Sistemas Coloidales Introducción
Las dispersiones coloidales encuentran usos en numerosas áreas científicas e industriales. En ambos ámbitos se aprovecha la estabilidad de los sistemas coloidales con el fin de mejorar e incluso encontrar nuevas aplicaciones de determinados materiales, por lo que el estudio de la estabilidad o inestabilidad de los coloides cobra una importancia fundamental. Algunas de las áreas industriales en las que regularmente pueden encontrarse sustancias en estado coloidal se señalan a continuación:
Productos químicos: Pinturas, pigmentos, adhesivos, agentes espesantes, lubricantes, catalizadores, adsorbentes, emulsiones fotográficas, papel, tintas de impresión, industria
de los productos del petróleo etc.
Industria farmacéutica: Emulsiones, microemulsiones, cremas, ungüentos, materiales absorbentes, etc. Materiales: Metalurgia, enriquecimiento de minerales, aleaciones, cerámicas, cementos, fibras, plásticos, alquitrán y materiales bituminosos, etc. Suelos: Estabilización de suelos, permeabilidad, adsorción, procesos de intercambio iónico, etc. Medio ambiente: ambiente: Contaminación Contaminación atmosférica, aerosoles, espumas, espumas, purificación de aguas, lodos, pesticidas, etc. Productos de consumo doméstico: Leche, mantequilla y de más productos lácteos, bebidas, cosméticos, agentes de limpieza, aditivos alimentarios, etc. Algunos sistemas coloidales específicos cuya importancia práctica es reseñable:
Sílica gel: Pueden prepararse fácilmente diferentes tipos de dispersiones coloidales de sílice a partir de silicato sódico (arena cristalina) y disoluciones acuosas de ácido clorhídrico. Se utilizan ampliamente como agentes espesantes en pinturas, productos farmacéuticos y en otros tipos de dispersiones, tanto acuosas como no acuosas. Óxidos e hidróxidos: El óxido de titanio, TiO2, es el pigmento blanco de uso más extendido. Los óxidos e hidróxidos de aluminio se utilizan en abrasivos, pastas dentífricas, papel, como relleno en materiales plásticos y en pinturas. Algunos pigmentos de óxido de hierro se emplean en las cintas magnéticas y en la fabricación de ferritas, de uso en las memorias de las computadoras. Sulfuros: Los sulfuros de diversos cationes metálicos, tal como Ni, Co, Cd, etc., pueden presentarse en forma coloidal. El azufre coloidal producido en los procesos de extracción de azufre encuentra usos en vulcanización y como fungicida en viticultura y fruticultura.
Preparación de sistemas coloidales Objetivo
-Preparar sistemas coloidales a partir de algunos métodos conocidos Desarrollo experimental
-Métodos de dispersión a) Reacciones de doble intercambio
1.- Preparación del sol de ioduro de plata
Colocar en un matraz erlemeyer 1 ml de KI 0.1 N y diluir en 11.5 ml de agua
En otro matraz colocar 0.5 ml de AgNO3 y diluir en 12 ml de agua
Vertir poco a poco y agitando la solución de AgNO3 sobre la solución de KI. Dejar reposar 10 min y observar
2.- Preparación del sol de “azul de Prusia” Hacer disoluciones de ferrocianuro de potasio en los siguientes porcientos: 4,2,0.2,0.02,0.0 02,0.0002
Preparar seis disoluciones de cloruro férrico en los porcientos: 2,1.24,0.124,0.0 124,0.00124,0.0 00124
B) Reacciones de óxido-reducción óx ido-reducción
Mezclar 5 ml de la primera serie con 5ml de la segunda, agitar y dejar reposar por 5 min
Filtrar los primeros tres tubos y lavar el precipitado con agua. Observar y apartar los tubos donde haya formación de coloides
3.- Obtención de sol de óxido férrico
Colocar en un vaso p.p 85 ml de agua y 15 ml de FeCl3 al 10.24% y calentar hasta ebullicón
En un vaso p.p colocar 85 ml de agua y calentar hasta ebullición, retirar de la llama y agregar 15 ml de FeCl3 al 10.24%. Ebullir por varios minutos
4.- Preparación de oro coloidal En dos tubos de ensaye colocar 18 ml de agua y 2 ml de citrato de sodio. Al primer tubo agregar 3 gotas de cloruro de oro y al segundo agregar 6 gotas. Agitar
Colocar 75 ml de agua en dos matraces balon y calentar a ebullición
5.- Obtención de sol de azufre Tomar 2 ml de la solucón de azufre, vertir lentamente y agitando sobre 20 ml de agua en un matraz
-Métodos de dispersión
6.- Obtención del gel gelatina Agregar un poco de agua a un gramo de gelatina, agregar agua hirviendo y agitar hasta disolución
7.- Obtención del gel de almidón Agregar a 1.5 g de almidón 50 ml de agua y agitar. Calentar la mezcla, con agitación, hasta formar el gel
Vaciar en cada matraz el contenido de cada tubo manteniendo la ebullición hasta que cambie el color. Retirar de la llama
-Obtención de emulsiones
8.- Obtención de emulsión diluida En uun tubo de ensaye agregar 2 ml de solución de aceite y 6 ml de agua. Agitar
9.- Obtención de emulsión concentrada
Agregar 8 ml de agua en dos tubos de ensaye, al primero se le agrega 0.5 ml de benceno.
