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 colorantes y su clasificación

Las primeras civilizaciones usaban colorantes naturales extraídos de plantas, animales y minerales. Estas materias eran empleadas para teñir ropa, pintar las pieles y fabricar objetos religiosos y recreativos.

Las sustancias vegetales más empleadas eran: palo de campeche, cúrcuma, índigo natural y la cochinilla.

¿Qué son los colorantes?

Se da este nombre a sustancias coloreadas, las cuales son capaces de teñir las fibras vegetales y animales. Para que un colorante sea útil, debe ser capaz de unirse fuertemente a la fibra, y por lavado no debe perder su color. Debe ser relativamente estable químicamente y soportar bien la acción de la luz.

Clasificación de los colorantes

La familia de los colorantes ácidos se llama así, porque en la constitución química del colorante se encuentran moléculas de grupos ácido. Son colorantes solubles en agua y se aplican generalmente en fibras de lana, nylon y fibras acrílicas. Otros usos importantes son el teñido de la piel y papel.

Proveedores de colorantes ácidos

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GLOSARIO DE TÉRMINOS USADOS EN EL CAMPO DEL CARBON ACTIVADO

Adsorbato

Son aquellas substancias absorbidas por un carbón activado o por otro material adsorbente.

Adsorbente

Material, como el carbón activado, en el que se verifica el fenómeno de la adsorción.

Adsorción

Adhesión de un finísimo estrato de moléculas, líquidas o gaseosas, a la superficie de sólidos (por ejemplo, carbón activado) con los que aquéllas entran en contacto.

Altura del lecho

Espesor de carbón, expresado en unidades de longitud, paralelo al flujo de la corriente fluida, a través del cual el fluido ha de pasar.

Altura crítica del lecho

En un sistema de columnas de carbón, es el estrato de carbón granular que queda saturado sólo parcialmente y que se coloca en la zona intermedia entre el carbón completamente saturado y el carbón todavía fresco.

En el caso de una columna única, se trata de aquella parte del carbón empleado que no llega a saturarse completamente.

Area superficial

Es la cantidad de superficie referida al conjunto de los poros del carbón. Se la determina en base a una isoterma de adsorción del ázoe, según el método de Brunauer, Emmett y Teller (BET). Se expresa en m2/g.

Azul de metileno (Indice del...)

Se lo define como el número de mililitros de una solución estándar (0,15%) de azul de metileno, decolorados por 0,1 gramos de carbón activado.

BOD

Es la medida de la concentración de las impurezas orgánicas, aplicada normalmente a las aguas de vertidos. Representa la cantidad de oxigeno -expresada en mg/l-, requerida por las bacterias para que llevar a término la estabilización de las substancias orgánicas en condiciones aeróbicas (generalmente en el espacio de cinco días).

Borde libre

Es la distancia comprendida entre el extremo de una columna de adsorción y la superficie libre del carbón.

Break-point-

Es el momento en el que, en condiciones operativas especificas, una cantidad significativa de adsorbato empieza a desprenderse del efluente de una columna de carbón activado.

Break-through

Momento en el que, en el efluente de una columna de carbón activado, el adsorbato alcanza una concentración preestablecida.

Break-through (Capacidad de ...)

Cantidad de adsorbato que el carbón contiene en el momento en que se alcanza el break-through.

Break-through (Curva de ...)

Relación entre el volumen de líquido o gas tratado en una columna de carbón y la concentración o la presión parcial del componente que ha sido separado .

Break-through (Tiempo de ...)

Tiempo que se tarda en alcanzar el break-point o el break-through.

Calor de Adsorción

Calor que se desarrolla al ser adsorbidas las moléculas.

Calor específico

Es la cantidad de calor por unidad de masa necesario para elevar en 1°C la temperatura de una sustancia (en este caso, de carbón granulado).

Capacidad de trabajo

Es la cantidad de adsorbato que puede ser dessorbida, o sea la cantidad que puede ser readsorbida por un carbón activado tras reactivación.

