La ciencia de los coloides

Profesora: Miriam Palomino Pacheco

COLOIDES

INTRODUCCIÓN

La ciencia de los coloides trata de los sistemas en los que uno o varios de los componentes tienen al menos una dimensión dentro del intervalo entre 1 nm y 1 m (1nm=10-9m y 1m; =10-6 m); es decir, estudia principalmente sistemas que contienen o mo¬léculas grandes o partículas pequeñas. La mayoría de los sistemas coloidales se pueden describir con propiedad di¬ciendo :que son «microheterogéneos».

Sin embargo, no hay una distinción clara entre sistemas coloidales y no coloidales, especialmente en el límite supe¬rior de tamaño. Por ejemplo, el tamaño de las gotículas en emulsiones es normalmente mayor de 1 u,; sin embargo, es conveniente tratarlas como sistemas coloidales.

En muchos aspectos la ciencia de los coloides relaciona entre sí alguna de las ciencias más puras. Es especialmente importante la aplicación de técnicas químico-físicas al estudio de sistemas naturales, principalmente proteínas. Otra rama importante de la ciencia de coloides es el campo de los altos polímeros sintéticos. Con mucha frecuencia se presentan fe¬nómenos coloidales en la industria: sólo por citar algunos ejemplos de sustancias y técnicas que tratan con materiales de dimensiones coloidales, podemos mencionar los plásticos, gomas, pinturas, detergentes, papel, suelos, productos alimen¬tarios, tejidos, precipitación, cromatografía, intercambio ióni¬co, flotación y catálisis heterogénea.

Hasta las últimas décadas, la ciencia de los coloides se mantuvo más o menos independientemente, como una ciencia principalmente descriptiva que no parecía encajar dentro del esquema general de la Física y la Química. Este estado de cosas se debió en parte al empleo de materiales de compo¬sición dudosa que añadían una considerable dificultad a los problemas de reproducibilidad e interpretación de los expe¬rimentos. La tendencia actual es a trabajar, siempre que sea posible, con materiales puros, que se comporten como mo¬delos de los sistemas reales en estudio. El trabajo de MCBAIN sobre jabones y detergentes es un ejemplo típico de este modo de atacar los problemas. Las investigaciones de esta naturaleza, conjuntamente con los avances y la comprensión de los principios fundamentales de la Física y la Química, han puesto de manifiesto la existencia de tantos puntos co¬munes, que actualmente es posible interpretar muchos de los aspectos del comportamiento coloidal sobre unas bases teóricas perfectamente respetables.

Las leyes naturales de la Física y la Química que describen el comportamiento de la materia en estado masivo y molecu¬lar, pueden aplicarse también al estado coloidal. La caracte¬rística principal de la ciencia coloidal reside en la importan¬cia que se concede a las diferentes propiedades físico-quími¬cas de los sistemas en estudio. Como veremos, los factores que más contribuyen a la naturaleza de un sistema coloi¬dal son:

• Tamaño de la partícula.

• Forma de la partícula y flexibilidad de la misma.

• Propiedades superficiales (incluyendo las eléctricas).

• Interacciones partícula-partícula.

• Interacciones partícula-disolvente.

Dimensiones promedio de las Partículas constituyentes y denominadas “sistemas dispersos”

Sistema Diámetro medio de las partículas

(1µ =10-3 mm)

Suspensión

1 µ

Solución coloidal

1 mµ - 100mµ

Solución

1 mµ

El estado coloidal de una sustancia, es un estado intermedio entre una solución verdadera y un precipitado.

-No siempre los precipitados son cristalinos: Supongamos que a una solución de NaCl le añadimos lentamente una solución de AgNO3, los primeros gérmenes de AgCl, al encontrarse en un exceso de iónes Na+ y Cl-, atraen preferencialmente los iónes Cl-, es decir los iónes comunes al crecimiento de los gérmenes mismos, de modo que todo germen asume una carga eléctrica total negativa, así:

Cl- Ag+ Cl- Na+

Na+ Cl- Ag+ Cl-

Finalizada la precipitación con la adición de un exceso de AgNO3, todos los gránulos de AgCl formados atraen preferencialmente los iónes Ag+, es decir, aquellos iónes que se atraería si pudieran continuar creciendo y permanecen cargados positivamente:

Cl- Ag+ Cl- Ag+ NO3- Na+

NO3- Ag+ Cl- Ag+ NO3-

NO3- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Ag+ NO3-

En ambos casos, los gránulos con carga del mismo signo, se rechazan,y si la repulsión prevalece sobre la tendencia que tienen los sólidos de asumir una forma geométrica regular con la mínima superficie, no se forman cristales gruesos, sinó partículas pequeñísimas e irregulares llamadas micelas. Estas permanecen suspendidas y dispersas en la solución madre, formando una “suspensión coloidal”, que también se denomina “sol o suspensión coloidal”, por ser aparentemente homogénea.

Por adición de electrolitos o por calentamiento las partículas suspendidas pierden su carga eléctrica y se reagrupan, de modo tal que, si la sustancia coloidal es hidrófila, esto es, si tiene tendencia a atraer moléculas de agua, se forma un precipitado de aspecto coposo denominado “ gel” Ejemplo :Mg(OH)2, Fe(OH)3, Al(OH)3,etc. Si por el contrario la sustancia coloidal es hidrófoba, es decir, si no tiene tendencia a atraer moléculas de agua, el aspecto es caseoso (del latín queso), ejemplo haluros de Ag, muchos sulfuros metálicos.

As2S3 (amarillo).

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS COLOIDALES

1) Dispersiones coloidales: Son termodinámicamente ines¬tables debido a su gran energía libre de superficie y son sis¬temas irreversibles

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