Al segundo se le agregan 0.5 ml de benceno y 1 ml de solución de jabón. Agitar
Purificación de sistemas coloidales Objetivo
-
Realizar el proceso de diálisis como sistema de purificación de sistemas coloidales
Desarrollo experimental
Cortar un tramo de 15 cm de coloidón y ponerlo a hidratar en un vaso de pp con agua
Atar uno de los extremos con un cordón y vaciar dentro de la bolsa un poco de coloide Fe(OH)3. Atar el otro extremo y colocar la bolsa en un vaso de pp con agua
Despues de un hora colocar un poco de agua de diálisis en dos tubos de ensaye, agregar a un tubo unas gotas de AgNO3 y al otro KSCN. Si no se observa nada dejar reposar otra hora
Volver a hacer las pruebas con AgNO3 y KSCN cada 24 hrs, cambiando el agua de diálisis hasta que las pruebas sean negativas
Propiedades ópticas y cinéticas de los sistemas coloidales Objetivo
-Observar el efecto Tyndall en los diferentes sistemas coloidales preparados - Observar las propiedades cinéticas de los sistemas coloidales Desarrollo experimental
Dejar reposar los coloides por siete dias y observar cuales sufrieron de sedimentación. Anotar las observaciones
Obsevar en la lámpara Tyndall los coloides preparados. Anotar cuales presentan el efecto y cuales no.
Estabilidad de sistemas coloidales Objetivo
-Observar el comportamiento de los sistemas coloidales en un campo eléctrico y en presencia de electrolitos.
Desarrollo experimental
1.- Electroforesis de un sol LLenar el tubo hasta 3/4 partes con el coloide, agregar 2 gotas de glicerina en cada rama del tubo y 5 gotas de KCl
Sumergir los electrodos, dejar pasar el maximo voltaje y observar cada media hora
Deconectar la fuente cuando el fenómeno se observe
2.- Comportamiento de S.C. frente a electrolitos indiferentes Preparar dos series de tubos de ensaye, cada uno con 5 ml de los diferentes soles (AgI, Fe(OH) 3, azul de prusia, oro)
A una serie agregar 0.4 ml de CaCl2 1M y a la otra 0.4 ml de Na2SO4. Dejar reposar 10 min y observar
3.- Comportamiento de S.C. frente a electrolitos afines
Colocar 5 ml de AgI en dos tubos de ensaye. Al primero agregar 0.4 ml de AgNO3 y al segundo 0.4 de KI
En otro tubo agregar 5 ml de Fe(OH)3 y 0.4 ml de FeCl3. Dejar reposar 10 min y observar
4.- Cambio de carga por presencia de electrolitos En tubos de ensaye realizar diluciones de AlCl3 a las concentraciones 0.5, 0.05, 0.005, 0.0005, 0.00005 M
En una serie de 6 tubos con 5 ml de sol de AgI, agregar 0.5 ml de AlCl3 en cada uno de las diluciones preparadas. Dejar reposar 10 min y obsevar
A los dos últimos se les agregan 1 ml de Na2SO4 1 M, dejar reposar 10 min y observar
5.- Comportamiento de geles y emulsiones frente a electrolitos
Vertir 5 ml de los geles de almidón y gelatina en 2 series de tubos de ensaye
A una serie agregar 0.4 ml de CaCl2 y a la otra 0.4 ml de Na2SO4. Dejar reposar 10 min y observar
Agregar 1 ml de las soluciones del electrolito correspondiente a los geles y 2 ml a la emulsión. Dejar reposar 24 hrs.