Carbón activado (carbón activo)

Carbón que ha sido "activado" a alta temperatura mediante calentamiento por vapor de agua y anhídrido carbónico o agentes deshidratantes, lo que da lugar a una estructura porosa interna enormemente desarrollada .

El área superficial de un carbón activado es del orden de los 1000 m2 / g.

Carbón de reposición o reintegro

Ver "Make up".

Carbón lavado.

Carbón que ha sido sometido a la acción de una solución ácida a fin de disolver las cenizas en él contenidas.

Carga hidráulica

Cantidad específica que fluye a través de una columna, expresada como razón del caudal por unidades de superficie (ej. [m3/h]/[m2]).

Cenizas

Contenido mineral del carbón activado. Se definen normalmente en % del peso de la muestra calcinada con respecto a la muestra que se examina.

Coeficiente de uniformidad

Se obtiene dividiendo la apertura en milímetros de la malla del cedazo por el que consigue pasar el 60% del peso de una muestra de carbón, entre la apertura en milimetros de la malla que sólo deja pasar el 10%. Este valor se obtiene por interpolación de una curva de distribución granulométrica.

COD

Es la medida de la concentración de material orgánico presente en una solución. Representa la cantidad de oxígeno, expresada en mg/L, necesaria para la oxidación completa de las substancias orgánicas presentes (incluidos anhídrido carbónico y agua) mediante un potente agente oxidante y dadas particulares condiciones de acidez.

Columna de carbón

Una columna rellenada con carbón activado granulado cuya función primaria es la adsorción preferente de tipos de moléculas específicos.

Columnas en paralelo

Un proceso de adsorción en el que el fluido que ha de ser tratado es subdividido en dos o más corrientes separadas, y a cada una de estas corrientes se la trata en una columna diferente.

Columnas en serie

Sistema en el que el efluente de una primera columna alimenta una segunda columna, el efluente de la segunda alimenta una tercera columna, etc.

Contracorriente. (Operación en ...)

Cualquier-proceso de adsorción en el que el flujo de la fase líquida que ha de ser tratado y el flujo del sólido adsorbente avanzan en direcciones contrarias. La mayor concentración de orgánicos dispersos es puesta en contacto con la porción más saturada del adsorbente, mientras que el material más fresco es puesto únicamente en contacto con la concentración de substancias orgánicas más baja. La utilidad de este proceso es la de aprovechar al máximo la capacidad de adsorción del material adsorbente hasta alcanzar su completa saturación. Ver "lecho móvil".

Contralavado

Proceso mediante el cual el agua se ve forzada a atravesar un lecho de filtrado en dirección opuesta a la normal del flujo de trabajo, generalmente de abajo a arriba. Durante el contralavado, el lecho se expande permitiendo la eliminación del material filtrado que anteriormente había sido contenido de manera mecánica (sólidos suspendidos).

Densidad aparente

Es el peso por unidad de volumen de una masa homogénea de carbón activado. Para asegurar la sedimentación uniforme del carbón granulado en el cilindro medidor, se utiliza un sistema de alimentación mediante tolvas vibrantes.

Densidad del lecho lavado y drenado

Es el peso por unidad de volumen, sobre base seca, de un lecho de carbón activado que ha sido contralavado y drenado. Este valor es por lo general más bajo que la correspondiente densidad aparente; ello se debe al hecho de que durante el contralavado tiene lugar una clasificación basada en las dimensiones de las partículas.

Densidad real

Es la densidad del esqueleto de una partícula de carbón. Queda determinada por desplazamiento de volúmenes de aire, en el interior de la estructura porosa, con helio o con mercurio. Normalmente se aproxima a la del grafito.

Desorción (o desadsorción)

Es lo opuesto a la adsorción. Se trata de un fenómeno en el que las moléculas adsorbidas abandonan la superficie del material adsorbente.

