BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS ÁREA DE FISICOQUÍMICA
LICENCIATURA EN QUÍMICO FÁRMACO BIÓLOGO
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA III
PRÁCTICA 4 OBTENCIÓN DE SISTEMAS COLOIDALES COLOIDALES Y UMBRAL DE COAGULACIÓN
OBJETIVOS •
Preparar un sol inorgánico por el método de condensación, por peptización y determinar el umbral de coagulación del Fe(OH) 3 coloidal.
INTRODUCCIÓN
a palabra coloide pro!iene del griego "olla y #oeides. $%omas &ra%am en '' descubrió este sistema de dispersión al analizar sustancias *ue se di+unden con lentitud y no atra!iesan el pergamino. ebido al tama-o de sus partculas son /ntermediarios entre soluciones !erdaderas y suspensiones. 0o son apreciables al microscopio ni son retenidas por +iltros. Poseen un área super+icial y un !olumen muy grande (1dsorción y potencial eléctrico). 2l sistema coloidal está compuesto por partculas con dimensiones de a '444 nm y por un medio en el *ue se encuentran dispersas estas partculas (medio dispersante). as partculas se denominan partculas coloidales o +ase dispersa. 5lasi+icación atendiendo a la a+inidad de la +ase dispersa por la +ase dispersante6 ') 5oloides 7lió+obos86 9oles. a +ase dispersa tiene ba:a a+inidad por la +ase dispersante. 0o son estables en agua. 9on inestables termodinámicamente, sedimentan lentamente. 9u estabilización depende de6 ;
5argas de la super+icie de las partculas (adsorción de iones).
;
;
1dición de electrólitos.
5oloides 7lió+ilos86 geles. a +ase dispersa tiene gran a+inidad por la +ase dispersante. • •
9on estables Forman soluciones espontáneamente.
a
Hardy se re+iere a los dos e+ectos con:untos (carga opuesta y !alencia del contra>ión) sobre la estabilidad de un coloide lió+obo. 2l ión responsable de la +loculación es el contra ión en e=ceso. Produce una compresión del espesor de la doble capa Hardy. ado su tama-o, las dispersiones coloidales pueden prepararse por6 5ondensación de otras partculas más pe*ue-as *ue están en el medio
Hidrolisis 1l !erter una solución de FeCI en un recipiente con agua %ir!iendo, se 3
produce un sol ro:o de
Fe ( OH )3
−¿ ¿ +¿+ 3 CI ¿ FeCI + 3 H O→Fe ( OH ) ( coloide )+ 3 H 3
2
3
Por di!isión o dispersión de partculas de mayor tama-o (peptización). 5onsiste en la desintegración directa de una sustancia en partculas de dimensiones coloidales mediante un agente agregado *ue se conoce como agente peptizante. os sistemas coloidales los encontramos en la naturaleza como la sangre, la piel, en +orma de agares de culti!os, en las gelatinas y en sus propiedades como +enómenos de dispersión de luz en di+erentes ángulos, en el e+ecto $yndall generado debido a la entrada de luz por una !entana y la presencia de pol!o en el aire. .
HIPÓTESIS
os soles son coloides lió+obos e inestables en agua. a adsorción de electrólitos en la super+icie de las partculas coloidales de un sol inorgánico (lo %ace estable) origina *ue éstas se repelen con menor +uerza al mismo tiempo *ue las +uerzas de atracción se incrementan, como consecuencia se agregan en un +lóculo y posteriormente precipitan.