Protección de sistemas coloidales Objetivo
-Observar el efecto de la gelatina sobre la estabilidad de un sistema coloidal Desarrollo experimental
1.- Sol de Ag2CrO4 protegido con gelatina Agregar a un vaso de pp con 10 ml de agua 1 ml de K2Cr2O7 y 1 ml de AgNO3
A otro vaso con 10 ml de agua agregar 10 gotas de gelatina, 1 ml de de K2Cr2O7 y 1 ml de AgNO3
Calentar ambos vasos hasta ebullición, dejar enfriar y observar
2.- Sol de oro protegido con gelatina Hacer diluciones de gelatina en los % 0.1, 0.01, 0.001, 0.0001
A una serie de 6 tubos con 5 ml de coloide de oro, agregar a 5 tubos 0.5 ml de la diluciones, agitar y dejar reposar 5 min
Agregar 0.5 ml de cloruro de sodio al 10% a cada tubo
Preparacio n de sistemas coloidales 1. ¿Qué diferencias fundamentales observaste en los dos métodos de pr eparación utilizados?
La preparación de un coloide por condensación da como resultado una precipitación , mientras que para la dispersión no , también el tiempo de formación del coloide formado por dispersión fue más lento. Además la condensación se realiza a través de partículas que tienen un tamaño inferior al tamaño de partículas coloidales o sea se parte de una solución verdadera y por reacción química se obtienen partículas insolubles de tamaño coloidal. En la dispersión se parte de partículas que tienen un tamaño mayor al coloidal. En los métodos de condensación se obtienen partículas al estado coloidal por: • Reducción. • Oxidación. • Hidrólisis.
En los métodos por dispersión se obtienen mediante : • Peptización. • Dispersión mecánica . • Desintegración eléctrica.
2. De acuerdo con los nombres dados a los experimentos , escribe la reacción química involucrada en cada uno de ellos o el mecanismo de formación del coloide.
Preparación del sol de ioduro de plata: AgNO3 + KI
KNO3+AgI
Preparación del sol de “azul de Prusia”:
K4[Fe(CN)6] + FeCl3
Fe[Fe(CN)6]+ K4Cl3
Obtención de sol de óxido férrico: FeCl3 +H2O
HCl3+ FeOH
Preparación de oro coloidal: NaH2[C3H5O (COO)3] + AuCl
H(AuCl4) + NaH[C3H5O(COO)3]
Obtención de sol de azufre: FeSO3 + H2O
FeOH +HSO3
Métodos de dispersion : Obtención del gel de gelatina: Se utilizó agua como agente peptizante y se dejó reposar para hidratar a la grenetina , posteriormente se agregó agua hirviendo y se agito hasta dilución. Obtención del gel de almidón: También se utilizó agua como agente peptizante , se calentó la mezcla lentamente y se agito para evitar la formación de grumos hasta la formación del gel. Obtención de emulsión diluida: Se hizo una emulsión de agua + aceite conteniendo más partes de agua que de aceite y se agito hasta obtener la emulsión. Obtención de emulsión concentrada: A dos tubos diferentes con la misma cantidad de agua se les agrego benceno en igual cantidad , pero al segundo tubo se le adiciono 1 ml de jabón y se agito fuertemente.
3. ¿Qué características podrías dar a los soles?, ¿a los geles? Ya las emulsiones?
Se puede decir que los soles son dispersiones de sólidos en líquidos ; los geles se asemejan más a la estuctura de un sólido , mientras que las emulsiones son dos fases liquidas con diferentes densidades. 4. Da, en serie , los resultados obtenidos en la preparación del azul de Prusia. ¿Qué características presenta cada uno de los elementos de esta serie?
1ro. (precipito mas ) , 2do. ( precipito) , 3ro. (precipito) , 4to. (precipito) y el 5to. (precipito muy poco) , el primer tubo era el de color azul más intenso , el segundo tenia menor concentración y menor intensidad de color y así hasta el 5to. Tubo que era el de menor color. 5. ¿Qué observaste al filtrar los tubos? , ¿es característico de los sistemas co loidales ser retenidos por el papel filtro? , ¿Por qué entonces se retuvo sustancia en el papel filtro?
Los coloides se quedaron en el papel filtro , esto no es característico de los sistemas coloidales , y son retenidos por que son coloides hidrófobos , es decir tienen afinidad por sistemas poco solubles como lo es el papel filtro. 6. ¿Pueden formarse sistemas coloidales a cualquier concentración de electrolitos?¿por qué?
La adsorción es un fenómeno de superficie, que tiene lugar entre las distintas partículas que forman una solución. De ahí que las micelas coloidales, de gran superficie, gocen de la propiedad de adsorber los iones del medio que las rodean. Este fenómeno explica, por ejemplo, sobre la carga de las micelas, o bien la estabilidad de los coloides, que se aumenta agregando a la solución coloidal una pequeña cantidad de electrólito, suficiente para formar alrededor de la micela una envoltura o capa eléctrica de mismo signo. 7. ¿Qué observaste al lavar los precipitados? , ¿puede suceder lo mismo con un gel? Explica que efecto tiene el agua sobre el precipitado.
