Sistemas coloidales

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COLOIDES DEFINICION, CARACTERISTICAS Y
PROPIEDADES
Alexis Aceituno PhD pharmaceutics Facultad de
Farmacia Universidad de Valparaíso
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Historia

• Los coloides fueron por primera vez descritos por
  el químico inglés Thomas Graham, en 1860.
• Sustancias que no filtran a través de una
  membrana semipermeable (proceso denominado
  DIALISIS)
• Diálisis separa componentes que no pueden ser
  filtrados

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Sistemas coloidales
Sistemas con tamaño de partícula de soluto entre
10-9 m (10Å) y 10-6 m (1 ?) 1 ? micron 1 x
10-4 cm 1 nm nanómetro 1 x 10-9 m 1Å
Amstrong 1 x 10-10 m 1 x 10-8 cm Partículas
de soluto dispersas en medio dispersor o
dispersante Qué se dispersa? partículas pequeñas
o moléculas grandes
Límites arbitrarios
Dispersión molecular Ej. NaCl en agua
Dispersión gruesa Ej. Arena en agua de mar
COLOIDES
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Solución verdadera Coloides Suspensiones
Tipo partícula Iones, moléculas pequeñas Partículas, macromoléculas Partículas grandes
Tamaño partícula 0.1-1nm 1-100 nm 100 nm y mayores
Tamaño comparativo de solutos dispersos a nivel
molecular o coloidal
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Tipos de dispersiones coloidales
Medio dispersor Fase dispersa Nombre Ejemplos
Gas Líquido Aerosol Niebla
Gas Sólido Aerosol Humo
Líquido Gas Espuma Crema batida
Líquido Líquido Emulsión Mayonesa
Líquido Sólido Suspensión Leche magnesia
Sólido Sólido Sol sólido Aleaciones
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Coloides en productos de uso común

• Aerosol
• Soles
• Emulsion
• Espumas
• Geles

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Diferencia entre soluciones verdaderas, coloides
y dispersiones
Considere dos experimentos
agitar
Partículas de tamaño coloidal macromoléculas
Dos fases
Solución verdadera
Presencia de límites
agitar
Dos fases
Dos fases
Coloide o dispersión
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Más terminología
Caso 1
Partículas de tamaño coloidal macromoléculas
Coloide puesto que las moléculas originales están
en el rango de 10-9 a 10-6 m
Este se denomina un coloide LIOFILICO
Significa afinidad por solvente y por tanto
soluble
1 fase
Caso 2
Límites presentes
Límite significa que las moléculas que componen
la partícula no tienen afinidad por el solvente
coloide LIOFOBICO
2 fases
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Conclusión Siempre cuando se tenga más de 1 fase
en contacto, se constata la presencia de una
superficie que separa las fases
Líquido ?
Superficie entre sólido líquido
Superficie entre dos líquidos
líquido
Líquido ?
sólido
Superficie tiene un significado químico y uno
geométrico Químico región en la cual las
propiedades varían desde una fase a la fase
adyacente Geométrico Un objeto con área pero sín
grosor
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Superficie geométrica posee área pero no grosor
?
?
Reduce a
Superficie química con cambio gradual
a
a
Cuál es el objetivo de nuestra obsesión con
superficies en coloides?
ENERGIA LIBRE DE GIBBS
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Características de los sistemas coloidales

• Area superficial
• A volumen constante, dispersión coloidal posee un
  área superficial específica enorme
• Disminución del tamaño de partícula produce un
  aumento del cuociente area superficial/volumen
  (denominado area superficial específica)

AS6 cm2 V 1 cm3
a 1 cm
AS 600 cm2 V 1 cm3
a 0.1 mm
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EFECTO DEL GRADO DE DIVISION Y AREA SUPERFICIAL
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Forma de las partículas

• Polidispersidad
• Afecta el área superficial
• Esfera perfecta el área superficial corresponde a

Realidad Polidispersidad Ausencia de esfericidad
? densidad material R radio de la partícula

