Las bases de la potenciometría

El pH es una medición de acidez de una solución y se define convencionalmente como el logaritmo negativo de la actividad del ión Hidrógeno: pH = -Log10 aH+, donde aH+ es la concentración del ión hidrógeno.

Fundamento de la potenciometría

Esta prueba se basa en la determinación de la actividad de iones hidrógeno, empleando un instrumento potenciométrico, con sensibilidad para reproducir pH de 0.05 o 0.005 unidades usando un electrodo indicador al ión hidrógeno como un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia apropiado, detectando el aparato el potencial en milivolts (mV) y en unidades de pH

Para las pruebas de pH se utiliza ampliamente el electrodo de vidrio porque da una respuesta inmediata a los cambios de rápidos de la actividad  del ión hidrógeno aun en soluciones poco reguladas, mediante el desarrollo de un potencial eléctrico en la interface vidrio/ liquido. A temperatura constante, este  potencial varía linealmente con el pH de la solución que está siendo medida, además de que este electrodo no lo perturban los agentes de oxidación o de reducción.

El cambio de potencial por unidad de pH es conocida como la pendiente del electrodo (la pendiente de un electrodo al 100 % de eficiencia varia en el orden de 59.16 mV por unidad de pH a una temperatura de 25 ºC. De acuerdo con la respuesta Nernst teórica). Este valor se incrementa con la temperatura. Una pendiente teórica se conoce como la pendiente de Nernst, y es idéntica a la desarrollada por el electrodo de Hidrógeno. Los valores de la pendiente de los electrodos de pH se aproximan muy cercanamente a los valores teóricos.

El potenciómetro es un medidor de milivolts D.C. con una impedancia alta para medir el potencial eléctrico de los electrodos en una solución. Mediante un sistema electrónico de balanceo en cero, el incremento es capaz de expresar el potencial medido directamente en milivoltios o, por conversión, en unidades de pH, la red de circuitos del instrumento consiste primordialmente de un paso de entrada dual–FET electrométrica, un amplificador operacional con realimentación, vías de conversión milivoltios a pH, un indicador de lectura digital o analógica, y una fuente de abastecimiento de corriente regulada.

Los elementos fundamentales del circuito de un potenciómetro sencillo se presenta en la figura siguiente, se conecta una célula de trabajo (Et) (que puede ser una pila seca o de batería de potencial mayor que el que se desea medir), a una celda que se desea medir (Ex), se conecta la misma resistencia con una polaridad en oposición a la Et, mediante un contacto fijo(A) y un contacto corredizo (C). El Galvanómetro (G) en serie nos mide el paso de corriente y el voltímetro (V), en paralelo a la célula problema, de las lecturas aproximadas del voltaje. Para calibrar el instrumento se conecta el conmutador a la celda patrón (Ep) cuyo potencial se conoce con exactitud y se mueve el contacto (C) hasta coincidir con (B). Se cierra ahora el circuito en (K) y se observa una desviación en el galvanómetro. Se ajusta a continuación la resistencia (R) hasta que no se aprecie paso de corriente en el galvanómetro (punto cero). En estas condiciones la caída de potencial entre (A) y (B) es la misma que el voltaje de la celda patrón. Se retira  luego (ES) y se conecta la celda que se desea medir (problema), (Ex), moviéndose a continuación el contacto (C) hasta que el galvanómetro no registre paso de corriente. En este momento la caída de potencial entre (A) y (C) es igual al potencial de la celda problema y representa la fracción AC/AB conocida del voltaje de la celda patrón (Ep) utilizada para la calibración. Generalmente la resistencia (AB) esta enrollada en forma circular, y tiene acoplada una escala en voltios y milivoltios, de tal forma que cualquier porción de contacto (C) puede leerse directamente en la celda. Se calibra el instrumento colocando la celda de tal forma que indique  el voltaje exacto de la celda patrón (Ep) y ajustado (R) hasta corriente cero.  Cualquier voltaje desconocido (Ex), puede leerse  en la escala de voltios o milivoltios.

Para medir el pH puede graduarse directamente la escala, teniendo en cuenta que un cambio de la unidad de pH corresponde a un cambio de 0.059 V (a 25 ºC) en la F.E.M. de la celda. El instrumento se calibra utilizando una solución reguladora de pH conocido en la celda (Ex) y ajustando la resistencia (R) hasta corriente cero. La solución a medir se coloca en la celda, moviendo luego el contacto  (C) hasta que no pase corriente por el galvanómetro, el pH se lee directamente en la escala graduada. Cuando se utiliza un electrodo de vidrio para medir el pH se sustituye el galvanómetro por un amplificador de vacío.