Los soles quedaban en la superficie del papel filtro, no podría pasar lo mismo con un gel ya que los geles son afines por el agua es decir es de carácter hidrófilo , mientras que los soles son hidrófobos. 8. ¿Qué diferencias observaste al preparar el sol de hidróxido férrico por ambos métodos? , ¿a qué se debe que uno presente más opalescencia?
Que en el de condensación había menos dispersión ; es decir más opalescencia , mientras que el otro no era opalescente. 9. Di en cuales de los coloides hubo peptización y ¿cuál fue el agente peptizante?
Hubo peptización en la obtención de los geles de gelatina y de almidón, el agente peptizante fue el agua. 10. Explica qué papel juega el alcohol en la formación del sol de azufre.
Es debido a la poca solubilidad del azufre en medio acuoso, al adicionar un alcohol este se vuelve mucho más soluble , esto se ve favorecido para la formación del sol. 11. ¿Cuál es el objeto del calentamiento en la obtención de los geles? , ¿podrían prepararse sin calentamiento?
Es solo para acelerar el proceso por que los procesos de dispersión son más lentos , cuando calentamos hacemos al proceso más eficaz. 12. ¿Qué papel desempeña el jabón en la formación de la emulsión? , ¿Por qué la emulsión no es estable si no se agrega jabón?
El jabón es un tenso activo que incentiva el equilibrio entre la fase oleosa y la acuosa (balance hidrofilico-lipofilico) , cuando no se agrega un tenso activo la emulsión es inestable ya que las cabezas polares de la molécula no están orientadas correctamente y no se forman miscelas circulares lo que le confiere estabilidad a la emulsion. 13. ¿Por qué fue posible formar una emulsión sin agregar jabón?
Porque lo que hace el jabón es darle estabilidad , no participa en la formación de la emulsión. 14. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre soles , geles y emulsiones?
Las fases en que se encuentran, el tamaño de las partículas que lo componen y el tiempo de formación de cada coloide. 15. ¿Cuál es la diferencia fundamental en la formación del sol de de hidróxido de fierro? Cuestionario: 1. Define: nucleación y velocidad de nucleación , velocidad de cristalización.
Nucleación : es el procesos que tiene lugar en una solución sobresaturada y que da como resultado la formación de partículas muy pequeñas que son capaces de crecer dando otras mayores. Velocidad de nucleación : es la rapidez con la cual los núcleos van recreándose y haciéndose cada vez más grandes. Velocidad de cristalización : es la rapidez con la cual se forma el precipitado de una solución debido al electrolito presente. 2. ¿Qué es peptización? , ¿Qué es un agente peptizante?
Es el proceso de coagulación de un coloide, en muchos casos es reversible , el agente peptizante es el “protector” de un coloide.
3. ¿Cómo influye la concentración de las soluciones en la formación de los soles?
Entre mayor concentración hay mayor formación de sol
4. ¿Cuál es la relación entre la tensión superficial y la energía d e superficie?
Como los líquidos siempre adquieren la superficie en que se encuentran estos tienden a minimizar la superficie , extenderla implica un gasto de energía la llamada energía de superficie , la tensión superficial es la propiedad de los líquidos por la cual parecen estar rodeados por una membrana en tensión ; es decir hay que aplicar una fuerza para extender el área de un líquido en un cm2 y así es como se mide la tensión superficial. 5. ¿Cómo varia la energía libre de superficie en relación al área superficial ?
Es mayor la energía entre mayor es el área superficial es decir es directamente proporcional. 6. ¿Qué es un agente emulsificante?
Compuestos que disminuyen la tensión entre fases y forma una película en la interfase. Se usan para promover la emulsificación durante la manufactura. Para controlar la estabilidad de la emulsion. 7. ¿Qué se entiende por gelacion?
La gelación es el proceso mediante el cual se forma un gel. Un gel es un sistema coloidal donde la fase continua es sólida y la dispersa es líquida. Los geles presentan una densidad similar a los líquidos, sin embargo su estructura se asemeja más a la de un sólido. 8. ¿Qué otros agentes estabilizantes conoces además del jabón?
El trimetil-amonio y el bromuro 9. Explica la causa de la inestabilidad termodinámica de los sistemas coloidales.
