Propiedades de las soluciones coloidales

Las soluciones coloidales, también conocidas como suspensiones coloidales, son una mezcla en la que los compuestos están suspendidos en un fluido siguiendo un patrón regular. Un coloide es una partícula muy pequeña que se distribuye consistentemente a través de otra sustancia.

Los sistemas coloidales pueden existir en las tres fases de la materia: gas, líquido y sólido. Una solución coloidal, por otro lado, generalmente se refiere a una mezcla líquida. El tamaño de los elementos constituyentes es la principal característica distintiva entre una solución real y una solución coloidal.

Una suspensión coloidal es otro nombre para una solución coloidal. Se caracteriza por ser una mezcla de partículas de una variedad de sustancias diferentes. Las soluciones coloidales están formadas por partículas de un tamaño intermedio al de una solución real, que van desde 1 nm hasta 500 nm. En muchas situaciones, se clasifica como un sistema heterogéneo de dos fases o un sistema homogéneo.

Propiedades de las soluciones coloidales

1. Propiedades coligativas: debido a que las partículas coloidales son agregados más grandes, el número de partículas en una solución coloidal es menor que el número de partículas en una solución verdadera. Como resultado, cuando se comparan con los valores reales de la solución a las mismas concentraciones, los valores de las propiedades coligativas son de bajo orden.
2. Efecto Tyndall: Cuando una solución homogénea colocada en la oscuridad se observa en la dirección de la luz, aparece clara; cuando se observa desde una dirección en ángulo recto con la dirección del haz de luz, aparece perfectamente oscuro. Las soluciones coloidales pueden parecer razonablemente claras o translúcidas cuando se observan en ángulo recto con respecto al paso de la luz, pero exhiben una opalescencia de leve a fuerte cuando se observan en ángulo recto con respecto al paso de la luz. Esto se conoce como el efecto Tyndall. Cono de Tyndall es el nombre que se le da al cono de luz brillante. Se debe a que las partículas coloidales dispersan la luz en todas las direcciones del espacio. En la dispersión coloidal, esta dispersión de luz ilumina la trayectoria del haz.
3. Color: La longitud de onda de la luz dispersada por las partículas dispersas determina el color de la solución coloidal. La longitud de onda de la luz también se ve afectada por el tamaño y la naturaleza de las partículas. El color de la solución coloidal cambia dependiendo de cómo el observador reciba la luz. Una mezcla de leche y agua, por ejemplo, aparece azul cuando se ve a través de la luz reflejada y roja cuando se ve a través de la luz transmitida. El sol de oro más fino es de color rojo; a medida que aumenta el tamaño de las partículas, se vuelve púrpura, azul y finalmente dorado.
4. Movimiento browniano: cuando las soluciones coloidales se observan a través de un potente ultramicroscopio, las partículas coloidales parecen moverse en un patrón continuo en zig-zag en todo el campo de visión. Esto se conoce como movimiento browniano y es independiente de la naturaleza del coloide pero se ve afectado por el tamaño de las partículas y la viscosidad de la solución. Cuanto más rápido sea el movimiento, menor será el tamaño y menor la viscosidad. El movimiento browniano se ha explicado como resultado de que las partículas son bombardeadas desequilibradas por las moléculas del medio de dispersión. El movimiento browniano tiene un efecto de agitación que evita que las partículas se asienten y, por lo tanto, es responsable de la estabilidad de los soles.
5. Carga en partículas coloidales: Las partículas coloidales siempre están cargadas eléctricamente. Esta carga es la misma en todas las partículas de una solución coloidal dada y puede ser positiva o negativa.
6. Electroforesis: Los experimentos de electroforesis confirman la presencia de carga en las partículas coloidales. Cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos de platino sumergidos en una solución coloidal, las partículas coloidales gravitan hacia uno de los electrodos. La electroforesis es el movimiento de partículas coloidales bajo un potencial eléctrico aplicado. Las partículas cargadas positivamente son atraídas hacia el cátodo, mientras que las partículas cargadas negativamente son atraídas hacia el áNode. Cuando se evita la electroforesis, o movimiento de partículas, el medio de dispersión comienza a moverse en un campo eléctrico. Esto se conoce como electroósmosis.
7. Coagulación o precipitación: la presencia de carga en las partículas coloidales explica la estabilidad de los soles liófobos. Si la carga se elimina de alguna manera, las partículas se juntarán para formar agregados (o coagularse) y se asentarán bajo la fuerza de la gravedad.

Coagulación (o precipitación de Sol)

El proceso de sedimentación de partículas coloidales se conoce como coagulación o precipitación de sol.

La coagulación de los soles liófobos se puede lograr de las siguientes maneras:

1. Por electroforesis: Las partículas coloidales se descargan y precipitan a medida que se mueven hacia electrodos de carga opuesta.
2. Al mezclar dos soles con cargas opuestas: cuando los soles con cargas opuestas se combinan en partes casi iguales, sus cargas se neutralizan y precipitan parcial o completamente. Cuando se mezclan el rust férrico hidratado y el sulfuro de arsénico, precipitan. Coagulación mutua es el nombre que se le da a este tipo de coagulación.
3. Por ebullición: cuando se hierve un sol, la capa adsorbida se altera debido al aumento de las colisiones con las moléculas del medio de dispersión. Esto reduce la carga de las partículas, haciendo que se asienten en forma de precipitado.
4. Por diálisis persistente: Las trazas del electrolito presente en el sol se eliminan casi por completo durante la diálisis prolongada, lo que hace que los coloides se vuelvan inestables y finalmente se coagulen.
5. Por adición de electrolitos: Las partículas coloidales precipitan cuando se añade un electrolito en exceso. La razón de esto es que los coloides interactúan con iones que tienen una carga opuesta a la de los coloides. Esto provoca la neutralización, lo que conduce a la coagulación. El ion coagulante es el ion responsable de neutralizar la carga de las partículas. Un ion cargado negativamente hace que precipite un sol cargado positivamente, y viceversa.

emulsiones

Las emulsiones son sistemas líquido-líquido coloidales que consisten en gotitas finamente divididas dispersas en otro líquido. Cuando se agitan dos líquidos inmiscibles o parcialmente miscibles, se obtiene una dispersión gruesa de un líquido en el otro, lo que se conoce como emulsión . 

