Las tecnicas electroquimicas como una nueva herramienta en el estudio de sistemas organizados

Abstract

Las técnicas electroquímicas permiten obtener información termodinámica, cinética y analítica de un sistema. Estas técnicas presentan una respuesta rápida, además de una alta selectividad y sensibilidad. Es por ello que en este trabajo de tesis se propone estudiar las propiedades fisicoquímicas de diferentes solutos de comportamiento electroquímico conocido en distintos sistemas organizados (micelas inversas y vesículas), con el fin de profundizar el estudio de sus interacciones. Inicialmente, se estudió el comportamiento electroquímico de hidroquinona (H2Q) en micelas inversas (MIs) de 1,4-bis (2-etilhexil) sulfosuccinato de sodio (AOT). Considerando el uso de estos sistemas como nanoreactores, las propiedades del agua confinada en estos agregados son de gran interés y han sido ampliamente estudiadas, generando un debate acerca de la estructura del agua presente en el interior de las MIs. La molécula H2Q, cuyo mecanismo redox es dependiente del pH del medio, permitió estudiar si el microentorno cuando H2Q esta encapsulada en la MIs es similar o no al pH de preparación de las soluciones, permitiendo monitorear esta propiedad en el agua confinada en el interior de la MIs. Los estudios realizados en MIs de AOT mostraron: Primero, que la variación de las concentraciones de AOT no afecta la descarga electroquímica de H2Q y la misma no presenta un proceso de reparto. Segundo, H2Q en presencia de MIs no presenta procesos de asociación que afecte su comportamiento electroquímico al estar confinada. Tercero, el aumento del W0 provocó una variación del potencial de media onda. Esto posiblemente se deba a que H2Q dentro de MIs se encuentra monitoreando los cambios asociados al confinamiento del agua. Se obtuvieron los parámetros característicos de la transferencia de carga para H2Q en agua pura y en MIs de AOT. Basado en los resultados obtenidos, se podría concluir que H2Q se encuentra cerca de la interfaz interaccionando a través de puente hidrógeno con la cabeza polar del surfactante Por otro lado, se estudió el comportamiento del 1-naftol (𝑁𝑓) a diferentes valores de pH mediante espectroscopía de absorción, voltametría cíclica y voltametría de onda cuadrada (VOC). Se calculó la constante de partición (Kp) del 𝑁𝑓 a pH=6.40 y pH=10.75 en vesículas unilamelares (VGU) de BHD-AOT. El coeficiente de difusión de las VGU de BHD-AOT se determinó haciendo uso de VOC y dispersión dinámica de luz, obteniéndose una buena concordancia entre ambas técnicas. También se estudió el comportamiento del 𝑁𝑓 en VGU de BHD-AOT por espectroscopía de emisión. Los resultados muestran que la bicapa de las VGU de BHD-AOT estabilizan la especie neutra en el estado excitado aún en medio básico Estos resultados muestran que cuando el AOT forma parte de una bicapa, la cabeza polar interactúa fuertemente a través de puente de hidrógeno con el 𝑁𝑓, lo cual permitió hallar la constante de equilibrio en el estado excitado en VGU de BHD-AOT. Estos resultados podrían tener un gran impacto en las reacciones químicas que se producen dentro de las VGU de BHD-AOT. Con los resultados obtenidos previamente para el 𝑁𝑓 a pH 10.75, se determinó por primera vez el coeficiente de permeabilidad del sustrato 1-naftilfosfato (1- NP) en VGU de BHD-AOT por medio de una reacción enzimática que ocurre en el interior de las mismas entre el sustrato 1-NP y la fosfatasa alcalina (AP). Se realizó el estudio de la cinética enzimática en VGU de BHD-AOT mediante VOC A través de un modelo matemático, se determinó el coeficiente de permeabilidad del sustrato siguiendo la aparición del producto de la reacción enzimática en el tiempo y el tiempo que tarda el sustrato en atravesar la bicapa de las vesículas. Para finalizar se determinó el valor de la permeabilidad por espectroscopía de absorción a través del mismo modelo matemático, encontrándose una buena concordancia entre ambas técnicas; demostrando, así, que las técnicas electroquímicas son una herramienta poderosa para la caracterización de sistemas organizados.