Instituto de Educación Superior "Domingo Faustino Sarmiento"

Trabajo Práctico Nº 1

Sistemas Coloidales

Profesorado para la Educación Secundaria en Biología

Materia: Química General y Biológica.

Profesora: Soto, Josefina

Grupo: Oro. 1º Año. Comisión A

- Alegre Magni Sozzi, Natalia

- Barrio, Emilce

-Delgado Claudia

Resistencia, 30 de junio de 2015


Introducción

Las mezclas se caracterizan porque los componentes de las mismas conservan sus propiedades; cuando son homogéneas se pueden fraccionar y cuando son heterogéneas se pueden separar en fases.

Existen mezclas en las cuales una sustancia insoluble, en un determinado medio, como por ejemplo el SiO2 en agua, puede estar dispersa de modo que el sistema total sea aparentemente una solución. Este estado, el coloidal, se consigue en condiciones especiales y el sistema formado por el solvente y esta sustancia es heterogéneo. La razón de su aparente homogeneidad deriva del tamaño de las partículas de la sustancia insoluble.

En la actualidad se sabe que cualquier sustancia puede alcanzar el estado coloidal, ya que la fase dispersante como la fase dispersa pueden ser un gas, un líquido o un sólido, excepto que ambos no pueden estar en estado gaseoso.

Según el grado de división de las partículas, los sistemas materiales se pueden clasificar en tres grandes grupos:

  • Dispersiones macroscópicas o groseras: son sistemas en los cuales las partículas dispersas se distinguen a simple vista o con ayuda de un microscopio.
  • Dispersiones o sistemas coloidales: en estas dispersiones el medio disperso solo es detectable con el ultramicroscopio. Si bien son sistemas heterogéneos, marcan un límite entre los sistemas materiales homogéneos y dispersos. Se las llama también soluciones coloidales.
  • Soluciones verdaderas: en estos sistemas homogéneos, donde las partículas dispersas son moléculas o iones. No son visibles ni siquiera con el ultramicroscopio.

Conceptos Generales

Historia

En 1850 el químico inglés Thomas Graham aplicó el término coloide (de la palabra griega kolas, que significa goma o cola) a polipéptidos (albúmina, gelatina), a gomas vegetales (acacia, almidón, dextrinas) y a compuestos inorgánicos como hidróxidos metálicos gelatinosos.

Definición

Tradicionalmente se define como una suspensión de pequeñas partículas en un medio continuo. Estas partículas se caracterizan por ser mayores que las moléculas pero no lo suficientemente grandes como para ser vistas en el microscopio.

El límite superior del tamaño de las partículas en el estado coloidal se puede tomar como aproximadamente igual al límite inferior de la visibilidad en el microscopio, o sea, un rango entre los 10 a 10000 A.

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 en una sola fase, y no hay superficie real de separación entre las partículas moleculares del soluto y el solvente. Los sistemas coloidales son mezclas de dos fases, y para cada partícula existe una superficie definida de separación.

Fases de un sistema coloidal

  • Fase dispersa: es la fase que forman las partículas, puede ser líquida, sólida o gaseosa.
  • Fase o Medio dispersante: es el medio en el cual las partículas se hallan dispersas, éste último también puede ser líquido, sólido o gaseoso.

Importancia

  • Todos los tejidos vivos son coloides.
  • El suelo en parte está constituido de una materia coloidal.
  • Muchos de los alimentos que ingerimos son coloides: el queso, la manteca, las sopas claras, las jaleas, la mayonesa, la leche.
  • En la industria, los cauchos, los plásticos, las pinturas, las lacas y los barnices son coloides. En la fabricación de cerámicos, textiles, papel, detergentes y varios artículos más, dependen de la absorción en la superficie de materia coloidal.

Propiedades

Adsorción

Es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material en contraposición a la adsorción, que es un fenómeno de volumen. Los coloides son excelentes adsorbentes debido al pequeño tamaño de las partículas y a la gran superficie. Por ejemplo, el carbón tiene gran adsorción, por tanto, se usa en los extractores de olores; esta propiedad se usa también en cromatografía.

