Coloides

COLOIDES

Los coloides son suspensiones de partículas en un medio molecular. Para que estas suspensiones sean consideradas coloides, las partículas han de tener dimensiones en el intervalo 10 mm-10 μm. SOS sistemas ubicuos en la naturaleza y con grandes aplicaciones tecnológicas: la sangre (suspensión de glóbulos rojos y otras partículas en un medio acuoso), la leche (suspensión de gotitas de grasa en agua), los huesos, las nubes, la atmosfera, las pinturas, las tintas y un sinfín de sistemas y materiales biológicos y sintéticos, son coloides.

Otra característica importante de un coloide es su estabilidad, es decir que el coloide pueda mantener su estado en el que las partículas que lo forman no se peguen entre si (en el caso de la leche, no es bueno que se corte, esto es que la grasa forme un cuerpo independiente del agua, o que la sangre forme coágulos). En contra de la estabilidad de las suspensiones coloidales esta la gravedad, que tiende a depositar las partículas coloidales en el fondo del recipiente que contiene el coloide, y la tendencia que tengan las partículas al agregarse debido a interacciones atractivas entre ellas ( esta es la razón por la que es tan importante entender las interacciones entre las partículas coloidales). Esta ultima tendencia se puede evitar introduciendo diversos tratamientos que hacen que las partículas se repelan). A favor de la estabilidad está el llamado movimiento browniano, al que luego volveremos.

Movimiento de una partícula coloidal.

Imaginemos una única partícula coloidal en un medio líquido (Fig. 1). La partícula coloidal es lo suficiente grande como para que se pueda hacer un tratamiento macroscópico de su movimiento, al menos en primera aproximación. El solvente se considera como un fluido continuo, y la partícula coloidal hace de condición de contorno para este fluido. La teoría que hay que utilizar para este análisis es la hidrodinámica, que pasamos a resumir. En hidrodinámica se definen los campos de velocidad, u, temperatura T y presión, p, que son funciones locales de la posición y del tiempo, y se resuelven las ecuaciones de la hidrodinámica, que son ecuaciones acopladas en derivadas parciales.

Suponiendo que la temperatura y la densidad son constantes, la única ecuación a resolver es la ecuación de Navier-Stokes:

ρ(∂u/∂t+u ∙∇u)= -∇p+n∇^2 u+f

Esta ecuación para la velocidad del fluido, u, no es más que la segunda ley de Newton aplicada al fluido. El primer miembro es la fuerza inercial. El segundo contiene la fuerza: la fuerza hidrostática,-∇p, la fuerza interna o fuerza viscosa, n∇^2 u, y la fuerza externa (cualquiera que sea, la gravedad, por ejemplo), f. la importancia relativa de los términos mas importantes ( fuerzas inercial y viscosa; la hidrostática se ajusta a las anteriores según el problema) la de un parámetro, el llamado número de Reynolds, Re, que es el cociente entre la magnitud inercial y la magnitud de la fuerza viscosa:

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