Para su funcionamiento óptimo, el instrumento debe mantenerse continuamente con corriente y en método de reserva cuando no se utilice, siguiendo este procedimiento no abra que esperar  a que el instrumento caliente cada vez que se use. Por añadidura se evitan en el instrumento las fluctuaciones grandes de señal y, al mismo tiempo, se reserva la vida de la presentación analógica o digital.

Para asegurar el funcionamiento adecuado tanto del electrodo como de las partes eléctricas del potenciómetro es necesario realizar calibraciones.

Proveedores de servicios de calibración de equipos de potenciometría

A continuación le presentamos a Instrumentos Científicos y de Laboratorio (ICLAB), proveedor de servicios de calibración de equipos:

Instrumentos Científicos y de Laboratorio S. A. de C. V., (ICLAB), es una empresa con la misión de proporcionar servicios de calibración y calificación de la más alta calidad a equipos e instrumentos, cumpliendo con los requerimientos de normas y recomendaciones nacionales e internacionales.

El personal de ICLAB está ampliamente capacitado para dar un servicio y asesoría a la mayoría de los instrumentos existentes en el mercado.

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Cosmeticos: Pigmentos y colorantes

Los pigmentos usados como agentes colorantes por los pueblos antiguos estarían ahora prohibidos, por ser sustancias muy venenosas. Por ejemplo, para el maquillaje de la cara, el plomo blanco daba color pálido, el fósforo rojo se usaba como colorante para añadir un toque de color a las mejillas, y el cinabrio amarillo (HgS) daba brillo a los labios. Se acentuaba la intensidad de los ojos usando sombra de oropimente (As2S3) y rimel de estibinita (Sb2S3). Dado que estos cosméticos solían contener venenos metálicos como plomo, arsénico, mercurio y antimonio, los mismos eran a menudo tanto un riesgo para la salud como una contribución a la belleza.

Hoy en día los cosméticos son mucho mas seguros y las compañías que los fabrican llevan a cabo pruebas exhaustivas para asegurarse de que sus productos no van a hacer daño a sus clientes. Los cosméticos modernos están hechos de un número relativamente pequeño de sustancias y las diferencias entre marcas suelen ser muy escasas en términos de composición química.

Tanto los polvos para la cara como las sombras de ojos están formados básicamente por pigmentos distribuidos en una base. Los polvos faciales contienen por lo general una sustancia opaca como el zinc o el óxido de titanio (TiO) para cubrir la piel; talco mineral o zinc, o estearato de magnesio para proporcionar adhesión y hacer que el polvo sea fácil de aplicar; caolín o carbonato de magnesio para absorber la transpiración; y posiblemente guanina o mica para darles brillo. Para el color, se añaden pigmentos generalmente como un revestimiento sobre mica. Para obtener el color blanco se usa el dióxido de titanio. Se pueden obtener otros colores usando pigmentos como el azul de hierro o el carmín o el óxido de hierro.

Las barras o lápices de labios están hechos con mezclas de líquidos oleosos como el aceite de castor y ceras como la cera de abejas y pigmentos. Las buenos lápices de labios proporcionan un intenso color uniforme con buena cobertura, son brillantes pero no grasientos, tienen un sabor neutro y no son tóxicos ni irritantes. También se les prepara de manera que no se derritan en agua caliente ni se cuarteen con el frío. El lápiz de labios es una mezcla de aceite de castor y una cera, como la de las abejas o la de carnaúba, que tiene un punto de fusión elevado. Está diseñado para que se mantenga rígido en el tubo pero que deslice al ser presionado por los labios. El color de los lápiz de labios procede de tintes a menudo los mismos que se utilizan en la alimentación. Entre ellos está el azul brillante (azul de trifenileno), la eritrosina (rojo de xanteno), el amaranto (azóico rojo) y la tartracina (azóico amarillo). Para utilizarlos en lápices de labios, los tintes solubles en agua se mezclan con óxido de aluminio. Esto les hace precipitarse como un pigmento sólido insoluble o laca. La laca se suspende entonces en aceite de castor, pero no se disuelve realmente en él. En las barras de labios que cambian de color, que tienen un color en el tubo pero que en contacto con los labios lo alteran, se añade un tinte como la eosina (tetrabromofluorescina), ligeramente coloreada, pero que se vuelve roja cuando se combina con los grupos amina libres que están en las proteínas de la piel. La barra de labios suele estar coloreada con una laca. Cuando se extiende en los labios, la laca queda oscurecida por la eosina al volverse roja.