Carga Eléctrica

Las partículas presentan cargas eléctricas positivas y negativas. Si se trasladan al mismo tiempo hacia el polo positivo se denomina anaforesis, si ocurre el movimiento hacia el polo negativo, cataforesis.

Movimiento browniano

Se observa en un coloide al ultramicroscopio, y se caracteriza por un movimiento de partículas rápido, caótico y continuo; esto se debe al choque de las partículas dispersas con las del medio.

Efecto de Tyndall

Es una propiedad óptica de los coloides y consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través de un coloide. Esto no ocurre en otras sustancias.

Clasificación

Una clasificación muy útil de las dispersiones coloidales se basa en los estados físicos de las partículas coloides y del medio dispersante. Podemos observar en la tabla los nombres de los distintos tipos de dispersiones coloidales y ejemplos de cada uno de ellos.

Tipos de coloides

Emulsiones

Se llama emulsión a una dispersión coloidal de un líquido en otro inmiscible con él, y puede prepararse agitando una mezcla de los líquidos o, preferentemente, pasando la muestra por un artefacto llamado homogeneizador. Tales emulsiones no suelen ser estables y tienden a asentarse en reposo, para impedirlo, durante su preparación se añade pequeñas cantidades de sustancias llamadas agentes emulsionantes o emulsificantes, que sirven para estabilizarlos. Éstas son generalmente jabones de varias clases, sulfatos y ácidos sulfúricos de cadena larga o coloides liófilos.

Soles

Las soluciones coloidales con un medio de dispersión líquido se dividen en dos clases:  soles liófilos (donde hay una estrecha vinculación entre la fase dispersada y la fase dispersora) y soles liófobos (donde las interacciones son despreciables, casi nulas).

Aerosoles

Los aerosoles fueron incluidos como coloides de acuerdo a sus propiedades ópticas. Los aerosoles son un sistema con un gas de medio de dispersión en el cual tanto los líquidos como sustancias sólidas pueden estar dispersos. Una dispersión de líquidos en un gas se conoce como niebla, neblina o nube; mientras que una dispersión de un sólido en un gas se conoce como polvo o humo.

Los aerosoles como el humo consisten en partículas sólidas de la más fina dispersión, las neblinas consisten de finas gotas de un líquido que puede o no contener sustancias disueltas o partículas sólidas en suspensión. Si la concentración de las gotas de la profundidad de visibilidad es reducida se la puede llamar niebla, las formaciones que son todavía mas densas y que presentan ciertas formas o no pueden ser llamadas nubes.

Geles

En ciertas condiciones es posible coagular un sol, de modo que se obtiene una masa semi rígida que incluye todo el líquido del sol, a este producto se lo llama gel. De acuerdo a las propiedades los geles se dividen en geles elásticos y geles no elásticos.

Un gel elástico típico es la gelatina obtenida por enfriamiento del sol liófilo que resulta cuando se calienta esta sustancia con agua. Otros soles liófilos, siempre que no sean demasiado diluidos, dan geles elásticos por enfriamiento.

El ejemplo más conocido de un gel no elástico es el ácido silícico conocido como gel de sílice. Los precipitados gelatinosos de óxidos metálicos hidratados se relacionan con los geles no elásticos, pero son precipitados que no llegan a formar un gel verdadero porque no incluyen todo el agua presente.

Los geles elásticos y no elásticos se diferencian por su comportamiento en la deshidratación y rehidratación.

Dispersiones de gases

Las dispersiones de gases en líquidos se forman cuando un gas completamente insoluble en el líquido, se fuerza hacia adentro del líquido a través de una boquilla conteniendo canales u orificios muy finos. La estabilidad de las dispersiones de gases en agua es baja debido a que las burbujas de gas suben hasta la parte superior. Al llegar cerca de la superficie del líquido cada burbuja levanta una cúpula arriba de sí misma; si el líquido tiene una alta tensión superficial se rompe la delgada película de la cúpula desintegrándose en finas gotas (rocío). De manera que el tiempo de vida de dicha dispersión se puede prolongar si la velocidad de levantamiento del aire o de las burbujas es disminuida.