Aun y cuando las dispersiones coloidales son en general termodinámicamente inestables (debido a su gran área superficial), existen factores, como la doble capa eléctrica, que previenen la agregación de las partículas para formar una dispersión gruesa. Desde un punto de vista cinético, si las partículas tardan mucho tiempo en agregarse y sedimentar, tenemos un coloide estable
Purificacion de sistemas coloidales INFORME 1. ¿Qué observaste después de una hora, en el agua diálisis? ¿pasó el coloide a través del papel de diálisis? 2. ¿Al hacer pruebas con AgNO3, qué sustancia se puso de manifiesto? Y ¿Cuál con el KSCN? ¿qué características tienen estas sustancias? Escribe las reacciones involucradas. ¿Son éstas todas las sustancias que podrías detectar? 3. ¿Qué otra sustancia pudo pasar a través del papel? Para la diálisis, en general, ¿Qué sustancias interesa que pasen a través del papel? 4. Al cabo de la diálisis ¿Qué sucede dentro del sistema coloidal? ¿favorece esto al sistema coloidal? ¿por qué? 5. Si la diálisis fuera exhaustiva, hasta eliminar todos los electrolitos presentes ¿qué sucedería con el sistema coloidal? 6. ¿Sucedería lo mismo si se dializa sol de azufre como se preparó en la práctica, contra agua? 7. ¿Qué sucedería si se dializa gel de gelatina contra agua, en forma exhaustiva?
CUESTIONARIO 1. ¿En qué consiste el proceso de diálisis?
Se define como el movimiento de iones y moléculas pequeñas a través de una membrana porosa, llamada membrana dialítica o dializante, pero no de moléculas grandes o partículas coloidales. La diálisis no es una propiedad exclusiva de los coloides, puesto que
ciertas soluciones también se pueden dializar, por ejemplo, los bioquímicos utilizan con frecuencia la diálisis para separar moléculas proteínicas de iones acuosos.
2. ¿Cuál es el objeto de someter a diálisis a los S. C.?
En los coloides, la diálisis permite purificar el sistema coloidal, puesto que se eliminan iones y otras moléculas pequeñas consideradas impurezas. Se utilizan como membranas dialíticas, el celofán y las membranas de origen animal. 3. En general, ¿cómo se selecciona el líquido contra el que se somete la diálisis? 4. ¿Cuál es el objeto de dializar proteínas contra soluciones a la misma concentración de las soluciones en que se solubilizan las proteínas? 5. ¿Entre qué límites oscilan los tamaños de partículas que pasan a través del papel de diálisis?
El tamaño de las partículas de soluto en soluciones ordinarias, es generalmente de 1-10 Å o 0.1 a 1 m 6. ¿Por qué las partículas coloidales no dializan?
7. ¿Qué sustancias se usan comúnmente para dializar? 8. ¿Es conveniente, para un coloide, que se pretende dure algún tiempo, no eliminar el exceso de electrolito que lo forma? ¿por qué?
La diálisis es un proceso muy lento que requiere días o semanas para su realización. Generalmente no se lleva hasta el punto de eliminar todo el electrolito porque los soles muy dializados, al perder demasiado electrolito, se vuelven inestables y tienden a precipitar fácilmente.
Propiedades opticas y cineticas de los sistemas coloidales INFORME 1. ¿Qué observaste al hacer pasar el haz de luz sobre los coloides preparados, las soluciones y el agua con arena. 2. Da, en forma de tabla, los resultados obtenidos para cada sustancia en los experimentos anteriores.
3. ¿Cómo explicarías que solamente los sistemas coloidales hayan presentado opalescencia al pasar el haz de luz a través de ellos? 4. ¿Cómo clasificarías los otros tres grupos de sustancias utilizadas? ¿Cuál es la base de esa clasificación. 5. ¿A qué se debe, que el coloide de oro presente 2 diferentes colores? CUESTIONARIO 1.1 ¿Qué se entiende por reflexión, refracción, difracción y dispersión de la luz y
cuales son sus leyes básicas? La reflexión es el proceso por el cual “una superficie de discontinuidad devuelve una porción de la radiación incidente al medio por el cual llegó la radiación”. La luz solar es
redirigida en 180° luego de incidir en una partícula atmosférica. La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La difracción es un fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz visible y las ondas de radio. Dispersión al fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material. Todos los medios materiales son más o menos dispersivos, y la dispersión afecta a todas las ondas; por ejemplo, a las ondas sonoras que se desplazan a través de la atmósfera, a las ondas de radio que atraviesan el espacio interestelar o a la luz que atraviesa el agua, el vidrio o el aire.
1.2 Define el fenómeno de Tyndall y explica a qué se debe
Se conoce como Efecto Tyndall , al fenómeno a través del cual se hace presente la existencia de partículas de tipo coloidal en las disoluciones o también en gases, debido a que éstas son capaces de dispersar la luz. En cambio, los gases o las disoluciones consideradas verdaderas, que no tiene partículas de este tipo, son transparentes, pues no hay nada que disperse la luz que entra, no pudiendo distinguirse ni macroscópica ni microscópicamente las partículas que se encuentran disueltas en ella. Gracias a esta notable diferencia, se puede distinguir a las mezclas de tipo homogéneas que se trata de suspensiones coloidales.
