Sistemas Coloidales
Los sistemas coloidales son mezclas en las que las partículas de una sustancia (fase dispersa) se encuentran distribuidas en otra sustancia (medio de dispersión). El tamaño de las partículas coloidales es intermedio entre las partículas de las disoluciones verdaderas y las suspensiones groseras. Estas partículas oscilan entre 1 nm y 1 μm, aunque estos límites son arbitrarios.
Clases de Dispersiones Coloidales
Se clasifican según el estado de la fase dispersa y el medio de dispersión:
| Medio de Dispersión | Fase Dispersa | Ejemplos | Nombre Común |
|---|---|---|---|
| Gas | Líquido | Nubes, brumas | Aerosol líquido |
| Gas | Sólido | Humos, polvo | Aerosol sólido |
| Líquido | Gas | Espumas | Espumas |
| Líquido | Líquido | Mayonesa | Emulsiones |
| Líquido | Sólido | Pinturas, almidón | Sol |
| Sólido | Gas | Piedra pómez | Sol sólido |
| Sólido | Líquido | Jaleas, geles | Emulsión sólida |
| Sólido | Sólido | Piedras coloreadas | Sol sólido |
La dispersión coloidal recibe el nombre genérico de sol. Cuando el medio líquido es agua, el sistema se denomina hidrosol; si es alcohol, alcosol, etc. Algunos soles pierden gradualmente algo de su líquido por evaporación y forman masas gelatinosas que se llaman geles. Los hidrosoles dan lugar a hidrogeles, los alcosoles a alcogeles, etc. El gel puede continuar perdiendo líquido hasta transformarse en un residuo sólido que se conoce también como gel, como por ejemplo el gel de sílice.
Los geles pueden dividirse en dos clases: los que se separan como precipitados gelatinosos de un exceso de medio líquido y los que absorben un exceso de líquido y forman jaleas (gelatinas).
Coloides Liofóbicos
Aquellos en los que la afinidad relativa entre la fase dispersa y el medio de dispersión es pequeña. Se dice que la fase dispersa es liofoba (aversión por el disolvente) y para indicar el medio de dispersión suele decirse hidrofoba, alcofoba, etc. Son coloides irreversibles, pues son precipitados fácilmente por los electrolitos y una vez secos no pueden dispersarse de nuevo.
Coloides Liofílicos
Aquellos en los que la afinidad relativa entre la fase dispersa y el medio de dispersión es alta (amor por el disolvente), llamándose hidrofilos, etc. Son coloides reversibles puesto que pueden separarse del medio de dispersión y secarse, y el material seco cuando se mezcla con el medio de dispersión regenera de nuevo el sistema coloidal.
Propiedades de los Sistemas Coloidales
Sedimentación
Los sistemas coloidales son estables y no sedimentan, puesto que la fuerza de la gravedad es muy pequeña para producir este efecto. Mediante ultracentrifugación se puede conseguir un valor muy elevado de la gravedad y establecer un equilibrio de sedimentación.
Propiedades Ópticas: Efecto Tyndall
Las disoluciones verdaderas son claras y transparentes, y las suspensiones presentan aspecto turbio. Al examinarlas al microscopio también presentan esta diferencia. Los sistemas coloidales son claros al microscopio, pero si se examinan directamente, en dirección perpendicular al recorrido de un haz de luz que los atraviese, aparecerán turbios, y si la habitación está a oscuras y la única luz es la del haz, la suspensión se hace visible mediante minúsculos y no diferenciados puntos de luz, mientras que una disolución verdadera no. Este efecto Tyndall está producido por la reflexión y refracción de la luz. Si se hace este experimento en un microscopio, observando en dirección perpendicular al haz de luz incidente, se puede observar también.
Movimiento Browniano
El examen de las partículas al microscopio muestra un movimiento caótico, en zig-zag, debido a los choques no compensados de las moléculas del medio de dispersión sobre las partículas coloidales, y es una prueba de la teoría cinética.
Propiedades Eléctricas: Electroforesis
La electroforesis es el fenómeno por el cual una disolución coloidal se desplaza como un conjunto hacia uno de los electrodos introducidos en la disolución (en un tubo en U) al aplicar una diferencia de potencial elevada. Esto muestra que las partículas coloidales tienen carga eléctrica. Los metales, el almidón, la goma arábiga y los colorantes ácidos en estado coloidal están cargados negativamente y se dirigen al ánodo, mientras que los óxidos, hidróxidos, colorantes básicos están cargados positivamente y se dirigen al cátodo.
Métodos de Preparación de Sistemas Coloidales
Las partículas coloidales se forman por agrupación de unidades más pequeñas, como moléculas, átomos o iones, o por desintegración de partículas mayores. El primer procedimiento es el de condensación y el segundo de dispersión.
Purificación de los Sistemas Coloidales
Ultrafiltración
A través de membranas especiales con un poro de tamaño específico. Incluso se puede realizar a presión elevada si la membrana está sobre un soporte que le da rigidez.
Diálisis
La disolución coloidal se separa del disolvente puro mediante una membrana que deja pasar las moléculas y los iones, pero que retiene las partículas coloidales. El disolvente exterior a la membrana se renueva continuamente. Se hace con membranas de pergamino y membranas animales, pero suele ser muy lento.
Electrodialisis
Si las impurezas son iónicas, la diálisis se puede acelerar mediante corriente eléctrica, haciendo que la disolución coloidal quede separada de los electrodos por una membrana. El disolvente puro se dispone en los compartimentos de los electrodos y se renueva cada cierto tiempo.