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UNIVERSIDAD DELPAPALOAPAN

Sistemas coloidalesTito Adabel Prez Felipe

Dr. Miguel ngel Velzquez Manzanares

05 de febrero de 2013

ndice

Sistemas coloidales

1.- Clasificacin y caractersticas.

2. -Propiedades pticas y cinticas.

3.- Potencial electrocintico en sistemas de dispersin.

4.- Sistemas dispersos, propiedades fisicoqumicas y mecanismos de preparacin.

5.- Geles, jabones y organosoles: estructura, propiedades fisicoqumicas, reolgicas y estabilidad.

6.- Emulsiones: clasificacin, agentes emulsificantes, inversin de fase.

7.- Espumas: caractersticas estabilidad y ruptura.

8.- Sistemas coloidales de proteccin en sistemas de dispersin.

9.- Soluciones de macromolculas, asociacin y coagulacin.

10.- Aplicaciones de propiedades de sistemas coloidales en sistemas biolgicos.

SISTEMAS COLOIDALES Una dispersin coloidal ha sido definida tradicionalmente como una suspensin de pequeas partculas en un medio continuo. Debido a u capacidad de dispersin de la luz y a la aparente ausencia de presin osmtica, estas partculas agregados, son molculas nicas con una masa molar muy grande. Los lmites de tamaos son difciles de especificar, pero si las partculas dispersadas se encuentran entre 1 m y 1 nm, podemos decir que el sistema es una dispersin coloidal. Una suspensin coloidal se forma cuando una sustancia es insoluble en el medio y sus partculas o gotas son muy pequeas y se dispersan en l. Pueden formarse en reacciones cuyos productos sean insolubles. No crecen como los cristales en tamaos que puedan sedimentar o ser filtrados. Ciertas sustancias orgnicas se consideran solubles pero no forman soluciones reales, sino dispersiones coloidales: jabn, almidones, gelatina, agar-agar, goma arbiga, albmina.Hay dos subdivisiones clsicas de los sistemas coloidales: (1) liofilicos, o coloidales que atraen al disolvente (tambin llamados geles), y (2) liofobicos, o coloidales que repelen al disolvente (tambin llamado soles). Por su tamao tan pequeo, el rea superficial con relacin a su masa es muy grande.

Como resultado de esta gran rea predominan los fenmenos de superficie. La masa de las partculas coloidales es tan pequea que los efectos gravitacionales no tienen importancia. CLASIFICACIN Y CARACTERSTICAS De acuerdo a la afinidad entre la fase dispersante y la fase dispersa: LIFILOS/HIDRFILOS: Termodinmicamente estables. Son siempre molculas polimricas de uno u otro tipo, de forma que la solucin est compuesta de una dispersin de molculas nicas. La estabilidad del coloide lioflico es una consecuencia de las interacciones fuertes favorables disolvente-soluto. Sistemas Lioflicos tpicos serian las protenas (especialmente gelatina) o almidn en agua, caucho en benceno y nitrato de celulosa o acetato de celulosa en acetona.

LIFOBOS/HIDRFOBOS: Termodinmicamente inestables. Son siempre sustancias de alta disponibilidad en el medio dispersante. Los coloides liofobicos suelen ser agregados de pequeas molculas. La dispersin liofobica puede prepararse moliendo al solido con el medio dispersante en un molino de esferas, que durante un periodo de tiempo prolongado reduce la sustancia a tamaos que se encuentran en el intervalo coloidal 1 es ms importante longitud que dimetro polinucletidos y polipptidos y Oblatos (esfera achatada) a / b < 1 suspensiones de xido frrico y arcillas. Cadenas estadsticas: Cambio continuo de forma en solucin, polmeros sin interacciones entre cadenas laterales, celulosa, colgeno de piel, tendones y huesos, queratina de uas y pelo, miosina. PROPIEDADES PTICAS Y CINTICAS

Microscopia electrnica: se obtienen imgenes de las partculas para observar el tamao, forma y estructura de las partculas coloidales. Dispersin de la luz (Light scattering): depende del efecto Faraday-Tyndall y se utiliza para determinar el peso molecular de coloides. La dispersin se describe en funcin de la turbidez, , descenso fraccional en intensidad debido a la dispersin de la luz incidente que atraviesa a travs de 1 cm de disolucin. Movimiento Browniano Las micelas de una dispersin coloidal presentan incesantes movimientos, lo que es debido al bombardeo o choque de las molculas del solvente contra las micelas, imprimiendo a stas una trayectoria zigzagueante. Movimiento errtico observado en partculas menores de 5 m. La velocidad de las partculas es inversamente proporcional a su tamao y a la viscosidad del medio. Las partculas difunden espontneamente desde zonas de mayor a menor concentracin, hasta que la

