanto mayor longitud de onda tenga una radia-

cin electromagntica, menor ser su energa, y viceversa: amenor longitud de onda, mayor energa.

De esta manera, los diferentes tipos de radiacin electromag-

ntica conforman lo que se ha denominado espectro electro-

magntico.

Como se observa en el esquema del especto electromagntico,

nuestro sistema visual apenas es capaz de detectar una pe-

quea parte del espectro electromagntico. As, la retina hu-

mana slo puede percibir ondas electromagnticas cuyas lon-

gitudes de onda estn, aproximadamente, entre los 400 y los

700 nm. En ese rango, el de la luz visible, estn comprendidos

los colores. Por ejemplo, el violeta tiene ondas de entre 380 y

436 nm de longitud, el azul de 436 a 495 nm el verde de 495 a

566 nm el amarillo de 566 a 589 nm el naranja de 589 a 627 nm

y el rojo de 627 a 770 nm.

La suma de todos los colores es lo que se conoce como luz

blanca. La separacin de la luz blanca en los colores que la con-

forman, que se observa, por ejemplo, durante el fenmeno del

arco iris, recibe el nombre de descomposicin de la luz blanca.

=hc


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Q

U

ESE

L

COLOR?

12 | 13

RayosGamma

Rayos X

Radiacinultravioleta

Luz visible

Radiacininfraroja

400 nm

700 nm

Microondas

Ondas de radio

MAYOR FRECUENCIA, Y MENOR LONGITUD DE

ONDA (MEDIDA EN NANOMETROS) UN NANOME-

TRO (NM) ES LA MILMILLONSIMA PARTE DE UN

METRO (10-9 M). UN MICROMETRO (m) ES LA

MILLONSIMA PARTE DE UN METRO (10-6 M).

ESPECTRO ELECTROMAGNTICO |

DE ARRIBA HACIA ABAJO, SE OBSERVAN LAS

ONDAS ELECTROMAGNTICAS EN ORDEN DE-

CRECIENTE DE ENERGA. LOS RAYOS GAMMA,

LOS MS ENERGTICOS, SON LOS QUE POSEEN


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Q

UESEL

COLOR?

/// SI NO HAY LUZ, NO HAY COLOR

Para que un objeto se vea de color, debe estar iluminado por

luz visible. Porque lo que nuestro sentido de la vista percibe es

la luz que los objetos reflejan.

Lo que ocurre cuando percibimos un objeto de un determina-

do color, es que la superficie de ese objeto absorbe determi-nadas partes del espectro de luz blanca que recibe, y refleja el

resto. Entonces, nuestro sentido visual interpreta estas radia-

ciones electromagnticas que el objeto devuelve al entorno, co-

mo un color.

As, si a una tela la vemos de color rojo, es porque las mol-

culas de su superficie reflejan (o sea, no absorben) las ondas

cuya longitud corresponde a la parte roja del espectro visible.Y si a otra tela la vemos verde, es porque devuelve radiaciones

correspondientes al azul y el amarillo (que al mezclarse se

ven verdes).

De la misma manera, cuando a un objeto lo vemos negro, es

porque absorbe todos los colores o, en otras palabras, no nos

devuelve ninguna radiacin que est comprendida dentro del

espectro de luz visible por nuestros ojos.

Por otra parte, cuando la superficie de un objeto refleja todos

los colores, es decir, no absorbe energa proveniente de la ra-

diacin visible, lo vemos blanco. Por eso, se utiliza vestimenta

de este color en los lugares calurosos y, por eso tambin, los

camiones transportadores de productos alimenticios estn pin-

tados generalmente de blanco, para reducir el calentamiento

dentro de los mismos.


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MEDIR

ELCOLOR

14 | 15

En definitiva, el color slo es sensacin de color, producto del

rgano de la vista. Porque nuestros ojos reaccionan a la inci-

dencia de la energa, y no a la materia en s. Los rayos de luz

son transmisores de informacin que nuestro sistema nervio-

so decodifica.

/// POR QU VEMOS LOS OBJETOS CON DISTINTOS COLORES?