1.3 Da una breve explicación de la dispersión de la luz por los sistemas colídales
Una dispersión coloidal es un sistema disperso o polifásico de una o más fases dispersas de partículas con la fase dispersa distribuida a través de una fase continua o dispersarte.Las dispersiones coloidales tienen una gran superficie específica (SE)
comparada con un volumen idéntico de partículas de gran tamaño. Las dispersiones que son termodinámicamente inestables y que sólo existen durante cierto periodo de tiempo (“estabilidad cinética”) 1.4 ¿Qué se entiende por sistema disperso? ¿Según el grado de dispersión como se
clasifican los sistemas dispersos?
Un sistema disperso es aquel en el cual, una o mas sustancias (fase dispersa) se encuentran distribuidas en el interior de otra (fase o medio disperso), en forma de pequeñas partículas. Según el grado de división de las partículas los sistemas dispersos se clasifican en: a) Dispersiones macroscópicas ó groseras: son sistemas heterogéneneos, las partículas dispersas se distinguen a simple vista, son mayores a 50 mm (mezcla de arena y agua, granito, limaduras de hierro en azufre, etc.) b) Dispersiones finas: son sistemas heterogéneos visibles al microscopio, las partículas de las fases dispersas tienen dimensiones comprendidas entre 0.1 mm y 50 mm. (emulsiones y suspensiones) c) Sistemas coloidales: en estas dispersiones el medio disperso solo es visible con el ultramicroscopio. Si bien son sistemas heterogéneos, marcan un imite entre los sistemas materiales heterogéneneos y homogéneos. El tamaño de las partículas de la fase dispersa se encuentra entre 0.001 y 0.1 mm. d) Soluciones verdaderas: en estos sistemas las partículas dispersas son moléculas o iones, su tamaño es menor a 0.001 mm. No son visibles ni siquiera con ultramicroscopio y son sistemas homogéneos.
1.5 ¿Qué se entiende por homogenización de la emulsiones?
La homogenización es un proceso que combina diversas sustancias para producir una mezcla uniformemente consistente. La homogenización se utiliza principalmente con componentes que no son solubles uno en el otro, que apenas son miscibles o no son miscibles en absoluto. La industria alimentaria ha homogenizado leche desde hace muchos años. Con el fin de evitar el proceso natural de formación de crema, los glóbulos de grasa en la leche se trituran en un homogenizador de alta presión, de modo que se produzca una emulsión estable. La homogenización es una tarea omnipresente para la producción de pinturas, barnices, lubricantes, emulsiones bituminosas, productos para el hogar y productos para la industria química. 1.6 ¿Qué grado de dispersión tienen normalmente las emulsiones?
Las partículas de las fases dispersas tienen dimensiones comprendidas entre 0.1 mm y 50 mm. 1.7 ¿Entre que limites oscilan los diámetros de las partículas que forman los sistemas
coloidales?
El tamaño de las partículas de la fase dispersa se encuentra entre 0.001 y 0.1 mm. 1.8 ¿A que crees que se debe el fenómeno de opalescencia?
La opalescencia es un tipo de dicroísmo que aparece en sistemas muy dispersados, con poca opacidad. Estos materiales adquieren un aspecto lechoso, con irisaciones. En estos casos, un material puede aparecer, por ejemplo, de color amarillo-rojizo al ver la luz transmitida y de color azul al ver la luz difundida en dirección perpendicular a la luz transmitida. El fenómeno recibe ese nombre por su aparición en ciertos minerales llamados ópalos. Cuantas más partículas y más grandes sean esas partículas, mayor será la dispersión que surge de ellas y más imprecisa o nebulosa se verá esa fase particular. Para una cierta concentración de partículas, la dispersión es tan fuerte que toda la luz que pasa a través de ese material se dispersa, y el cuerpo deja de ser transparente. 1.9 Explica la ley de Rayleigh.
La Ley de Rayleigh-Jeans intenta describir la radiación espectral de la radiación electromagnética de todas las longitud de onda de un cuerpo negro a una temperatura dada.
Si la luz incidente es blanca, compuesta por ondas de diferente longitud (diferente color), la luz remitida contendrá mayor cantidad de colores con longitud de onda pequeña (azules y violetas) que con longitud de onda grande (amarillo y rojos).
Propiedades electricas de sistemas coloidales 1. ¿Qué observaste en el experimento de electroforesis? , ¿qué aplicación darías a lo observado?