Diámetro medio de las partículas

Corresponde a la media, pesada, de las dimensiones de los granos de un carbón granulado. Puede obtenerse a partir de un análisis de cribado, multiplicando el peso de cada uno de los fragmentos por el correspondiente diámetro medio de los granos. La adición de los varios sumandos se confronta, por último, con el peso total de la muestra. El diámetro medio de cada uno de los fragmentos es la dimensión intermedia entre la apertura de la malla del cedazo a través del cual el fragmento ha pasado y la del cedazo en el que el fragmento ha quedado atrapado.

Distribución de los poros

Es una medida de la estructura de los poros que confieren a los carbones activados su característica capacidad adsorbente. Se la puede representar de dos maneras: -por distribución integral, que especifica la relación entre las dimensiones de los poros (o sea, el radio o el diámetro) y el volumen total de todos los poros superiores o inferiores a dicha dimensión; -por distribución derivada, que indica la cantidad de volumen asociada a los poros cuya dimensión esté comprendida entre dos valores específicos.

Analíticamente, la distribución de los microporos se calcula para adsorción con ázoe, mientras los macroporos se determinan con el auxilio de un porosímetro de mercurio.

La distribución de los microporos puede utilizarse para prever la capacidad de adsorción de substancias con peso molecular distinto. La distribución de los macroporos puede ponerse en correlación con la velocidad de adsorción, importante para ciertas aplicaciones.

Distribución granulométrica

Se obtiene haciendo pasar una cantidad pesada de muestra a través de una serie de cedazos de laboratorio en sobreposición. Es el conjunto de las pesadas atrapadas en cada cedazo.

Dureza

Es la medida de la resistencia de un carbón granulado a la acción degradante obtenida con esferas de acero en un molino de tambor rotante. Se calcula pesando la cantidad de carbón atrapada en la malla de un determinado cedazo tras haber pulverizado el carbón. Se expresa en % respecto de la cantidad inicial.

Effective size

Es la medida de la malla del cedazo que permite el paso del 10% del peso del carbón sometido a cribado, pero que atrapa al 90% restante. Se determina por interpolación de una curva de distribución granulométrica.

Expansión del lecho contralavado

Es la expansión que se produce cuando un lecho filtrante es sometido a contralavado. Se expresa normalmente en % respecto de la altura del lecho contralavado y drenado.

Frente de onda

Representa el gradiente de la capacidad residual de adsorción del carbón en el trecho de la altura crítica del lecho. Es una huella de la gradual transición del carbón, en su paso de seco a completamente saturado.

Granulometria

Se expresa normalmente en mesh, que indican las medidas de cedazo entre las que el carbón puede, respectivamente, pasar o quedar atrapado.

Indice de abrasión

Es la medida de la resistencia de las partículas de carbón a una acción mecánica abrasiva obtenida mediante esferas de acero en un molino de tambor rotante.

El índice de abrasión es la fracción, expresada en tanto por ciento, del diámetro medio final respecto del diámetro medio inicial, de aquellas partículas cuyas determinaciones se efectúan mediante análisis de cribado.

Índice de yodo

Es la cantidad de yodo (mg) adsorbida por un gramo de carbón en polvo, cuando la concentración en el punto de equilibrio del filtrado es igual al 0,02N (método AWWA).

Isoterma de adsorción

Es la medida de la capacidad de adsorción en función de la concentración de la sustancia adsorbida (adsorbato) a una temperatura preestablecida. Puede representarse como una curva en un diagrama en el que se representa la cantidad adsorbida por unidad de peso del adsorbente, y la concentración en el punto de equilibrio del adsorbato.

Lecho fijo

Proceso de adsorción en el cual el material adsorbente permanece fijo, en el interior de la columna, hasta su completa saturación.

Lecho móvil

Designa una operación a contracorriente dentro de una columna desadsorción individual. El carbón saturado es desplazado hasta el extremo inferior de la columna y el carbón fresco (o regenerado) se añade al extremo supeior. El flujo del liquido se mueve de abajo a arriba, en dirección opuesta a la del carbón.

Macroporos

Se llaman así a los poros contenidos en el carbón activado cuyo diámetro sea superior a los 500 Angstroms.

Makeup

Carbón activado fresco que hay que añadir al finalizar un ciclo dedesreactivación para compensar las pérdidas derivadas del proceso regenerativo.