MÉTODO EXPERIMENTAL:
' a preparación del sol de %idró=ido +érrico se %ará por %idrólisis. a preparación del sol de azul de ?erln se realizará por peptización 3 a determinación del umbral de coagulación del sol de Fe(OH) 3 se %ará por método !olumétrico. ETAPAS EXPERIMENTALES:
' Preparación del sol de Fe(OH)3 . # Preparar @ ml de solución de Fe5l 3 al 3 A. 1dicionar ml de la solución preparada sobre 44 ml de agua destilada en ebullición. Bantenerlo en calentamiento durante o 3 minutos, %asta la aparición de un color ro:izo. Preparación del sol de azul de ?erln.> Por dilución de la solución de Fe5l 3 al 3A, prepare @ ml de solución al A. 1 @ ml de solución de Fe5l 3 al A se le adiciona ' ml de solución saturada de +errocianuro de potasio. a mezcla se +iltra y se la!a con agua destilada. 2l precipitado se trata con ácido o=álico 4.'0 3 eterminación del umbral de coagulación. a Prepare '4 ml de solución de cada uno de los siguientes reacti!os a las correspondientes concentraciones6 C5l B, Dn9O E 4.4@ B y C 3Fe(50) 4.44@B b 1dicione '4 ml de solución de Fe(OH)3 preparada en la etapa ', en un matraz erlenmeyer de @4 ml. c 5olo*ue la solución de C3Fe(50) 4.44@B en una pipeta graduada de ml d 1dicione gota a gota la solución de C3Fe(50) 4.44@B sobre los '4 ml de solución de Fe5l 3 contenidos en el matraz de @4 ml con agitación continua. /nterrumpir la adición %asta *ue el sistema presente opalescencia. e 1note el !olumen adicionado de C 3Fe(50) 4.44@B . Haga el traba:o por triplicado. tilice el !olumen promedio para realizar los cálculos. + 5alcule el porcenta:e del umbral de coagulación con la siguiente e=presión6 A (.5.) G (5 I '4 ) '44 onde6 .5. es el umbral de coagulación 5 es la concentración del electrólito es el !olumen de electrólito adicionado g
REPORTE
'.> 2=pli*ue *ue es un sol coloidal. n sol +ormado por partculas sólidas (+ase dispersa) en suspensión en un l*uido (+ase dispersante) constituye una suspensión coloidal. as pinturas, por e:emplo, son una suspensión de partculas de pigmentos sólidos diminutos en un l*uido oleoso. .> 2=pli*ue por *ué un sol es termodinámicamente inestable.
2n los coloides lió+obos, la +ase dispersa tiene ba:a a+inidad por la +ase dispersante, por lo cual no son estables en agua. Ocurre *ue la interacción de un coloide lió+obo mas un electrolito, +orma un coloide estable, pero un coloide lió+obo más e=ceso de electrolito, +orma un coloide inestable (debido a la compresión la doble capa) a desestabilización de un coloide se pro!oca mediante la adición de un electrolito de carga opuesta a la de las partculas coloidales y el e+ecto aumenta con el nJmero de cargas *ue lle!a el electrolito. 5uanto mayor es la !alencia me:or actJa el coagulante. a coagulación es un proceso de desestabilización de las partculas suspendidas de modo *ue se reduzcan las +uerzas de separación entre ellas. 2bullición6 9e reduce la cantidad adsorbida de electrólitos por el sol de tal manera *ue se agregan lentamente las partculas coloidales. 5ongelamiento6 9e genera remoción del medio dispersante impidiéndole a la otra +ase dispersarse. 3.> KLué es la +loculaciónM a +loculación es el proceso *ue sigue a la coagulación, *ue consiste en la agitación de la masa coagulada *ue sir!e para permitir el crecimiento y aglomeración de los +lóculos recién +ormados con la +inalidad de aumentar el tama-o y peso necesarios para sedimentar con +acilidad. 2stos +lóculos inicialmente pe*ue-os, crean al :untarse aglomerados mayores *ue son capaces de sedimentar. Figura '. Floculación6 2l +loculante tiende un puente entre las partculas coloidales aglomeradas para +ormar +lóculos más grandes +ácilmente sedimentables.
E.> KLué es la peptidizaciónM
2s la desintegración directa de una sustancia en partculas de dimensiones coloidales mediante un agente agregado *ue se conoce como agente peptizante. &eneralmente suele ser una sustancia *ue tenga un ion comJn con el precipitado. @.> KLué tipo de sistema es la sangre, la piel, el moco, el *uesoM 2=pli*ue *ue es un bioaerosol. 9e considera *ue los glóbulos ro:os generan un comportamiento no neNtoniano y *ue el plasma sanguneo tiene un comportamiento neNtoniano. Piel es un sol coloidal debido a la gran cantidad de protenas +ibrosas como el colágeno y *ueratinocitos. 2l moco es un coloide !iscoso *ue contiene enzimas antisépticas (como la lisozima) e inmunoglobulinas. 2stá compuesto por moléculas y sales inorgánicas suspendidas en el agua, por lo cual podemos considerarlo como un sol. a sangre es considerada como una emulsión donde la +ase dispersa son los glóbulos ro:os *ue se comportan como gotitas li*uidas, y la +ase dispersante es el plasma sanguneo. 2l *ueso es una emulsión sólida. onde la +ase dispersa es un l*uido (grasa) y la +ase continJa un sólido (casena). os bioaerosoles son partculas transportadas por el aire, constituidas por seres !i!os, o moléculas grandes *ue %an sido liberadas por un ser !i!o .> KLué medios de culti!o biológicos son sistemas coloidalesM 2l agar>agar es una sustancia %idro+lica de carácter coloidal procedente de di!ersas especies de algas marinas, especialmente del género &elidium, *ue tiene la propiedad de +ormar un gel. .> Lue es la opalescencia. 1specto lec%oso e irisado de algunas disoluciones. .
