fisico quimica capitulo x

COLOIDES

ColoideEs un sistema que contiene partículas disueltas o dispersas cuyos

tamaños van desde 1mu a varios micrones.

¿Disolución?

¿Mezcla?

- Dispersiones coloidales Coloides - Soluciones de macromoléculas - Coloides de asociación

COLOIDES

Dispersiones coloidales

Son suspensiones en un medio de sustancias insolubles en forma de partículas conformadas de muchas moléculas .

Por ejemplo aceite en agua.

Soluciones macromoleculares

Son soluciones verdaderas de macromoléculas comprendidas dentro del intervalo coloidal.

Termodinámicamente estables Reversibles Tamaño de las moléculas de soluto se comportan como coloides

Por ejemplo proteína, polisacáridos, gomas y resinas solubilizadas.

Coloides de asociación

Soluciones de sustancias solubles y de bajo peso molecular, las cuales se asocian formando agregados de tamaño coloidal denominadas micelas.

Coloides de asociación aniónica, catiónica y no iónica.

La micelación se presenta a una concentración definida para cada temperatura. Aumento de temperatura mayor concentración.

Agentes de emulsión, detergentes y estabilizadores de dispersiones.

Por ejemplo soluciones de jabón.

COLOIDES

DISPERSIONES COLOIDALES

Dispersión coloidal

Soluciones no verdaderas heterogéneas.

- Medio dispersor(medio)Sistema disperso (solución coloidal)

- Fase dispersa(sustancia)

Termodinámicamente inestables

Coagulan y precipitan en reposo de manera irreversible


Dispersiones de mayor interés

Fase dispersa Medio dispersor Nombre

Sólido Líquido Sol o suspensoideLíquido Gas AerosolLíquido Líquido Emulsión o emulsoideLíquido Sólido GelesGas Líquido Espuma


LOS SOLES Y SU PREPARACIÓN

Soles liófobos

Muy poca atracción entre la fase dispersa y el medio, p. ej. Dispersiones de varios metales y sales en agua.

Soles liófilos

Afinidad definida de la fase dispersa con el medio, gran solvatación de las partículas coloidales.

Gelatina, almidón o caseína dan carácter liófilo a dispersiones de tipo liófobo.

Dispersiones en agua: soles hidrófobo y soles hidrófilo.


Preparación de suspensoides

Condensación de las partículas pequeñas en solución.

Dispersión de partículas gruesas en agregados más pequeños.

Medios químicos: Reacciones de doble intercambio, oxidación y reducción.

Medios físicos: Cambio de solvente, arco eléctrico, molino coloidal.

Los soles contienen electrolitos, que se eliminan por:

Diálisis

Electrodiálisis

Ultrafiltración.


Propiedades de los suspensoides

Propiedades físicas

Soles liófobos diluidos. Densidad, tensión superficial y viscosidad no son muy diferentes de las

del medio.

Soles liófilos. Solvatación de las moléculas modifican las propiedades físicas del

medio. Sol con mayor viscosidad y frecuentemente menor tensión superficial que la del medio.

Propiedades coligativas

Presión osmótica menor que una solución verdadera de igual concentración


Propiedades ópticas de los soles

Dispersión de la luz

Las partículas dispersas en el medio dispersan la luz. Efecto Tyndall.• Muy pequeño en gases y líquidos puros

Dispersiones líquidas muy diluidas.La dispersión depende de: Tamaño de partículas de coloide y relación de índices de

refracción m = n/no.

Donde:n es el índice de refracción de las partículas disueltas o suspendidasno es el índice de refracción del medio

• La dispersión crece por aumento de tamaño de las partículas presentes y el valor de m


Teoría de Gustav Mie Dispersión de la luz por partículas esféricas, isotrópicas y sin interacción mutua, de cualquier tamaño:

Io =I*o/Io es función de θ, m y α = ΠD/λm

Donde:I*o intensidad de la luz dispersadaIo intensidad de la luz en el vacíoD diámetro de las partículas dispersoras

Θ ángulo entre proyección del haz incidente y del haz dispersadoλm longitud de onda de la luz en el medio

λm = λo/no

Donde: λo longitud de onda de la luz en el vacío.


Métodos para determinación de tamaño de partícula

Método de mínima intensidad

Partículas dispersoras de tamaños mayores de 1800A de diámetro, presentan mínimos o mínimos y máximos en la intensidad de la componente vertical de la luz dispersada (gráficas de Iθν versus θ)

Las posiciones angulares del primer mínimo , están relacionados con D, λm y con valores de m entre 1,00 y 1,55 por la ecuación:

Donde conocido m y λm y medido se puede determinar el diámetro D de la partícula


Método de mínima transmisión A la intensidad total de la luz dispersadaLa reducción de la intensidad de la luz trasmitida a través de una dispersión, está dada por:

Donde es la turbidez de la dispersión, Io intensidad de la luz en el vacío, I intensidad de la luz en la luz transmitida y l longitud de la celda que contiene la dispersión.

