Preparación y Purificación de Coloides

Las soluciones son sistemas homogéneos. Cuando la arena se mezcla con agua, forma una suspensión que se asienta con el tiempo. Las dispersiones coloidales, o simplemente coloides, son un gran grupo de sistemas que existen entre los dos extremos de suspensiones y soluciones. Un coloide es un sistema heterogéneo en el que una sustancia se dispersa como partículas muy finas en una sustancia diferente conocida como medio de dispersión.

Los coloides y los sistemas coloidales son necesarios para que exista la vida. También son extremadamente útiles, si no indispensables, en una variedad de entornos comerciales e industriales. Están presentes en cada célula, la sangre y todos los fluidos corporales. La ciencia coloidal, por otro lado, aún está en su infancia, y el número de expertos calificados es pequeño en comparación con otros campos de la ciencia. Además, la mayor parte de la investigación coloidal se ha centrado en los procesos industriales.

coloides 

• El diámetro de los coloides varía de 0,001 a 0,1 micras. Ya que una micra es la millonésima parte de un metro. Por lo tanto, un coloide varía en tamaño desde cuatro millonésimas de pulgada hasta cuatrocientas millonésimas de pulgada en el extremo más pequeño de la escala. Esto significa que los coloides más pequeños tienen aproximadamente 10 veces el tamaño de un átomo de hidrógeno.
• Los coloides no se asientan, pero sí lo hacen las partículas más gruesas en el rango de tamaño de dispersión. Los coloides dispersos se diferencian de las «partículas» en los sistemas molecularmente dispersos en que no pueden pasar a través de los poros finos de las membranas pasivas. Los coloides se difunden lentamente debido a su tamaño.
• Un sistema coloidal debe tener las siguientes tres propiedades además del tamaño de partícula para poder distinguirlo de otras dispersiones:
  • Debe ser heterogéneo o estar formado por componentes diferentes, como la plata y el agua.
  • Debe ser multifásico, es decir, sólido/líquido, gas/líquido, etc.
  • Para que sean insolubles en la solución o suspensión, las partículas deben ser insolubles en la solución o suspensión.

Cada una de estas características interactúa con las demás para dar a un sistema coloidal sus características distintivas. Un aspecto fascinante es que, incluso si el tamaño y la concentración de las partículas varían, siempre que la mayoría de las partículas estén dentro del rango adecuado, el sistema conservará sus propiedades coloidales, incluso si no es ideal.

Preparación de Coloides

• métodos químicos

Las dispersiones coloidales se pueden crear a través de reacciones químicas que dan como resultado la formación de moléculas como doble descomposición, oxidación, reducción o hidrólisis. Estas moléculas luego se agrupan, dando como resultado la formación de soles.

• Desintegración eléctrica o método del arco de Bredig

Este procedimiento incluye tanto la dispersión como la condensación. Este método se puede utilizar para crear soles coloidales de metales como oro, plata y platino. En este método, se golpea un arco eléctrico entre los electrodos del metal sumergido en el medio de dispersión. El intenso calor generado vaporiza el metal, que luego se condensa para formar partículas coloidales.

• peptización

La peptización es el proceso de convertir un precipitado en un sol coloidal agitándolo en presencia de una pequeña cantidad de electrolito con un medio de dispersión. 

El agente peptizante es un nombre que se le da al electrolito utilizado para este propósito. En general, este método se usa para convertir un precipitado recién preparado en un sol coloidal. Durante la peptización, el precipitado adsorbe uno de los iones del electrolito en su superficie. Esto da como resultado la formación de cargas positivas o negativas en los precipitados, que eventualmente se rompen en partículas más pequeñas del tamaño de un coloide.

Purificación de Coloides

Cuando se preparan soluciones coloidales, normalmente contienen un exceso de electrolitos y otras impurezas solubles. Si bien se requieren pequeñas cantidades de electrolito para la estabilidad de la solución coloidal, cantidades más grandes la coagulan. Como resultado, la concentración de estas impurezas solubles debe mantenerse al mínimo. La purificación de una solución coloidal se refiere al proceso de reducir al mínimo el número de impurezas. La purificación de la solución coloidal se logra utilizando los métodos que se enumeran a continuación.