El color de cada objeto depende de las molculas que compo-

nen su superficie. Porque, segn el tipo y la disposicin de sus

tomos, cada molcula se comporta de manera diferente cuan-

do se la ilumina.

La parte de una molcula responsable del color, es decir, de la

absorcin de determinadas longitudes de onda del espectro vi-sible, se denomina cromforo. Son regiones moleculares que

absorben selectivamente la energa de la luz visible. Los si-

guientes son algunos ejemplos de cromforos:

Tambin, otros grupos de tomos de la molcula, llamados au-

xocromos, tienen influencia en la absorcin de luz visible y, jun-

to con los cromforos, determinan el color de una sustancia.

Adems, por ser grupos polares, los auxocromos aumentan lasolubilidad del colorante en agua y, por lo tanto, su unin a las

fibras. Los siguientes son algunos ejemplos de auxocromos:

C=C C=O C=S C=NHN=N

-OH -CO H -NHR-NH2 2 -NR2


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Q

UESEL

COLOR?

MEDIR EL COLORComo vimos anteriormente, de acuerdo con su composicin

qumica particular, cada sustancia absorbe luz de diferentes co-

lores, es decir, absorbe determinadas longitudes de onda del

espectro luminoso. Se dice, por lo tanto, que cada sustancia tie-ne un espectro de absorcin propio.

Conocer el espectro de absorcin de una sustancia nos permi-

te medir su concentracin en una solucin. Y esta es una tarea

habitual en el laboratorio. Porque, para realizar cualquier ex-

perimento, el investigador necesita saber con qu cantidad de

una determinada sustancia est trabajando. Pues el mtodo

cientfico exige reproducibilidad, es decir, que los resultados deun experimento no se hayan logrado por casualidad, sino que

puedan repetirse tantas veces como se quiera, en cualquier lu-

gar del planeta. Y esto solamente es posible si se conocen to-

dos los detalles acerca de cmo fue efectuado el ensayo; entre

ellos, la concentracin de las sustancias empleadas.

En nuestro caso, para medir la eficacia del proceso de teido, al

final de los experimentos deberemos determinar la concentra-cin de colorante en el agua de desteido. Recordemos que, a

menor desteido (y, por lo tanto, a menor concentracin de colo-

rante en el agua de lavado), mayor ser la eficiencia del proceso.

/// EL COLOR ES INFORMACIN

Cuanta ms cantidad de colorante hay en una solucin, ms in-tenso veremos el color. Esto se debe a que si hay ms molcu-

las de colorante, hay ms cromforos y, por lo tanto, ms color.


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MEDIR

ELCOLOR

En otras palabras, la intensidad de color que presenta una de-

terminada sustancia en una solucin es proporcional a la con-

centracin de esa sustancia en la solucin:

As, midiendo la intensidad de color se puede conocer la con-

centracin de una solucin.

Cmo averiguamos cunto color hay en una solucin coloreada?

Colocando una pequea muestra de la solucin en un aparato,

como por ejemplo un espectrofotmetro.

Este dispositivo, nos permite determinar la cantidad de luz que

absorbe una sustancia a una determinada longitud de onda, es

decir, nos brinda la Absorbancia (A) de la solucin (ver recua-

dro: Cmo funciona el espectrofotmetro?)

Con ese dato, podemos utilizar la ecuacin de Lambert y Beer,

autora de Johann Lambert y August Beer, dos fsicos que es-

tablecieron matemticamente cul es la relacin que existe en-tre la cantidad de luz absorbida por una sustancia y la con-

centracin de esa sustancia en la solucin):

16 | 17

+ +COLOR CONCENTRACIN

- -COLOR CONCENTRACIN


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MEDIR

ELCOLOR

Cmo aprovechamos esta ecuacin para conocer la concen-

tracin de nuestra solucin?

Construyendo lo que se conoce como curva de calibracin delespectrofotmetro para esa sustancia en particular.