Los protectores solares, cosméticos para proteger de la luz del Sol a la piel, llevan compuestos como las benzofenonas y los aminobenzoatos. Estos absorben la luz en determinadas longitudes de onda y evitan que llegue a la piel. Para ser efectivos, los protectores solares deben permanecer químicamente estables a la luz. También ser solubles en la base cosmética, pero insolubles en agua o la transpiración, para que no se vayan fácilmente. Los protectores solares están disponibles en una amplia gama de factores de protección contra el Sol (SPF).

La química de la cosmética amplía su gama de productos con las cremas faciales, cremas corporales (body milks), champús, geles de baño, cremas capilares, dentífricos, etc y un amplísimo conjunto de productos que nos ayudan a proteger la piel de los agentes externos que tienden a dañarla y a conseguir con los cosméticos de belleza, propiamente elaborados, a mejorar nuestro aspecto.

Los tintes azóicos son compuestos muy estables. Muchos contienen grupos de ácido sulfónico (-SO3-) en su estructura para hacerlos soluble en agua. Los extractos naturales de plantas y animales se usaban como agentes colorantes mucho antes que se desarrollaran los tintes sintéticos. La mostaza produce tinte azul, el púrpura se extrae de la concha de un molusco Murex, el polen del crocus morado de otoño es la base de un tinte amarillo brillante llamado azafrán.

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Los conservadores cosméticos

Es importante para el profesional de la cosmética tener un buen conocimiento acerca del tema de la conservación de los productos cosméticos y de los sistemas y materiales que tiene a su alcance para preservar los productos terminados exitosamente. En todos los países, anualmente se generan perdidas económicas en la Industria Cosmética por falla de los sistemas de conservación, mismas que se traducen en una falta de confianza de los consumidores hacia los productos afectados y en un riesgo de salud para ellos. Los microorganismos que contaminan una preparación, se multiplican exponencialmente terminando en poco tiempo con la estabilidad del producto, para contrarrestar el problema se usan “ Sistemas de Conservación” que son diseñados específicamente para cada producto. En el mercado de los conservadores existe una gran variedad de substancias que puedan combinarse para resolver el problema. En este trabajo veremos el origen, las causas y el control de la contaminación a través de los sistemas de conservación que ofrece LIPOQUIMIA

Existen dos razones básicas para el uso de conservadores en un cosmético:

Acción específica de los conservadores sobre los microorganismos

• FRACTURA DE LA MEMBRANA CELULAR PERIFERICA

• Fenoxietanol
• Cuaternarios de amonio
• Alcoholes y fenoles

Características de un producto alterado

Productos que deben someterse a control microbiológico

Requisitos para un sistema de conservación ideal

Factores que afectan la eficiencia de un conservador

Factores que incrementan la eficiencia de los conservadores

• Parabenos- Diazolidinil Urea
• Parabenos- Fenoxietanol

• Propilen Glicol
• Butilen Glicol
• Alcohol Bencílico

• EDTA (0.1-0.3 %)

Selección de un sistema eficiente usando los conservadores de Lipoquimia.

Utilizando el “Criterio Del Comportamiento Físico-Químico Del Sistema Formulado” se hace fácilmente de la siguiente manera:

Paso 1.- Cualquier producto cosmético se incluye dentro de las tres siguientes categorías:

a) Sistemas Solubles: Incluyen a todas la formulaciones cosméticas de gran contenido acuoso >85-90%, en donde los activos y aditivos al solubilizarse forman de carácter aniónico, catiónico o no-iónico.

b) Sistemas Anhidros: Son fórmulas no acuosas con un alto contenido de aceites y aditivos oleosos.

c) Sistemas Emulsionados: Incluyen a todas las emulsiones agua/aceite y aceite/agua que a su vez pueden tener una fase oleosa menor o mayor del 25 %.

Paso 2.- Identificar la formulación con alguna de las categorías descritas.

Paso 3 .- Consultar la tabla de selección donde se presentan varias opciones para cada caso.

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Cortesía de LIPOQUIMIA S.A. DE C.V.