• Diálisis

Es la eliminación de una sustancia disuelta de una solución coloidal mediante difusión a través de una membrana adecuada.

La membrana se puede usar para diálisis porque las partículas en una solución verdadera pueden atravesar la membrana animal (vejiga), el papel pergamino o la hoja de celofán, pero no las partículas coloidales. Los dializadores son los dispositivos utilizados para este fin. Una bolsa de membrana adecuada que contiene la solución coloidal se suspende en un recipiente a través del cual fluye continuamente agua dulce. Las moléculas y los iones se difunden a través de la membrana hacia el agua circundante, dejando solo una solución coloidal pura.

• Electrodiálisis

Normalmente, el proceso de diálisis es bastante lento. Si la sustancia disuelta en la solución coloidal impura es solo un electrolito, puede acelerarse aplicando un campo eléctrico. El procedimiento se conoce entonces como electrodiálisis. Mientras se lleva el agua pura al exterior, la solución coloidal se coloca en una bolsa con una membrana adecuada. El compartimento está equipado con electrodos. Los iones en la solución coloidal migran a los electrodos con cargas opuestas.

• Ultrafiltración

El proceso de separar las partículas coloidales del solvente y los solutos solubles presentes en la solución coloidal usando filtros especialmente preparados que son impermeables a todas las sustancias excepto las partículas coloidales se conoce como ultrafiltración.

Debido a que los poros del papel de filtro ordinario son demasiado grandes, pueden pasar partículas coloidales. Para detener el flujo de partículas coloidales, los poros del papel de filtro se pueden reducir de tamaño impregnándolos con una solución de colodión. La solución de colodión estándar es una solución de nitrocelulosa al 4% en una mezcla de alcohol y éter. Para hacer papel de ultrafiltro, remojar el papel de filtro en una solución de colodión, endurecerlo con formaldehído y finalmente secarlo. Así, las partículas coloidales se separan del resto de materiales mediante papel ultrafiltro. La ultrafiltración es un proceso que requiere mucho tiempo. Se usa presión o succión para acelerar el proceso. Para obtener una solución coloidal pura, las partículas coloidales que quedan en el papel de ultrafiltro se agitan con un medio de dispersión nuevo (disolvente).

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Dé un ejemplo de coloides multimoleculares.

Responder:

Los coloides multimoleculares se forman por la agregación de partículas de sol relativamente pequeñas. Como ejemplo, considere Ag sol..

Pregunta 2: Dé ejemplos de coloides macromoleculares.

Responder:

Suelen ser partículas biomoleculares, como enzimas o proteínas, que se agregan para formar soles cuando se sumergen en un medio de dispersión adecuado.

Pregunta 3: ¿Por qué la diálisis no es el mejor método para la purificación de coloides?

Responder:

La diálisis es la separación de impurezas iónicas disueltas en sol por una membrana semipermeable. Todas las impurezas iónicas se eliminan mediante diálisis prolongada y las partículas de sol se juntan, lo que provoca la precipitación del plomo neutralizado.

Pregunta 4: ¿Qué fenómeno de los coloides implica la formación de un delta?

Responder:

La formación del delta se ve favorecida por la coagulación o la floculación. El río contiene partículas de arcilla que se coagulan cuando se combinan con agua de mar y electrolitos debido a la presencia de iones opuestos.

Pregunta 5: Nombre la sustancia que se utiliza para reducir el tamaño de los poros del papel de filtro durante la ultrafiltración.

Responder:

Debido al gran tamaño de los poros, el papel de filtro normal no se puede utilizar en la ultrafiltración. Los poros se reducen de tamaño utilizando una solución de colodión, que es una solución de nitrato de celulosa al 4% en una mezcla de alcohol y éter.

Pregunta 6: ¿Diferenciar entre soles liófilos y liófobos?

Responder:

Existe una fuerte interacción entre la fase dispersa y el medio de dispersión en los soles liófilos, que es altamente estable y resistente a la coagulación. Los soles liófobos son fuerzas de atracción de Van Der Waals inestables débiles inestables entre la fase dispersa y el medio de dispersión debido a que estas fuerzas son irreversibles y están listas para coagularse.