Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Presentación del tema: "Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN"— Transcripción de la presentación:

1 Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN
SISTEMA COLOIDAL Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

2 Las Dispersiones o Sistemas Coloidales son un sistema disperso, donde las partículas dispersas tienen un tamaño de 1 nm a 1000 nm (o 10-7 cm a 10-4 cm), la forma de las partículas pueden ser laminar, fibrilar y corpuscular. Las partículas en un sistema coloidal pueden estar constituidas por unos cientos o miles de moléculas sencillas, o pueden ser incluso una sola molécula gigante (macromolécula) como por ejemplo almidón, hemoglobina, virus, etc.

3 Partes de una dispersión coloidal
Un sistema coloidal esta compuesto de dos partes: la fase dispersa o discontinua, que esta formada por partículas coloides, y la fase dispersante o dispersora que esta constituida por una sustancia continúa en la que se han dispersado las partículas coloidales. Por ejemplo, en la dispersión coloidal, llamada niebla o neblina, las partículas de agua liquida representan la fase dispersa y el aire, la dispersora.

4 Tipos de sistemas coloidales
Por su estado físico existen ocho tipos de dispersiones coloidales debido a que la fase dispersa, así como la dispersante, puede ser un gas, un líquido o un solido. Las dos fases no pueden ser gaseosas, puesto que en este caso se trataría de una solución gaseosa.

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6 La mantequilla, el yogur y el queso son sistemas coloidales que consumimos cotidianamente.

7 La piedra pómez, roca volcánica, es un tipo de coloide clasificado como espuma solida y es tan ligera que flota en el agua.

8 En los incendios se liberan grandes cantidades de humo (aerosol solido) y para extinguir ciertos tipos de incendios se emplea la espuma liquida, que es un tipo de coloide.

9 La dispersión coloidal ha sido definida tradicionalmente como una suspensión de pequeñas partículas en un medio continuo. Los coloides son sustancias que consisten en un medio homogéneo y de partículas dispersadas en dicho medio.

10 Las propiedades esenciales de las dispersiones coloidales pueden atribuirse al hecho de que la relación entre la superficie y el volumen de las partículas es muy grande. En una solución verdadera, el sistema consiste de una sola fase, y no hay superficie real de separación entre las partículas moleculares del soluto y del solvente. Las dispersiones coloidales son sistemas de dos fases, y para cada partícula existe una superficie definida de separación.

11 Muchas personas estudiaron los coloides, el primero fue Selmi (1843), preparó soluciones coloidales de azufre, azul de Prusia y caseína, realizando numerosos experimentos; llegó a la conclusión de que estas no eran soluciones verdaderas, sino suspensiones en agua de pequeñas partículas.

12 Graham (1861), es considerado como el fundador de la química coloidal experimental clásica; investigó la difusión de diferentes sustancias encontrando que algunas tenían alta velocidad de difusión, pero otras lo hacían muy lentamente. De acuerdo a la velocidad de difusión, clasificó a las sustancias en dos grupos: cristaloides y coloides, los primeros podían ser fácilmente cristalizados, mientras que los coloides no. La diferencia entre ambos era mayor si la sustancia era disuelta en agua y separada del solvente puro por una membrana semipermeable, los cristaloides pasarían a través de la membrana, mientras que los coloides no.

13 El trabajo de Graham fue muy importante hasta que se encontró que su diferenciación entre coloides y cristaloides no era del todo correcta, ya que muchos coloides podían ser cristalizados. Faraday también hizo importantes descubrimientos acerca de los coloides, preparó soluciones estables de oro coloidal y estudió algunas de sus propiedades ópticas. Observó que un bien definido haz de luz al pasar al pasar a través del sol de oro, al ser observado lateralmente aparecía como una trayectoria blanca; esto era causado por las partículas de oro, que dispersaban la luz. Luego se demostró que este hecho era una característica de los sistemas coloidales.