Relación entre la turbidez y la concentración:

Donde C es la concentración de partículas dispersoras g/cc y su densidad, el coeficiente de dispersión de las partículas.

Para un valor constante de m, se grafica versus D/ , a partir de la cual se determina D.


Propiedades cinéticas de los soles

Difusión

Ley de van´t Hoff para la presión osmótica, partículas coloidales esféricas y grandes respecto de las del medio, el coeficiente de difusión Df, está dado por:

Donde Df es el número de moles de coloide que se difunden a través de un área unitaria por unidad de tiempo bajo un gradiente de concentración de un mol por cm, R constante general de los gases (erg/mol K), T temperatura absoluta, N número de Avogadro, η viscosidad del medio en poises y r el radio de las partículas coloidales en cm.

El coeficiente de difusión de un coloide se relaciona con el desplazamiento promedio, ∆, debido al movimiento browniano en el tiempo t a lo largo del eje x, por

Y



Sedimentación de soles

En el equilibrio, la velocidad de sedimentación está dada por:

Donde ρ es la densidad de las partículas, ρm densidad del medio, Xi posición del nivel del suspensoide, ti el tiempo y r el radio de los coloides.

Por otra parte, la masa de la partícula es m = 4/3 Πr³ρ y su masa molecular M =Nm

La sedimentación se acelera con la ultracentrifugación.

Donde w es la velocidad de rotación de la ultracentrífuga en rad/s

Ecuación aplicable a dispersiones diluidas de partículas esféricas uniformes.



Sedimentación de solesMétodo de equilibrio de sedimentación

Donde C1 y C2 son las concentraciones del coloide en los niveles x1 y x2, y M la masa molecular del coloide.

Ecuación aplicable a partículas de cualquier forma y que sean del mismo tamaño.

Mayor aplicación en sedimentación de proteínas y otras sustancias de interés biológico.


Propiedades eléctricas de los soles

Las partículas coloidales tienen capacidad de absorber iones de las soluciones o moléculas del medio.

Las partículas de los Soles liófobos , absorben principalmente iones del electrolito de las soluciones.

Las partículas de los soles liófilos, atraen hacia ellas una capa del medio en la cual pueden o no absorber los iones, según las condiciones de la solución.

La estabilidad de la dispersión depende del carácter de la fase absorbida por la partícula coloidal y su comportamiento en un campo eléctrico.

Diferencia de potencial entre la superficie y el líquido tiene lugar en dos partes:l) Entre la superficie y la capa estacionaria, ym) Entre la capa estacionaria y el cuerpo de la solución, conocido como potencial

electrocinético o zeta. Responsable de propiedades eléctricas no estáticas de las interfases sólido-líquido, y efectos eléctricos observados en los coloides.


ElectroforesisMovimiento de los coloides bajo la influencia de un campo electico aplicado

a la dispersión.

Las proteinas solubles en soluciones con pH correspondiente al punto isoeléctrico no presentan carga, su signo es negativo en pH mayores y positivo en pH menores.

Aplicación: fraccionamiento y análisis de proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y otras sustancias complejas de interés biológico.

ElectrosmosisMovimiento del medio bajo la influencia de un potencial eléctrico, debido a

la existencia del potencial zeta entre las moléculas coloidales y el medio.


Estabilidad de los soles

Debida a la carga de los coloides liófobos y en los coloides liófilos además junto con el factor de solvatación.

La estabilidad de los coloides liófobos aumenta con la adsorción de coloides liófilos, denominados coloides protectores.

Precipitación de solesSoles liófobos remover la carga de las partículas. Neutralización con un potencial eléctrico. Adición de un electrólito Ebullición reduce la cantidad de electrólito adsorbido por el coloide. Congelación, remoción del medio para mantener la suspendido del

coloide.


Precipitación de soles

Soles liófilos remover la carga y la capa adherida de solvente.

Coloide hidrófilo, adición de alcohol o acetona, seguido de adición de electrólito.

Concentraciones altas de ciertos iones, logrando la remoción del agua adsorbida de las partículas dispersas.

Emulsiones

Dispersión de un líquido en otro inmiscible con él.

Estabilización de la emulsión.

Agentes emulsificantes o emulsionantes, como los coloides liófilos.


Emulsiones

Emulsión de aceite en agua, la fase dispersa es el aceite.

Emulsión de agua en aceite, la fase dispersa es el agua.

El líquido en exceso actúa como medio y el otro como dispersoide.

El medio de una emulsión es agua, si al añadir una pequeña cantidad de electrólito, la tornará conductora.

Desdoblamiento de emulsiones: Calentamiento Congelación Agitación Centrifugación Adición de agentes salinos de la fase dispersa


Geles

Está formada por un líquido como fase dispersa en un medio sólido.Gel es un precipitado que puede ser o no gelatinoso y que resulta de la

coagulación de un sol liófobo o liófilo, en condiciones adecuadas.

Preparación: Enfriamiento, de una dispersión no muy diluida de agar-agar, gelatina

y otras sustancia. Otros.

Sinéresis exudación de solvente por contracción de volumen de geles.

Tixotropía transformación reversible de sol en gel.

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