Para ello, debemos preparar distintas soluciones (cuyas con-

centraciones conocemos) de la sustancia a medir (por ejemplo,

cochinilla):

Y, luego, medir en el espectrofotmetro la absorbancia de ca-da una de ellas.

solucin 1concentracin 1





L E Y D E L A M B E R T Y B E E R

A = ABSORBANCIA DE LA SOLUCIN

L = PASO PTICO ( ES EL ESPESOR DE LA CUBETA

QU E U TI LI ZA MO S PA RA P ON ER L A M UE ST RA D EN TR O D EL

ESPECTOFOTMETRO.

= ABSORTIVIDAD (E S U NA C ON STA NT E D E P RO POR-CIONALIDAD CARACTERSTICA DE CADA SUSTANCIA)

C = CONCENTRACIN DE LA SOLUCIN

A= L C


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Con esos datos, se construye un grfico, colocando en el eje ho-

rizontal los valores de las concentraciones y, en el eje vertical,

la absorbancia de cada una de esas soluciones. Comprobare-

mos que la ecuacin de Lambert y Beer es una recta // FIGURA 3:

Si ahora queremos saber la concentracin de cochinilla en el

agua de lavado, simplemente debemos medir la absorbancia

de esa solucin, e interpolar el dato en la curva de calibracin

// FIGURA 4:



MEDIR

ELCOLOR

18 | 19

Absorvancia

Concentracin

Absorvancia

Concentracin

// FIGURA 3

// FIGURA 4


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MEDIR

ELCOLOR

De lo anterior podemos deducir que, cuanto menor sea la ab-

sorbancia del agua de lavado, menor ser la concentracin de

colorante en la misma y, por lo tanto, ms eficaz habr sido el

proceso de teido.

/// CMO FUNCIONA EL ESPOECTROFOTMETRO?

Este dispositivo descompone el espectro lumnico en cada unode sus colores, lo cual nos permite iluminar con luz de diferen-

tes longitudes de onda la muestra a analizar. As, este aparato

nos posibilita saber dos cosas: por un lado, qu longitudes de

onda del espectro absorbe nuestra solucin y, por otro lado, la

cantidad de luz absorbida.

Para ello, posee una lmpara que emite luz en el rango que va

entre los 10nm y los 800nm del espectro, es decir, la parte quecorresponde al ultravioleta y al visible. Ese haz de luz es con-

densado y recortado para que incida sobre un prisma (mono-

Espectrofotmetroen funcionamiento


22/33



DOS

CON

CEPTOS

FINALES

cromador) que descompone el espectro lumnico en cada uno

de sus colores. A la salida del prisma, una ranura permite se-

leccionar la longitud de onda deseada. Esta luz monocromti-

ca (de un solo color) atraviesa la muestra y llega a un detec-

tor, que mide la cantidad de luz que pudo atravesar la muestra.

A continuacin puede verse un esquema bsico de los compo-

nentes de un espectrofotmetro:

20 | 21

fuente de luz

cubeta (paso ptico)

monocromador

lente condensante

rendija

................................

................................

................................

................................

................................

................................

................................

................................

................................

................................

................................

................................

..............................

..

....

....

............

............

............

............

............

............

............

............

............

...........

...........

...........


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MEDIR

ELCOLOR

DOS CONCEPTOSFINALES/// LONGITUD DE ONDA () DE TRABAJO

Dijimos que el espectrofotmetro nos permite seleccionar la

longitud de onda () de la luz con la que queremos iluminar la

muestra a analizar.

Esto nos lleva a una pregunta: Con qu debemos trabajar

para medir la absorbancia de nuestra solucin?

Para responder a ese interrogante, debemos saber que la que

proporciona la mayor sensibilidad (el menor error de medicin)es la que corresponde al mximo de absorcin de la sustancia

en estudio. Es decir, que siempre que sea posible, debemos

trabajar con la longitud de onda correspondiente al color ms

absorbido por la sustancia.

Dado que, como dijimos antes, cada sustancia se comporta de

manera diferente cuando es iluminada, lo primero que tenemos

que hacer es averiguar cul es su espectro de absorcin ca-racterstico.