Melaza (Indice de...)

Representa la capacidad de un carbón activado de adsorber sustancias de elevado peso molecular.

Puede ser determinado de varios modos, siendo el principio base el cotejo de las densidades ópticas del resto filtrado de una solución estandarizada de melaza, tratada con un carbón activado estándar y con el carbón activado sometido a análisis.

Mesh

Es la granulometría de las partículas de carbón activado según la clasificación establecida por la Asociación Americana U.S Sieve series.

Mesoporos

Poros contenidos en el carbón activado cuyo diámetro queda comprendido entre los 500 y los 30 Angstroms.

Microporos

Poros contenidos en el carbón activado cuyo diámetro sea inferior a 30 Angstroms.

Pérdida de carga

Es la caída de presión que tiene lugar durante el paso de un fluido a través de una columna que contiene carbón activado. Queda determinada por la resistencia dinámica opuesta por las partículas de carbón al paso del fluido. Depende de la granulometría del carbón, de la viscosidad del fluido y de la velocidad lineal.

Quimisorción (o quimiadsorción)

Adsorción en la que las fuerzas de enlace que ligan las moléculas del adsorbato a la superficie del adsorbente son de naturaleza química (valencias) en lugar de físicas (Van der Vaals).

Químicofísica (Instalación o planta...)

Secuencia de tratamientos en los que se emplean procesos de naturaleza quimicofísica, con exclusión de procesos biológicos bien definidos. Una planta de este tipo, cuando es posterior a una planta biológica ya existente, puede definirse como planta de tratamiento terciario, aún cuando sea de tipo químico-físico en un sentido más general.

Reactivación

Restablecimiento de la capacidad de adsorción de un carbón saturado. Puede efectuarse mediante tratamiento térmico, físico o químico.

Reactivación (Pérdida de...)

Se llama de este modo a las pérdidas en la cantidad original de carbón durante el proceso de reactivación térmica en horno. Son del orden del 5-10% del peso, y derivan de una combustión parcial o de stress de tipo mecánico.

Superficie específica

Ver "Area superficial".

Tasa o índice de carga

Es la capacidad máxima de adsorción de un carbón activado en las condiciones de trabajo y dentro de los límites de rendimiento previstos por el proyecto. Ver también "Break-through".

Tiempo de contacto

Tiempo que necesita una corriente para atravesar una columna de carbón, suponiendo que toda la corriente fluya a idéntica velocidad. Es igual al volumen del lecho de carbón, en vacío, dividido por el volumen del efluente.

Tetracloruro de carbono (adsorción de...) (índice de...)

Es el incremento máximo en tanto por ciento del peso de un lecho de carbón activado una vez que éste ha sido atravesado por una corriente de aire saturada de tetracloruro de carbono a una temperatura preestablecida.

TOC

Nombre de la medida de la cantidad de compuestos orgánicos contenidos en una muestra de agua, expresada en mg/L de carbono. Se la determina con un analizador de carbono Beckman, o con otro instrumento, en el que los compuestos orgánicos sean oxidados catalíticamente con CO2, y medidos con infrarrojos. Este método se aplica con frecuencia a las aguas de vertido.

Humedad

Porcentaje del peso de agua contenido en el carbón activado.

Velocidad lineal

La velocidad con la cual un fluido atraviesa una columna o una cisterna vacías, expresada normalmente en metros por minuto.

Velocidad superficial

Ver "carga hidráulica".

Volumen de los poros

Suma de los macro, meso y microporos, en un carbón activado, o sea su volumen total. Se expresa generalmente en cm3/g.

Volumen de los vacíos

Es la suma de los volúmenes de todos los intersticios que quedan libres entre las partículas de carbón en una columna. Se expresa como porcentaje del volumen total del lecho.

Zona de transferencia de masa

En un lecho de carbón activado, es la región en la que la concentración del adsorbato contenido en la fase fluida decrece, respecto su valor inicial de entrada, hasta la concentración menor analíticamente observable.