3AG
gramos de soluto volumendedisolucion x 0.005 mL
='44A
='44A
32
(4.44@m)G4.44'gramos
100
Por dilución de la solución de Fe5l3 al 3A, prepare @ ml de solución al A. (A)(@m)I3AG4.3'm
Prepare '4 ml de solución de cada uno de los siguientes reacti!os a las correspondientes concentraciones6 C5l B, Fe9 O 4.4@ B y C3Fe(50) 4.44@B 4
KCl2
CG'=3.'4gImolG3.'4gImol 5lG'[email protected]@[email protected]@3gImol 3.'4[email protected]@3gImolGE.@@@gImol M =
gr ( P . M . )( V )
gr =( M )( P . M . )( V ) gr =( 2 mol / L)( 74.555 gr / mol )( 0.01 L) gr =1.4911 FeSO4
FeG'=@@.E@gImolG@@.E@gImol 9G'=3.4@gImolG3.4@gImol OGE='@.E gImol G3.gImol @@.E@gImol Q3.4@gImol Q3.gImol G'@'.4gImol
M =
gr ( P . M . )( V )
gr =( M )( P . M . )( V ) gr =( 0.05 mol / L )( 151.907 gr / mol )( 0.01 L ) gr =0.0759 K 3 Fe ( CN )6
5G='.4'4gImolG.4EgImol 0G='E.44gImolGE.4E4gImol FeG'=@@.EgImolG@@.EgImol CG3=3.'4gImolG''.34gImol .4EgImolQE.4E4gImolQ@@.EgImolQ''.34gImolG3.@EgImol M =
gr ( P . M . )( V )
gr =( M )( P . M . )( V ) gr =( 0.005 mol / L)( 329.2574 gr / mol )( 0.01 L ) gr =0.0164
. Presentar en una tabla los resultados e=perimentales de la etapa 3. $abla de mililitros a-adidos de electrolitos. Batraz Fe(OH)3 FeSO4 [ 0.05 M ] ' 3
'4 ml '4 ml '4 ml
4.3 ml 4.3 ml 4.3 ml
Batraz Fe(OH)3 K3Fe(CN)6 [ 0 . 005 M ] ' 3
'4 ml '4 ml '4 ml
4.3 ml 4.3 ml 4.3 ml
(.5.) G (5 I '4) '44 onde6 .5. es el umbral de coagulación 5 es la concentración del electrólito es el !olumen de electrólito adicionado .5G
.5G
(0.05 Mx 0.3 mL ) 10
(0.05 Mx 0.3 mL ) 10
∗¿ '44G4.'@A
∗¿ '44G4.'@A
'4.> 2=pli*ue la regla de 9c%ulze>Hardy. 2=pli*ue cómo la relaciona con los resultados e=perimentales de la etapa 3 de su traba:o e=perimental. Para precipitar una partcula coloidal %idró+oba lo primero *ue %ay *ue %acer es neutralizar su carga eléctrica, en cuyo caso basta con agregar a la solución un electrolito de signo contrario a la carga de la micela. 1 esto se re+iere la regla de 9c%ulze>Hardy *ue además postula *ue a mayor nJmero de !alencia mayor capacidad de precipitación posee un electrólito. Para e+ectos de la práctica el +erricianuro de potasio +unciona como agente precipitante o +loculante.
COMENTARIOS
Para poder +iltrar la mezcla diluida de Fe5l3 al A con +erricianuro de potasio, se optó por agregarle un !olumen muy pe*ue-o de ácido acético, para *ue pudiera precipitarse %acia el matraz.
CONCLUSIÓN
os coloidales con sistemas micro%eterogéneos constituidos de una +ase dispersa y una +ase dispersante. Presentan propiedades eléctricas, mo!imiento ?roNniano y de dispersión de la luz (2+ecto $yndall). os métodos de obtención de coloides son dos6 dispersión (peptización) y condensación (%idrólisis). a Hardy re+iere la carga del contra>ión y la !alencia sobre la estabilidad de un sol.
odd, <. 2., R