Por ejemplo, el espectro de absorcin del colorante que utili-

zaremos en el laboratorio (el cido carmnico de la cochinilla)

es el siguiente:


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DOS

CON

CEPTOS

FINALES

22 | 23

Como puede observarse en la figura anterior, el cido carmni-

co absorbe luz en un rango que va de los 400 nm. hasta los 610

nm. de longitud de onda. Es decir, como vimos cuando descri-

bamos el espectro electromagntico visible, el cido carmni-

co absorbe el violeta, el azul, el verde, el amarillo y el naranja.

Pero no absorbe el rojo (=627 a 770 nm.) Por eso, al coloran-

te lo vemos de este ltimo color.

EL ESPECTRO DE ABSORCIN DE UNA SUSTAN-

CIA ES EL RESULTADO DE GRAFICAR LA CANTI-

DAD DE LUZ QUE ABSORBE ESA SUSTANCIA

(ABSORBANCIA) A MEDIDA QUE ES ILUMINADA

CON LUZ DE DIFERENTES LONGITUDES DE ON-

DA. ESTE PROCEDIMIENTO SE REALIZA CON EL

ESPECTROFOTMETRO.

0.0000

0.0500

0.1000

400.00 500.00 600.00 700.00 800.00

0.1500

0.2000

11

Absorvancia

Longitug de onda (mm)

Espectro de absor-cin del cido car-mnico de la cochi-nilla.


25/33

La misma figura tambin nos muestra que el mximo de absor-

cin del cido carmnico est entre los 480 nm. y los 500 nm. Por

lo tanto, nuestra de trabajo debera estar dentro de esos lmites.El mximo de absorcin no vara con la concentracin de la solu-

cin, es decir, una misma sustancia siempre tiene el mismo m-

ximo de absorcin independientemente de su cantidad en la so-

lucin. Esto se ve claramente cuando se construyen los espectrosde absorcin de de diferentes soluciones de cido carmnico:

El grfico anterior nos demuestra que, an variando la con-

centracin de las soluciones, el mximo de absorcin del ci-

do carmnico es siempre el mismo.



DOS

CON

CEPTOS

FINALES

Espectro de absor-cin de diferentessoluciones decidocarmnico.

0.000

0.050

0.100

0.250

400.0 500.0 600.0 700.0 800.0

0.150

0.200

Absorvancia

Longitug de onda (mm)

/ PATRONESDE CIDO CARMNICO/.

5,37x10-5

M

3,58x10-5

M

1,79x10-5

M

0,15x10-5

M


26/33

/// RANGO DE VALIDEZ DE LA LEY DE LAMBERT Y BEER

El uso de la ecuacin A=L C para determinar la concentra-

cin de una solucin, slo es vlido en tanto haya una relacin

lineal entre Ay C (Figura 3, pg.19), de tal manera que una va-

riacin en la concentracin de la solucin produzca una varia-

cin proporcional en la absorbancia de esa solucin.Este requisito deja de cumplirse a concentraciones muy altas,

cuando el detector del espectrofotmetro pierde sensibilidad,

o cuando las soluciones son turbias o muy oscuras (Figura 5):

Es decir, la curva de calibracin solo es vlida en su parte rec-ta. Esto significa que si notamos que nuestras soluciones de la-

vado son demasiado concentradas como para entrar en la zo-

na de validez de la ecuacin de Lambert y Beer, deberemos di-

luirlas y, despus, calcular la concentracin multiplicando el

valor obtenido por el grado de dilucin de la solucin.

Por ejemplo, si para poder medir dentro del rango de validez tuvi-

mos que diluir una solucin a la mitad, entonces, al valor de con-centracin obtenido luego de la medicin habr que multiplicarlo

por 2, para conocer la concentracin de la solucin de partida.



RESUMEN

24 | 25

El rango de validezde la ley de Lam-bert y Beer esta

comprendido entrelas dos flechas.