Se pueden hacer dispersiones también al forzar burbujas de aire dentro de un líquido, batiendo, golpeando, salpicando, es decir, por impacto de un objeto sólido sobre la superficie de un líquido.

Espumas

Si los líquidos usados para la preparación de dispersiones de gas tienen propiedades tales que las cúpulas por encima de las burbujas ascendentes no se rompen inmediatamente al tocar la superficie del líquido, se forman entonces espumas, que nadan sobre esta superficie.

Las espumas aparecen en dispersiones de gas estabilizadas con jabón u otras sustancias hidrofílicas.

Importancia Industrial


Áreas Industriales en las que se Encuentran Sustancias en Estado Coloidal

Productos químicos: Pinturas, pegamentos, adhesivos, agentes espesantes, lubricantes, catalizadores, adsorbentes, emulsiones fotográficas, papel, tinta de impresión, etc.

Industria Farmacéutica: Emulsiones, microemulsiones, cremas, ungüentos, materiales adsorbentes, etc.

Suelos: Estabilización de suelos, permeabilidad, adsorción, procesos de intercambio iónico, etc.

Medio Ambiente: Contaminación atmosférica, aerosoles, espumas, purificación del agua, lodos, pesticidas, etc.

Productos de Consumo Doméstico y Alimentación: Leche, mantequilla, productos lácteos, bebidas, cosméticos, agentes de limpieza, aditivos alimentarios, etc.

Usos Industriales de los Sistemas Coloidales de Importancia Práctica

Sílice Gel: se usa como agente espesante en pinturas, productos farmacéuticos, y en otros tipos de dispersiones, tanto acuosas como no acuosas.

Óxidos e Hidróxidos: de Titanio como pigmento, de Aluminio como abrasivo, pasta dentrífica, papel, con relleno en materiales plásticos y en pinturas, de Hierro en las cintas magnéticas y en la fabricación de ferritas.

Sulfuros: Vulcanización y como fungicida en la viticultura y fruticultura.

Arcillas: industria cerámica.

Coloides Hidrófilos: agentes espesantes o como emulgentes en productos farmacéuticos, cosméticos y alimentos (ejemplos son gelatinas, pépticas, alginatos, proteínas, etc.)

Aplicaciones

Las suspensiones coloidales alcanzan su mayor importancia dentro de la biología. Todos los sistemas biológicos son coloidales en cierta forma; el protoplasma es una suspensión coloidal como lo es también la sangre y otros fluidos del organismo. Los coloides son también muy importantes en la industria dado que prácticamente todas se relacionan de alguna manera con coloides.

El comportamiento de los plásticos es un efecto coloidal y lo mismo puede decirse del hule, las pinturas el cemento la cerámica y los detergentes. Incluso la purificación del agua y el tratamiento de las aguas negras, se encuentran sistemas coloidales que desempeñan un papel vital. Las investigaciones se la era espacial les han abierto a los científicos horizontes mucho mas amplios respecto a la naturaleza de los sistemas coloidales.

Conclusión

En este trabajo podemos apreciar las consideraciones generales y superficiales de los sistemas coloidales, ya que, dichas dispersiones forman parte de muchos aspectos de nueva vida diaria así como de nuestra vida misma, ya que los tejidos biológicos son considerados coloides.

En 1850 el químico inglés Thomas Graham emplea el término coloide para referirse a mezclas que se encuentran entre el límite de lo homogéneo y lo heterogéneo.

Un sistema coloidal está compuesto por una fase dispersa y un medio dispersante. Puesto que la materia se presenta en tres estados de agregación, es posible diferenciar nueve sistemas coloidales, pero el sistema gas en gas no existe por consecuencia de la solubilidad de los gases, todos los gases son solubles en gases.

La industria ha aprovechado varias propiedades de estos sistemas y proponen una gran variedad de productos coloides, tanto orgánicos como la manteca, como inorgánicos como la elaboración de pinturas.

Los coloides más importantes son los soles, puesto que con sus propiedades de repulsión o atracción de líquidos conforman la materia orgánica, por ejemplo el citoplasma celular es un coloide.

Bibliografía

Comment Stream