14 Schuzle, trabajo en la estabilidad de los coloides, demostrando que estos podían ser precipitados muy fácilmente. A principios del siglo XX hubo importantes progresos en el estudio de los coloides. Freindlich investigó los fenómenos de adsorción y estableció la “Ley de adsorción”, en Siedentopf y Zsigmondy en 1903 inventaron el ultramicroscopio. Importantes descubrimientos sobre el tamaño y movimiento de las partículas coloidales fueron realizados por Smoluchowsky (1906), Svedberg (1906), Perrin (1908) y Einstein (1908). Wo. Ostwald y Von Weirman propusieron la primera clasificación racional de coloides, fue introducida la noción de sistema disperso y el tamaño de la partícula fue tomado como el principal factor en la clasificación y caracterización de los coloides.

15 CLASIFICACIÓN DE LOS COLOIDES
Coloides orgánicos e inorgánicos: de acuerdo a su composición química, los coloides se pueden clasificar en orgánicos e inorgánicos; a su vez estos se subdividen en: metales, no-metales, soles de óxidos y sales coloidales, para los inorgánicos; y en soles homopolares, hidroxisoles y soles heteropolares. Coloides esféricos y laminares: de acuerdo a la forma de la partícula que los forma, los coloides se clasifican principalmente en coloides esféricos y coloides lineales. Los coloides esféricos tienen partículas globulares mas o menos compactas, mientras que los coloides lineales poseen unidades largas y fibrosas.

16 La forma de las partículas coloidales influye en su comportamiento aunque sólo puede determinarse de manera aproximada, en la mayoría de los casos puede ser muy compleja. Como primera aproximación se puede reducir a formas relativamente sencillas, como la esfera que además representa muchos casos reales. Es la forma que adquieren las partículas esencialmente fluidas, como las gotitas de un líquido dispersas en otro para formar una emulsión.

17 Las dispersiones de plásticos y caucho en agua (látex), así como en muchos negros de carbono son casi esféricas, al igual que en ciertos virus. Si la forma se desvía de la esférica, podemos considerar como modelos los elipsoides de revolución, como en muchas proteínas. Los elipsoides pueden ser oblatos (discos) o prolatos (forma de cigarro puro). Si la partícula se aplana mucho, se asemejará a un disco caracterizado por su radio y espesor. Si se alarga mucho, tomará la forma de una barra de longitud y radio dados. Si las partículas se aplanan y alargan, su forma será de tablillas o cintas. Cuando se alargan mucho en comparación con las otras dos dimensiones, se forma un filamento (polietileno y caucho).

18 Coloides moleculares y micelares: también se pueden estudiar los coloides de acuerdo al tamaño de sus partículas como coloides moleculares y coloides micelares, a su vez estos coloides pueden ser orgánicos o inorgánicos, o fibrosos o laminares. Las partículas de los coloides moleculares son macromoléculas sencillas y su estructura es esencialmente la misma que la de estructura de pequeñas moléculas, los átomos están unidos por ligaduras químicas verdaderas, a estos coloides moleculares se los llama coloides verdaderos. A este grupo de coloides moleculares pertenece la mayoría de los coloides orgánicos de nitrocelulosa, almidón, cloruro de polivinilo, caucho. Los esferocoloides también pueden ser moleculares.

19 La estructura de los coloides micelares es distinta, las partículas de estos no son moléculas, sino conglomerados de muchas moléculas pequeñas o grupos de átomos que son mantenidos juntos por valencias secundarias o por fuerzas de cohesión o de van der. Walls. Muchos coloides inorgánicos, emulsiones, jabones y detergentes, forman coloides micelares. Estas sustancias pueden formar soluciones verdaderas o de tipo coloidal, dependiendo de las condiciones. En general una micela es menos estable que una macromolécula.

20 Coloides liofóbicos y liofílicos: las partículas de muchos coloides contienen grupos de átomos los cuales se disocian en iones, estos grupos ionizantes hacen que la partícula este eléctricamente cargada. Las partículas pueden también cargarse por adsorción de iones de la solución; esta carga eléctrica es uno de los factores de estabilidad, ya que las partículas cargadas positivamente se repelen entre sí, al igual que, por ejemplo, en un sol negativamente cargado, su estabilidad se debe a la repulsión electrostática.

