DIANA LUCERO CAMACHO PLASCENCIA EQUIPO # 3

BALANCE HIDROFÍLICO-LIPOFÍLICO (HLB)

En 1949, Griffin notó que existía una relación entre la naturaleza de un surfactante y sus propiedades como agente tenso activo y emulsionante. Introdujo el concepto de HLB (Balance Hidrofílico-Lipofílico) que, en esta época, revolucionó los métodos de formulación de las emulsiones y el manejo de los surfactantesEl concepto HLB se basa en un método experimental que consiste en atribuir un cierto número HLB a los agentes emulsionantes a partir de datos relativos a la estabilidad de una emulsión. Este número HLB representa implícitamente varios parámetros y da cuenta del balance hidrofílico-lipofílico del sistema.

El concepto de "Balance hidrofílico-lipofílico" expresa que en cualquier emulsificante existe una proporción definida entre su parte polar y su parte no-polar.  De este modo, cuando mezclamos un aceite (el cual puede poseer algún grado de polaridad) con agua, para estabilizar la emulsión necesitamos que haya un "balance" entre las polaridades del emulsificante, del aceite y del agua.

La primera parte del trabajo del sistema HLB es asignar un número a cada emulsificante ("su HLB").  El carácter lipófilo aumenta a medida que aumenta el valor de HLB.  La segunda parte consiste en asignar un número a las sustancias emulsificables, esto es, las ceras o aceites esenciales que nos interesa dispersar.  A este valor de HLB le llamamos el "HLB requerido" por un ingrediente.  Afortunadamente, los valores de HLB requerido y de HLB para las sustancias más comunes están reportados en tablas.  Así, por ejemplo, la lanolina anhidra tiene un HLB requerido de 12.  Con esta información en mano, podemos eliminar familias enteras de emulsificantes que tienen valores de HLB muy por arriba o muy por debajo de 12.

La relación propuesta es:HLB=VGH VGL+7 VGH-VGH: valor de los grupos hidrófilos. VGL: Valor de los grupos lipófilos Valor pequeño de HLB (3 6) emulsión A/O 3-Valor grande de HLB (8 18) emulsión O/A 8-lipófilos.Números del 020 han sido atribuidos a una serie de tensoactivos no iónicos del tipo de los polioxietilenos – polioxietilenos.

Para aquellas otras sustancias con las cuales no es posible obtener buenos índices de saponificación, por ejemplo, los derivados de la cera de abejas y de la lanolina, se emplea la fórmula siguiente: 

en la que E es el tanto por ciento, en peso, de las cadenas oxletilénicas y P es el tanto por ciento; en pesó, de los grupos alcohólicos polihidroxilados (por ejemplo, glicerina, sorbita) en la molécula. Finalmente, cuando la porción hidrófila del agente tensoactivo está formada solamente por grupos oxietilénicos, la ecuación se transforma en: 

DIANA LUCERO CAMACHO PLASCENCIA EQUIPO # 3

donde, de nuevo, E es el tanto por ciento en pesó de óxido de etileno existente en la molécula. Para obtener los valores HLB de los agentes tensoactivos iónicos de los compuestos que contienen óxido de propileno, nitrógeno, etc., y de muchos de los complejos emulgentes naturales; debe emplearse el método original de Griffin, que comprende la preparación y observación de una serie de emulsiones.

¿Que es el HLB?

El HLB de un surfactante es una expresión de su balance Hidrófilo – Lipófilo, es decir, el balance del tamaño y fuerza de los grupos hidrofílicos (afín al agua o polar) y lipofílicos (no afín al agua o no polar) de un surfactante. Todos los surfactantes consisten de una molécula que combina tanto a grupos hidrofílicos como a lipofílicos.

Existen dos tipos básicos de emulsiones previstas por valores HLB. Ellas son: las emulsiones (O/W) y las (W/O). La fase que se designa primero es la fase discontinua; esto es, la fase que es emulsionada dentro de otra. Al mezclarse las dos fases con un surfactante, éste forma una tercera fase bajo la forma de una película en la interfase de las dos fases. Además, predijo que la fase en la cual el surfactante es más soluble llegaría a ser la fase continua. La fase continua no necesita ser la cantidad predominante del material presente. Existen emulsiones en donde la fase discontinua se compone de un mayor porcentaje en peso que la fase continua. Un simple análisis de dilución de una emulsión con agua, determinará si esta es la fase continua al homogenizar la mezcla.

“Sistema HLB”, el cual nos permite asignar un “número” al material o materiales que se quieren emulsionar y entonces seleccionar un emulsionante o mezcla de emulsionantes que contengan ese mismo número con altísimas probabilidades de lograr una emulsión o sistema de dos fases homogéneo y estable.