Las partículas del coloide se movieron hacia el electrodo con más afinidad (cátodo) produciendo una cataforesis, podría utilizarse en la separación de proteínas de la sangre , ya que la sangre es de naturaleza coloidal. 2. De las reacciones descritas en la practica 1 ¿Cuál de los p roductos corresponde a las partículas eléctricamente cargadas? ¿Cuál es la fórmula de la micela?
K4Fe(CN)6 + FeCl3 férrico)
[Fe4(Fe(CN)6)3]
micela (ferrocianuro
3. La carga que poseen las micelas es adquirida de la misma forma en todos los coloides preparados? , ¿Cuáles son entonces los orígenes de la carga eléctrica en cada uno de los coloides preparados?
No, se adquieren por ionización (las proteínas adquieren su carga por la ionización de los grupos carboxilo y amino) por adsorción de iones (adsorción desigual de iones de carga contraria en la superficie de la micela y por disolución iónica; las sustancias iónicas adquieren una superficie cargada por una disolución desigual de iones con carga contraria la de aquellos que la toman. 4. Las partículas dentro de un mismo coloides tienen todas la misma carga?¿qué efecto tiene esto sobre las propias partículas?
Son de carga contraria, es decir hay interacciones entre estas ( fuerzas electrostáticas y fuerzas de van der Waals.
5. ¿Qué aspecto presentan cada uno de los coloides preparados en la practica 1? Da los resultados en forma de tabla.
sol Sol de yoduro de plata Sol de azul de Prusia Sol de óxido férrico Oro coloidal Sol de azufre
aspecto
opalescente oleoso acuoso opalescente oleoso
6. ¿cómo relacionas los efectos de repulsión entre las partículas con la estabilidad de los s.c?
Es muy grande y difiere según se trate de los coloides hidrófobos o hidrófilos. La estabilidad de los primeros depende de la carga eléctrica de sus micelas, que siendo de un misino signo para cada clase de coloides se mantienen en solución mediante un proceso de repulsión continua; la estabilidad de los hidrófilos depende del grado de hidratación de sus micelas. 7. ¿Qué observaste al agregar electrolito a los coloides? , ¿Cuál es el efecto de los electrolitos sobre las micelas cargadas?
Se neutraliza la carga de las micelas y se forma un precipitado. 8. De acuerdo a la valencia de aniones y cationes en los electrolitos agregados ¿Qué signo tienen las micelas cargadas de los soles?
Negativa , ya que se mueven hacia el catodo. 9. ¿Qué observaste al agregar AlCl3 en diferentes concentraciones al sol de AgI? ¿ cómo explicas lo observado? , por qué los dos últimos tubos floculan con NaSO4?
Entre mayor era la concentración, mayor era la floculación , esto es debido a que se neutralizaban las cargas por la presencia del electrolito NaSO4. 10. Se necesitó la misma cantidad de electrolito para romper la estabilidad de los soles , geles y emulsiones? Da tus resultados en forma d e tabla.
Sol , gel o emulsión
Resultado
Sol de yoduro de plata Sol de azul de Prusia
Mayor cantidad Mayor cantidad
Sol de óxido férrico Oro coloidal Sol de azufre Gel de gelatina Gel de almidón Emulsión diluida Emulsión concentrada
Menor cantidad Mayor cantidad Mayor cantidad Menor cantidad Menor cantidad Menor cantidad Menor cantidad
11. . ¿Qué características en cuanto a la solubilidad , presentan las partículas que forman soles y geles? de acuerdo a la tabla anterior cu ál de estos coloides es más estable? , qué relación existe entre solubilidad y estabilidad?
Los soles son más solubles que los geles , el sol de azul de Prusia (ferrocianuro férrico) es el más estable , es decir entre más estable es el coloide tiene un mayor grado de solubilidad. 12. De acuerdo a la tabla de la pregunta 10 ¿Qué estabilidad presentan las emulsiones comparativamente? ¿a qué puede deberse esta mayor estabilidad?
la emulsión diluida es la más estable ya que tiene mayor solubilidad ya que en la concentrada hay una mayor diferenciación entre la capa oleosa y la acuosa. 13. ¿Cuántas fases forman los coloides que manejaste? , ¿en qué estado físico se encuentran las fases que forman cada uno d los coloides? Da tus resultados en forma de tabla.
en general se forma una sola fase , en estado liquido sol Sol de yoduro de plata Sol de azul de Prusia Sol de óxido férrico Oro coloidal Sol de azufre
Fase/s
1 fase 1 fase 1 fase 2 fases 1 fase
14. Da 3 clasificaciones de s.c en base a estabilidad , solubilidad y fases que los forman.
estables o inestables , solubles e insolubles y liquidos u oleosos.