21 Otro importante factor de estabilidad es la solvatación (la adsorción de un líquido sobre la superficie de las partículas), debido a esta, las partículas están mas o menos completamente rodeadas por una capa de moléculas del líquido y se supone que esta capa puede prevenir la aglomeración de partículas. La solvatación depende de la afinidad del solvente por los átomos y grupos de átomos que forman la superficie de las partículas. De acuerdo a Perrin y Feundlich, los coloides pueden ser separados en liofóbicos y liofílicos.

22 Liofóbico significa “no gustar de o temer a un líquido”; en los soles liofóbicos no hay afinidad entre las partículas y el solvente, la estabilidad de estos depende principalmente de la carga de las partículas. Si el agua es el solvente, se utiliza el nombre hidrófobo. Este tipo de coloides se caracteriza por presentar: baja estabilidad hacia la floculación por electrolitos, su visibilidad en el microscopio es buena y presentan una muy pequeña presión osmótica. Algunos ejemplos de estos coloides son: Au, Ag, AgCl, y algunas emulsiones.

23 Liofílico significa “gustar de un líquido”, en este tipo de coloides hay interacción entre las partículas y el solvente. Este tipo de soles es mucho más estable que los soles liofóbicos. Para el caso de los soles en agua se utilizara el término hidrofílico. Este tipo de coloides se caracteriza por presentar: alta estabilidad hacia la floculación por electrolitos, su visibilidad en el microscopio es mala y presentan una considerable presión osmótica. Algunos ejemplos de estos coloides son: albúmina, glicógeno, hule y ácido silícico. La mayoría de los coloides inorgánicos son hidrofóbicos, mientras que la mayoría de los coloides orgánicos son liofílicos.

24 Preparación de dispersiones coloidales
Muchas sustancias sólidas forman dispersiones coloidales al ser puestas en contacto, o calentadas en un medio de dispersión adecuado, a este tipo de coloides se los llama coloides intrínsecos, y son compuestos de macromoléculas, este tipo de coloides por lo general tiene un carácter liófilo. Se llama coloides extrínsecos a las dispersiones de pequeñas partículas de materiales insolubles de bajo peso molecular. Este tipo de dispersiones son casi invariablemente soles liófobos y deben ser preparados mediante métodos especiales que produzcan partículas de tamaño adecuado.

25 Muchos coloides moleculares son producidos naturalmente en reacciones bioquímicas, menos sencilla es la preparación de los coloides inorgánicos, que en su mayoría son liofóbicos, debido a que las sustancias son insolubles en agua. Algunas de estas sustancias se disuelven en ácidos pero en tales soluciones cambian químicamente por completo dando lugar a la formación de soluciones verdaderas en lugar de soluciones coloidales y estas ultimas pueden ser obtenidas por métodos de condensación o de dispersión.

26 Condensación: el principio esencial de este método es que las sustancias con las cuales se preparan los soles están originariamente en solución verdadera, en estado de iones o moléculas, como resultado de la reacción química que se efectúa entre ellas. Se obtienen partículas insolubles de tamaño coloidal. Las condiciones experimentales deben ser estrictamente controladas. En la preparación de soluciones coloidales por el método de la condensación se han empleado reacciones químicas de varios tipos; también se ha empleado la oxidación, por ejemplo, una solución acuosa de hidrógeno sulfurado se puede oxidar por oxígeno o por anhídrido sulfuroso para obtener un sol de azufre.

27 Dispersión: en este método se parte de una cierta cantidad de sustancia pura, por medio de dispositivos especiales se la desintegra en partículas de dimensiones coloidales que permanecen durante algún tiempo en estado disperso. Con este objeto se emplea el método de la peptización, que consiste en la desintegración directa de una sustancia en partículas de dimensiones coloidales mediante un agente agregado que se conoce como agente peptizante.

28 Se consigue reducir muchas sustancias al estado coloidal en el llamado molino de coloides, este consiste en una serie de discos separados por espacios muy pequeños que giran a gran velocidad en sentidos opuestos. El medio dispersante se pasa a través del molino junto con las sustancias a dispersar y el agente estabilizante, obteniéndose después de un tiempo la solución coloidal.

29 GRACIAS