El HLB de un surfactante o mezcla de surfactantes es una indicación de lo que hará, es decir, si formará una emulsión aceite en agua (O/W; oil/wáter en el inglés) o una de agua en aceite (W/O; wáter/oil en el inglés). Expliquemos esto: El sistema HLB originalmente

DIANA LUCERO CAMACHO PLASCENCIA EQUIPO # 3

fue desarrollado por productos atoxicados y, de hecho, predice mejor las propiedades emulsificantes para alcoholes atoxicados - tensioactivos basados en alcoholes grasos modificados por reacciones con óxido del etileno (Figura 1). El sistema también esta diseñado para emulsiones qué contienen agua. El actual sistema HLB vislumbra dos tipos básicos de emulsión: aceite-en-aguay agua-en-aceite. La primera fase mencionada es la fase discontinua, la fase que se emulsifica adentro de la otra, fase continua. Bancroft postuló que el emulsificador forma una tercera fase, una capa en la interface donde las dos fases anteriores se unen al mezclarlas.3 También predijo que la fase donde el emulsificador es más soluble sería la fase continua. La fase continua no necesita ser la más grande; emulsiones existen adonde la fase discontinua es más grande en cuanto a porcentaje de peso. Una prueba sencilla: si la emulsión se diluye fácilmente en agua, el agua forma la fase continua.

Aplicación de HLB

Usando tal formula, se puede predecir aproximadamente el HLB necesario para emulsificar cierto material y además hacer cálculos de cual tensioactivo o combinación de tensioactivos son apropiados para las diferentes aplicaciones. Cuando se usan mezclas, el HLB se puede estimar usando el promedio del HLB’s de los tensioactivos en la mezcla

Valor HLB

Un tensido que tenga grupo lipofilicos relativamente polares y grupos hidrófilos relativamente débiles y que por tanto sea soluble denominantemente en aceite, estabilizara una emulsión W/O. a partir de esta observación se ha desarrollado una magnitud que permita evaluar la fortaleza o la efectividad de los grupos hidrófilos de los emulgentes: es el valor HLB. Se calcula entre otros a partir de las constantes dieléctricas

DIANA LUCERO CAMACHO PLASCENCIA EQUIPO # 3

o del comportamiento cromatografico de la substancia tenciotiva. En el caso de los esteres de ácidos grasos y polihidroxialcoholes el valor HLB se calcula también a partir de (IS: índice de saponificación del emulgente, IA: índice de acides del acido separado):HLB=20(1-IS/IA)El valor HLB se puede calcular a partir de índices de grupos experimentales mediante la fórmula:

HLB= ∑(Índice de grupo hidrófilo) - ∑(Índice de grupo lipofilo)

Cálculo del valor del HLB, según Griffin

Alcoholes de cadena larga polioxietilenados y sus ésteres

S = número de saponificación del éster.A = número de acidez del ácido del cual deriva el éster.

Cálculo del valor del HLB de mezclas de tensoactivos, segúnGriffin (1949)

Por ejemplo, el valor del HLB de una mezcla de 30 %m/m de Tween 80 (HLB = 15,0) y 70 % m/m de Span80 (HLB = 4,3) es igual a, según Griffin:HLB = 0,30×15,0 + 0,70× 4,3HLB = 4,5 + 3,0 = 7,5

DIANA LUCERO CAMACHO PLASCENCIA EQUIPO # 3

Muchas propiedades se pueden relacionar con el HLB. Calor de hidratación La micelización Constante dieléctrica Coeficiente de esparcimiento Longitud de la cadena que afecta a la CMC Log CMC = a + b + log HLB

Valores HLB de algunos agentes anfifílicos*

Sustancia HLB

Acido oleico 1Monoestearato de glicerina 3,8Monooleato de sorbitán (Span 80) 4,3Monolaurato de sorbitán (Sean 20) 8,6Goma arábiga 8,0Gelatina (Farmagel B) 9,8Métilcelulosa (Metocel, 15 cps) 10,5Oleato de irietanolamina 12,0Goma tragacanto 13,2Monooleato de sorbitán poli oxietilénico (Tween 80)

15

Monoláurato de sorbitán poli oxietilénico (Tween 20).

16,7

Oleato sódico 18,0Lauril sulfato sódico 40

Bibliografía:

http://209.85.173.104/search?q=cache:RywHATlhHqIJ:depa.pquim.unam.mx/fqangeles/fisicoquimica/Articulos/Unidad%25202/FIRP231Emulsiones%2520propiedades%2520y%2520formulacion.PDF+emulsiones+propiedades&hl=es&ct=clnk&cd=3&gl=mx

http://sistemahlb.blogspot.com/2010/06/balance-hidrofilico-lipofilico.html

http://lqi.tripod.com/FQAv/emulsion.htm