• Todas esferas perfectas, monodisperso caracteriza
  por un diámetro
• Irregulares, polidisperso, difícil de caracterizar

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Ejemplo El área superficial específica de las
partículas de polvo en el aire de Santiago es de
5,61 m2/g. Calcule el radio de estas
partículas Densidad partículas 2,2 g/cm3
Recordar que 1 nm...........1 x 10-9 m 10 Å
1 ?.............. 1 x 10-6 m 1 x 10-4 cm
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Pesos moleculares promedios (MMN, MMP)

• Consecuencia de la polidispersidad
• Coloides (específicamente liofílicos) difieren en
  sus longitudes de cadenas y PM
• Considérese el caso de un coloide formado por 2
  fracciones con PM de 1000 (A) y 100000 (B)
• XA XB

PM promedio numérico
PM promedio en peso (ponderado)
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Para un sistema polidisperso se tiene que
M (promedio peso) gt M (promedio en número)
Indice de polidispersión (IPD)
IPD para un sistema de partículas homogéneas 1
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Comportamiento de sistemas coloidales en solución
Clasificación de sistemas coloidales se basa
en Grado de interacción entre partículas o
macromoléculas de la fase dispersa con moléculas
de la fase continua
Coloides liofílicos (atracción por el
solvente o medio dispersante) Coloides de
asociación Coloides liofílicos (repulsió
n por el medio dispersor)
?
?
Grado afinidad por medio dispersor
?
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CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE TIPOS DE COLOIDES

• Coloides liofílicos
• Fase dispersa disuelta o soluble
• Soluciones verdaderas (una fase) ??G (Gibbs)
• Macromoléculas solubles como proteínas,
  polisacáridos en el medio dispersante adecuado

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• Coloides liofóbicos
• Fase dispersa insoluble en medio dispersante
• Sistema real de dos fases, inestable ??G (Gibbs)
• Azufre, oro coloidal, hierro coloidal (III),
  pinturas (lacas)

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• Coloides de asociación
• Agregados de moléculas anfipáticas tensoactivas
• Micelas y liposomas, entre otros
• Sistemas estables bajo determinadas condiciones

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Propiedades de sistemas coloidales
-Coalescencia Aplicable solo a coloides de dos
fases (liofóbicos)
Coalescencia o fusión Disminución área
superficial EL Gibbs disminuye coalescencia o
disminución de TS
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-Floculación
Partículas primarias
Flóculo (agregado)
Floculación o asociación de dos o más
partículas Flóculos se movilizan como solo una
unidad No hay cambio en el área
superficial Flóculo se mantiene unido por
Interacción hidrofóbica, Van der Waals,
electrostática-iónica, puentes de H
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Métodos de preparación de coloides

• Por dispersión
• Pulverización molienda de un sólido en
  partículas de tamaño coloidal
• Aumento de G depende de la TS del sólido
• Molienda hasta nivel molecular
• W energía de sublimación o evaporación del
  sólido
• 3. Molienda se realiza en un líquido para
  reducir la tensión superficial de la superficie
  del sólido (levigación)
• Ej. Azufre coloidal

Excluye coloides de asociación y liofílicos
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2. Emulsificación

1. Dispersión de un líquido en presencia de otro
   líquido
2. Obtenida mecánicamente (simple agitación u otra
   técnica)
3. Disminución de tensión interfasial (entre
   líquidos) promueve proceso de emulsificación
4. Proceso puede ser espontáneo si TI es lo
   suficientemente baja (agentes emulgentes)
5. Termodinámicamente inestables en ausencia de
   emulgentes
6. En algunos casos (microemulsiones) dispersión es
   termodinámicamente estable

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LIPIDO
LIPIDO
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Por condensación
Nucleación y crecimiento de partícula Preparación
de complejos moleculares aumentando su tamaño
hasta alcanzar el rango coloidal Implica reacción
química de los componentes solubles siendo los
productos de reacción insolubles (agregados) en
el medio dispersor Ej, preparación de azufre
coloidal por oxidación de Na2S2O3
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(No Transcript)