concentracin de todo el sistema es homognea. Resulta directamente del movimiento Browniano. Efecto Tyndall. Un rayo de luz es diseminado al pasar atravs de una suspensin coloidal. El tamao de los coloides es mayor que la longitud de onda promedio de la luz blanca y por esto interfiere en su paso y la refleja. Esta propiedad se usa como base para medir la turbiedad en el agua, o la concentracin de partculas coloidales en un lquido. Presin Osmtica Cuando las partculas no pueden difundir en el sistema por la presencia de una membrana semipermeable, son las molculas del solvente las que se mueven desde la zona de menor a la de mayor concentracin. Sedimentacin Tambin denominada sedimentacin, se produce por la agrupacin de las micelas, que reunidas en partculas de mayor tamao, pierden estabilidad y van al fondo del recipiente. Este proceso es reversible, ya que por agitacin pueden suspenderse nuevamente las partculas. Viscosidad Es un factor que cada da se tiene ms en cuenta, y resulta ser un elemento importante cuando se trata de hemodiluciones o de manejar las condiciones reolgicas de la sangre. As la viscosidad ideal debe ser de igual magnitud que la del plasma, la cual es de 2. Los productos en uso tienen viscosidades entre 1,4 y 5,45.

Tixotropismo Es la transformacin de gel a sol y viceversa por agitacin mecnica.

Coacervacin La carga elctrica de las partculas coloidales puede ser neutralizada por la adicin de una sustancia ionizable adecuada, y el coloide puede ser precipitado por aglomeracin de sus partculas.

Coagulacin La fase dispersa del coloide se rene en grumos ms o menos voluminosos, los que ya no pueden volver a disgregarse por agitacin, constituyendo un proceso irreversible. Dializacin Los coloides no son capaces de atravesar las membranas permeables (ver el tema membranas en la gua Transporte a travs de biomembranas). En cambio, las soluciones verdaderas pueden trasportarse a travs de la membrana, propiedad que se aprovecha para separar coloides y cristaloides.

POTENCIAL ELECTROCINTICO EN SISTEMAS DE DISPERSIN Fuerzas de interaccin entre partculas coloidales: Fuerzas de repulsin electrosttica Fuerzas de van der Waals o fuerzas electromagnticas de atraccin Fuerzas estricas, dependientes de la geometra y conformacin de molculas en la interfase de la partcula Fuerzas solvatacin debido a los cambios en las cantidades de disolvente adsorbido sobre las proximidades de las partculas vecinas Propiedades electrocinticas: La estabilidad de los coloides hidrofbicos depende de la carga elctrica que ellos poseen. La carga primaria puede provenir de grupos cargados con partculas superficiales o puede ser ganada por adsorcin de una capa de iones provenientes del medio circundante por reemplazo isomrfico. AgNO3 + KBr Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ AgBr Ag+ Ag+ Ag+ AgBr + KNO + NO + Ag

POTENCIAL ZETA Es una medida de la estabilidad de una partcula e indica el potencial que se requiere para penetrar la capa de iones circundante en la partcula para desestabilizarla. Por lo tanto, el potencial zeta es la potencia electrosttica que existe entre la separacin de las capas que rodean a la partcula. Modelo de la doble capa Se usa el modelo de la doble capa para visualizar la atmsfera inica en la proximidad del coloide cargado y para explicar como actan las fuerzas elctricas de repulsin. Es posible entender este modelo como una secuencia de etapas que ocurren alrededor de un coloide negativo, si los iones que neutralizan sus cargas son repentinamente separados. La vista izquierda muestra el cambio en la densidad de carga alrededor del coloide. La derecha muestra la distribucin de iones positivos y negativos alrededor del coloide cargado. Efecto del coloide sobre el ion positivo (llamado contraion) en la solucin. Inicialmente, la atraccin del coloide negativo hace que algunos iones positivos formen una rgida capa adyacente alrededor de la superficie del coloide; esta capa de contraiones es conocida como la capa de Stern.

Otros iones positivos adicionales son todava atrados por el coloide negativo, pero estos son ahora rechazados por la capa de Stern, as como otros iones positivos que intentan acercarse al coloide. Este equilibrio dinmico resulta en la formacin de una capa difusa de contraiones, stos tienen una alta concentracin cerca de la superficie, la cual disminuye gradualmente con la distancia, hasta que se logra un equilibrio con la concentracin de los contraiones en el seno de la disolucin. En forma similar, aunque opuesta, en la capa difusa hay un dficit de iones negativos, llamados coiones pues tienen la misma carga que el coloide. Su concentracin se incrementa gradamente al alejarse del coloide, mientras que las fuerzas repulsivas del coloide son compensadas por los iones positivos, hasta alcanzar nuevamente el equilibrio. La capa difusa puede ser visualizada como una atmsfera cargada rodeando al coloide. A cualquier distancia de la superficie, la densidad de carga es igual a la diferencia de concentracin entre iones positivos y negativos. La densidad de carga es mucho mayor cerca del coloide y gradualmente disminuye a cero cuando las concentraciones de iones positivos y negativos se asemejan. Los contraiones de la capa de Stern y de la capa difusa son los que juntos llamaremos la doble capa. El espesor de esta doble capa depende del tipo y concentracin de los iones de l