Absorvancia

Concentracin


27/33


28/33

26 | 27

RESUMEN

L A B O R A T O R I O

En definitiva, los pasos a seguir para conocer la concen-tracin de una solucin mediante el mtodo espectrofo-tomtrico son los siguientes:

1) DETERMINACIN DEL ESPECTRO DE ABSORCIN DE LA MUESTRA

2) DETERMINACIN DEL MXIMO DE ABSORCIN

3) PREPARACIN DE LOS PATRONES DE CONCENTRACIONES CONOCIDAS

4) CONSTRUCCIN DE LA CURVA DE CALIBRACIN

5) LECTURA DE LA ABSORBANCIA DE LA/S MUESTRA/S PROBLEMA (EN NUES-

TRO CASO, EL AGUA DE LAVADO)

6) INTERPOLACIN DEL VALOR DE ABSORBANCIA DE LA/S MUESTRA/S PRO-

BLEMA EN LA CURVA DE CALIBRACIN ? DETERMINACIN DE LA CONCEN-

TRACIN DESCONOCIDA.




29/33


30/33

1.

2.

3.

LABORATORIO

ESQUEMA GENERAL DEL TRABAJO PRCTICO

PREPARATIVOS PARA EL TEIDO

TEIDO

EVALUACIN DE LA

EFICIENCIA DEL TEIDO

DETERMINACIN DE LA

CONCENTRACIN DE COLORANTES

EN LAS SOLUCIONES DE LAVADO

LAVADO DE FIBRAS TEIDAS

PREPARACIN DE LAS SOLUCIONES

DE COLORANTE Y MORDIENTES

MORENTADO Y TEIDO DE FIBRAS



LABORATORIO

28 | 29


31/33



LABORATORIO

1. PREPARATIVOS PARA EL TEIDO ///

alumbreal 15%

alumbreal 25%

alumbreal 15%

+cremor trtaroal 4%

alumbreal 25%

+

cremor trtaroal 6%

SO4Cu SnCl2+cremor trtaro

PREPARACIN DE LAS SOLUCIONES

DE MORDIENTES

CALCULAR LAS CANTIDADES DE CADA MORDIENTE

PARA PREPARAR LA SOLUCIN

PESAR LA CANTIDAD CALCULADA

DE CADA MORDIENTE

DISOLVER CADA MORDIENTE EN LA CANTIDAD

NECESARIA DE AGUA DESTILADA

LLEVAR LA SOLUCIN A

VOLUMEN CON AGUA DESTILADA

EXTRAER EL CIDO CRMICO

CON AGUA DESTILADA

FILTRAR LA SOLUCIN

MOLER LA COCHINILLA

PREPARACIN DE LAS

SOLUCIONES DE COLORANTE

PESAR LA CANTIDAD

NECESARIA DE COCHINILLA


32/33

2. TEIDO ///

FIBRA (LANA / ALGODN / SEDA)

MORDENTADO

CON ALUMBRE 25%

MORDENTADO

CON ALUMBRE 15%

MORDENTADO

CON ALUMBRE

15% + CT 4%

TEIDO CON COCHINILLA

FIBRA TEIDA 2 FIBRA TEIDA 3 FIBRA TEIDA 4 FIBRA TEIDA 5FIBRA TEIDA 1

MORDENTADO CON ALUMBRE

15% 25% 15% + CT 4% 25% + CT 6%

fibramordentadacon alumbre

15%


25%


15% + CT 4%


25% + CT 6%

MORDENTADO CON SnCl2 + CT

MORDENTADO CON CuSO

4

FIBRA TEIDA 6

FIBRA TEIDA 7



LABORATORIO

30 | 31


33/33

3. EVALUACIN DE LA EFICIENCIA DE TEIDO ///



LABORATORIO

FIBRA TEIDA

LAVADO CON AGUA FRA LAVADO CON AGUA CALIENTE

SOLUCIN DE LAVADO 1 SOLUCIN DE LAVADO 2

DETERMINACIN DE LA CONCENTRACIN DE CIDO CARMNICO

construccin dela curva decalibracin

determinacinde la longitudde ondade trabajo

determinacindel espectro deabsorcin delcido crmico

EVALUACIN DE LA EFICIENCIA DEL TEIDO

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