Química de las Dispersiones: Soluciones, Sistemas Heterogéneos y el Rol de los Tensioactivos

Mezclas Homogéneas: Disoluciones Químicas

Las mezclas homogéneas son disoluciones de dos o más sustancias que forman una única fase, la cual se percibe como un líquido transparente y uniforme. Se distinguen dos componentes principales:

• El Soluto: Es la sustancia que se disuelve y siempre se encuentra en menor proporción. Puede ser sólido, líquido o gaseoso.
• El Disolvente: Es la sustancia en la que se disuelve el soluto y se encuentra en mayor proporción. Tipos comunes incluyen disoluciones acuosas, alcohólicas, hidroalcohólicas y oleosas.

Concentración de una Disolución

La concentración de una disolución indica la cantidad de soluto disuelto con respecto a la cantidad total de disolvente o de la disolución. La forma más común de expresarla es mediante un porcentaje (p/v), que indica el número de gramos de soluto presentes en 100 ml de disolución.

Ejemplo: Una concentración del 15% (p/v) significa que en 100 ml de disolución, 15 gramos corresponden al soluto y 85 ml (aproximadamente) corresponden al disolvente.

Sistemas Dispersos Heterogéneos

Los sistemas dispersos heterogéneos son mezclas formadas por componentes que no se disuelven completamente, sino que uno de ellos queda repartido (disperso) en el interior del otro. Los elementos que los constituyen son la fase dispersa y la fase dispersante.

Clasificación General de Sistemas Dispersos

• Suspensiones
• Emulsiones
• Aerosoles
• Espumas
• Geles

Tipos Específicos de Dispersiones Heterogéneas

Suspensiones

En las suspensiones encontramos una fase líquida y una fase sólida, insoluble, dispersa en la líquida. Cuando el tamaño de partícula de la fase dispersa es muy grande, tiende a sedimentarse, separándose en dos fases, lo que hace que la suspensión sea muy inestable. Para mejorar la estabilidad y evitar la sedimentación, se suelen incorporar sustancias viscosizantes.

Las suspensiones con un tamaño de partícula muy pequeño se denominan suspensiones coloidales.

Emulsiones

Las emulsiones son sistemas dispersos de un líquido inmiscible en otro líquido, de forma que uno de ellos queda disperso en el otro. Se distinguen dos fases:

• Fase Acuosa: Formada por agua y diversas sustancias hidrosolubles.
• Fase Oleosa: Formada por lípidos (grasas) y las sustancias liposolubles disueltas en ella.

Tipos de Emulsiones según sus Fases

Emulsiones Óleo-Acuosas (O/A)

La fase interna (dispersa) es la grasa (óleo) y la fase externa (dispersante) es el agua (acuosa).

Emulsiones Acuo-Oleosas (A/O)

La fase interna (dispersa) es el agua (acuosa) y la fase externa (dispersante) es la grasa (oleosa).

Aerosoles y Espumas

La diferencia entre estos sistemas radica en las fases dispersa y dispersante:

• Aerosoles: Sistemas en los que la fase dispersa (interna) es un líquido o un sólido, y la fase dispersante (externa) es un gas.
• Espumas: Dispersiones de un gas (fase dispersa) en un líquido (fase dispersante).

Geles

Los geles son sistemas con una consistencia semisólida, formados por grandes moléculas orgánicas que establecen una red tridimensional entre la que se distribuye el líquido.

Aditivos y Estabilizadores de Sistemas Dispersos

Función de los Espesantes

Las sustancias espesantes actúan aumentando la viscosidad del medio, lo que dificulta físicamente la separación de las fases (por ejemplo, la sedimentación en suspensiones).

Función de los Emulsionantes

Los emulsionantes son sustancias cuya función principal es unir y estabilizar las dos fases inmiscibles de una emulsión.

Tensioactivos (Surfactantes)

Los tensioactivos son moléculas que poseen afinidad tanto por el agua (hidrofílicas) como por la grasa (lipofílicas) a la vez. Esta característica les permite actuar como agentes de unión entre fases inmiscibles.

Clasificación de los Tensioactivos

• Tensioactivos Aniónicos: Se asocian en agua presentando una carga neta negativa.
• Tensioactivos Catiónicos: Se asocian en agua presentando una carga neta positiva.
• Tensioactivos Anfóteros: Poseen cargas positivas y negativas en su molécula. Su carga neta varía en función del pH del medio acuoso (se comportan como catiónicos a pH ácido y como aniónicos a pH básico).
• Tensioactivos No Iónicos: No se disocian en iones y, por lo tanto, no presentan carga eléctrica.

Propiedades Funcionales de los Tensioactivos

Propiedad Emulsionante

Capacidad de unir las dos fases inmiscibles de una emulsión, estabilizándola.

Propiedad Humectante

Capacidad de aumentar la superficie de contacto entre un líquido y la superficie que moja.

Propiedad Espumante

Capacidad de mezclar aire con líquidos para formar espuma.

Propiedad Detergente

Capacidad para solubilizar y eliminar la grasa de las superficies sucias.

Balance Hidrolipídico (HLB)

El Balance Hidrolipídico es un valor numérico que indica la capacidad de un tensioactivo para disolverse en agua (hidrofílico) o en la grasa (lipofílico) en mayor o menor proporción. Es crucial para seleccionar el emulsionante adecuado en formulaciones.