En la mayoría de los casos, uno de los dos líquidos es agua. Las emulsiones se clasifican en dos tipos.

• Aceite disperso en agua (tipo O/W)
• Agua dispersada en aceite (tipo W/O)

El agua sirve como medio de dispersión en el primer sistema. La leche y la crema desvanecedora son ejemplos de este tipo de emulsión. La grasa líquida se dispersa en agua en la leche. El aceite sirve como medio de dispersión en el segundo sistema. La mantequilla y la crema son dos ejemplos comunes de este tipo. Las emulsiones de aceite en agua son inestables y, a veces, se separan en dos capas cuando se dejan reposar. Un tercer componente conocido como agente emulsionante generalmente se agrega a una emulsión para estabilizarla. Entre las partículas suspendidas y el medio, el agente emulsionante forma una película interfacial.

Se puede usar cualquier cantidad del medio de dispersión para diluir las emulsiones. Cuando el líquido disperso se mezcla, forma una capa separada. Las gotitas de emulsión con frecuencia tienen carga negativa y pueden ser precipitadas por electrolitos. También demuestran el movimiento browniano y el efecto Tyndall. Las emulsiones se pueden separar en líquidos constituyentes mediante calentamiento, congelación, centrifugación y otros métodos.

Coloides a nuestro alrededor

La mayoría de las sustancias que encontramos en nuestra vida diaria son coloides. Los coloides constituyen una gran parte de los alimentos que comemos, la ropa que usamos, los muebles de madera que usamos, las casas en las que vivimos y los periódicos que leemos.

Ejemplos de coloides

• El color azul del cielo: Las partículas de polvo y el agua suspendidas en el aire dispersan la luz azul, que llega a nuestros ojos y hace que el cielo nos parezca azul.
• Niebla, neblina y lluvia: La humedad se condensa en las superficies de las partículas de polvo cuando una gran masa de aire que contiene partículas de polvo se enfría por debajo de su punto de rocío. Estas gotitas coloidales continúan flotando en el aire como neblina o niebla porque son de naturaleza coloidal. Las nubes son aerosoles compuestos por pequeñas gotas de agua suspendidas en la atmósfera. Las gotitas coloidales de agua se hacen cada vez más grandes como resultado de la condensación en la atmósfera superior y eventualmente caen como lluvia. Cuando dos nubes con cargas opuestas chocan, puede caer lluvia.
• Sangre: Es una solución coloidal de un compuesto albuminoide. La acción estíptico de la solución de alumbre y cloruro férrico es causada por la coagulación de la sangre, que forma un coágulo que impide el sangrado adicional.
• Suelos: El humus actúa como un coloide protector del suelo infértil, que es de naturaleza coloidal. Los suelos absorben humedad y nutrientes debido a su naturaleza coloidal.
• Formación del delta: El agua del río es una solución de arcilla coloidal. Una variedad de electrolitos se pueden encontrar en el agua de mar. Cuando el agua del río se encuentra con el agua de mar, los electrolitos del agua de mar coagulan la solución coloidal de arcilla, lo que hace que se deposite y se formen deltas.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuáles son los tipos de soluciones coloidales?

Responder:

Los coloides se clasifican en sol, emulsión, espuma y aerosol. Sol es una suspensión coloidal de partículas sólidas suspendidas en líquido. La emulsión es una mezcla de dos líquidos. Cuando una gran cantidad de partículas de gas quedan atrapadas en un líquido o sólido, se forma espuma. El aerosol está formado por pequeñas partículas líquidas o sólidas dispersas en un gas.

Pregunta 2: ¿Qué es el movimiento browniano?

Responder:

Cuando las soluciones coloidales se observan a través de un potente ultramicroscopio, las partículas coloidales parecen moverse en un patrón continuo en zigzag en todo el campo de visión. Esto se llama movimiento browniano.

Pregunta 3: Escriba la fase dispersa y el medio de dispersión de las pinturas.

Responder:

La fase dispersa es sólida y el medio de dispersión es líquido.

Pregunta 4: Escriba la fase dispersa y el medio de dispersión de la mantequilla.

Responder:

En mantequilla solidificada, el líquido se dispersa en sólido. Como resultado, el líquido es el medio de dispersión y el sólido es la fase dispersa.

Pregunta 5: Explique por qué la fisisorción disminuye con un aumento de la temperatura.

Responder:

La fisisorción disminuye a medida que aumenta la temperatura debido a las débiles fuerzas de atracción de van der Waals que se debilitan a medida que aumenta la temperatura.

Pregunta 6: Explique la electroforesis.

Responder:

La electroforesis es el movimiento de partículas coloidales en un campo eléctrico hacia un electrodo positivo o negativo. Ocurre cuando los coloides tienen carga positiva o negativa.