Propiedades volumétricas de mezclas glicerol + agua a varias temperaturas y correlación con el modelo Jouyban-Acree

Volumetric properties of glycerol + water mixtures at several temperatures and correlation with the Jouyban-Acree model

En este trabajo se calculan los volúmenes molares de exceso a partir de valores de densidad tomados de la literatura para el sistema glicerol + agua en todo el intervalo de composición a temperaturas entre 278,15 y 313,15 K. Los volúmenes molares de exceso se modelaron de acuerdo a la ecuación de Redlich-Kister usando polinomios regulares de segundo grado y se compararon con otros presentados en la literatura para otros sistemas. El sistema estudiado presenta volúmenes de exceso altamente negativos (hasta –0,40 cm 3 mol –1 ) probablemente debido a las fuertes interacciones por unión de hidrógeno entre las moléculas de los dos compuestos y a la gran diferencia en los volúmenes molares de los dos componentes puros. También se analizó el efecto de la temperatura sobre las diferentes propiedades volumétricas estudiadas. Así mismo se calcularon los coeficientes térmicos de expansión volumétrica encontrado valores desde 2,51 × 10 ^–4 K ^–1 para el agua pura hasta 4,38 × 10 ^–4 K ^–1 para el glicerol puro a 298,15 K. Finalmente se usó el modelo Jouyban-Acree para correlacionar la densidad y el volumen molar de las diferentes mezclas encontrando desviaciones medias relativas de 0,19 ± 0,11 % y 0,32 ± 0,25 % para densidades y volúmenes molares respectivamente.

Introducción

Las mezclas agua-cosolvente se han utilizado ampliamente en farmacia para aumentar la solubilidad de fármacos poco solubles en agua durante el diseño de formas farmacéuticas homogéneas, como jarabes y elixires, entre otros (1, 2). El 1,2-Propanediol y el etanol son los cosolventes más utilizados en el diseño en la actualidad, especialmente los destinados a la elaboración de medicamentos perorales y parenterales (3). Así, varios ejemplos de formulaciones farmacéuticas que utilizan estos cosolventes han sido presentados por Rubino (1). De manera similar, el glicerol también se ha utilizado en las ciencias farmacéuticas y cosméticas como cosolvente y regulador de la evaporación en varias formulaciones (4, 5).

Las mezclas obtenidas utilizando estos cosolventes y el agua muestran un comportamiento altamente no ideal debido al aumento de las interacciones entre moléculas diferentes y a las grandes diferencias en los volúmenes molares de los componentes puros, lo que conduce a volúmenes no aditivos en la mezcla (6, 7). Por esta razón es necesario caracterizar el comportamiento volumétrico de estas mezclas binarias en función de la temperatura para ampliar la información fisicoquímica disponible para las mezclas líquidas utilizadas en farmacia y cosmética.