15. Que discutirías acerca de la caducidad de los sistemas coloidales?
Entre mayor es la estabilidad de un coloide va a tener un mayor tiempo de vida debido a que tardara más tiempo en perder su estabilidad a menos que se qgregue un electrolito. Cuestionario : 1. Que es el potencial Z? , ¿Cuál es el origen del potencial Z?
es la diferencia de potencial generada por la doble capa eléctrica formada en la superficie de separación de dos fases(entre la doble capa fija y la capa difusa de la solución) 2. Como varia el potencial z con la temperatura , con la dilución y con el aumento de un electrolito de signo contrario a la micela?
Cuando se aumenta la concentración de electrolito, disminuye el potencial Z , ya que la mayor parte de la caída de potencial ocurre en la parte inmóvil de la doble capa. Cuando el potencial Z queda reducido a unos 10 -20 mV, es cuando los choques entre las partículas originan su unión, formando agregados mayores. Estos agregados se forman al vencer la tensión superficial la repulsión electrostática, que ya es muy pequeña. La coagulación en la práctica tiene lugar a un potencial Z que es aún ligeramente negativo. En función de los iones que rodean a la párticula, el potencial Z disminuirá por dos circunstancias: a) Por cambiar la carga de los iones adheridos por otros de mayor valencia y b) Por compresión de la doble capa, hecho que puede ocurrir al aumentar la concentración del electrolito (coagulante), ya que al aumentar esta concentración de iones de signo contrario en la capa difusa, esta se comprimirá y disminuirán las fuerzas de repulsión y por tanto el potencial Z. 3. En que consiste la electroforesis?
La electroforesis es un método de laboratorio en el que se utiliza una corriente eléctrica controlada con la finalidad de separar biomoleculas según su tamaño y carga eléctric a a través de una matriz gelatinosa. 4. A qué se debe la estabilidad de los sistemas coloidales?
depende de la carga eléctrica que adquiere la micela del coloide , entre mayor sea la atracción entre las propias moléculas será más estable el sistema coloidal. 5. A cualquier concentración y valencia de electrolito puede haber cambio en la carga de las micelas?
Si ya que se están alterando los parametros de los cuales depende la carga que adquiere la micela.
6. Que se entiende por coloide liófilo y liofobo?
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. 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. 7. Como varia el poder de floculación de un ion según su carga y su tamaño?
Entre mayor sea su valencia tendrá una mayor floculación , y es inversamente proporcionalmente a su tamaño , entre más pequeño mayor floculación. 8. Cuál es la diferencia entre electrolisis y electroforesis?
Difieren en la matriz en la que se lleva a cabo en la electroforesis es un coloide y en la electrolisis generalmente es un medio polar como el agua.
Floculacio n de los sistemas coloidales INFORME 1. Da en forma de tabla de resultados obtenidos para los dos coloides. 2. Tomando en cuenta la concentración ¿Qué electrolito presentó mayor floculación, para cada uno de los coloides? 3. ¿El poder floculante es directamente proporcional a la valencia del ión?
4. 5. 6. 7.
¿Hubo floculación con el NaCl? ¿a qué concentración? A concentraciones diluidas. ¿Hubo el mismo poder de floculación? ¿Cómo influye la carga en el potencial Z de la micela? ¿A qué conclusión llegas?
CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es la influencia de la concentración del electrolito en la floculación de sistemas coloidales?
Para producir la precipitación se necesita la adición de electrolitos, los cuales aunque son esenciales en bajas concentraciones para mantener la estabilidad, en altas producen la floculación de la fase dispersa. La concentración se refiere a la cantidad mínima de electrolito requerido, para producir la precipitación en dos horas. 2. ¿Cuál debe ser la condición para flocular coloides con electrolitos en función de cargas eléctricas?
Frecuentemente puede flocular un sol, añadiéndole un coloide de carga opuesta a la suya. En este proceso ambos soles pueden precipitarse parcial o totalmente. 3. ¿Cuál es la influencia de la valencia del contra-ión en la floculación de sistemas coloidales?
La acción precipitante de algunos electrolitos depende de la valencia de los aniones en soles positivos y de la valencia de los cationes en soles negativos. 4. ¿Qué dice la regla de Schulz-Hardy? 5. ¿Solamente por medio electrolitos pueden flocularse los sistemas coloidales? ¿qué otros métodos pueden usarse?
Sí, esta floculación depende de las naturalezas del sol y del electrolito añadido. 6. ¿Por qué es necesario que los coloides tengan un mínimo de electrolito presente?
Porque esto favorece la estabilidad.
