Soluciones coloides y suspensiones

Fenómenos DE Adsorción

• La adsorción se debe a fuerzas superficiales.
• El proceso de adsorción muestra como carácterísticas:

a. Que la adsorción es selectiva y rápida.

b. Aumenta con el descenso de la temperatura

c. El aumento de la presión parcial del gas favorece la adsorción

d. La adsorción aumenta con la mayor superficie del adsorbente.

Tipos de Adsorción

A) Físico O Adsorción DE VAN DER WALLS

• se presentan  en todas las  sustancia.
  
• las moléculas adsorbidas se adhieren a la superficie del adsorbente.
• se caracteriza por tener un calor de adsorción bajo (10 kcal/mol )
• las fuerzas de moléculas adsorbidas son análogas a las fuerzas de cohesión en la superficie del solido
• la magnitud de adsorción se relaciona con la licuación del gas adsorbido.
• el equilibrio es reversible y se establece rápidamente.
• la adsorción ocurre en capas multimoleculares .
• la cantidad adsorbida de un gas aumenta con su presión parcial y es una función más partículas de la sustancia adsorbida .

Química O Adsorción ACTIVADA

• es la interacción de fuerzas de naturaleza química entre un gas y el adsorbente.

posee carácter muy específico ya que las fuerzas decrecen rápidamente con la distancia.

solo se adsorbe una capa de molécula sobre la superficie del solido

el calor de adsorción es más de 20kcal/mol.

induce a una adhesión más firme de un gas sobre la superficie.

esta consiste en una combinación de moléculas del gas con  la superficie para formar un compuesto superficial.

se llama adsorvato a toda sustancia que  se adsorbe.

forman un complejo de adsorción.

• la adsorción del complejo es fuerte

Isoterma de adsorción

se llama así a la relación entre la cantidad de sustancia adsorbida y la presión de equilibrio o concentración de la sustancia adsorbida  realizada a temperatura constante.

Tipos de isotermas de adsorción

Se han observado 6 tipos generales:

• Isoterma 1._la cantidad de gas adsorbido por una cantidad dada de adsorbente , aumenta rápido con la presión y luego mucho más lento cuando la superficie se cubre con las moléculas del gas.
• Isoterma 2 y 3.-en estos la adsorción multimolecular, es decir se forma una capa de varias moléculas en profundidad sobre la superficie. Ocurre cuando la interacción adsorbato-adsorbente es baja. Ejemplo: adsorción de agua en negros de carbón grafitizados
• Isoterma 4 y 5.-ademas de la adsorción multimolecular, hay una concentración del gas en los poros y los capilares del adsorbente.
• Isoterma 6.-es poco frecuente. Este tipo de adsorción en escalones ocurre sólo para sólidos con una superficie no porosa muy uniforme. Ejemplo: adsorción de gases nobles en carbón grafitizado

Ecuación DE FREUNDLICH

Es puramente empírica.

• x = masa de adsorbato.
• m = masa de adsorbente
• p = presión de equilibrio del adsorbato.
• c = concentración de equilibrio del adsorbato en disolución.
• K y 1/n son constantes para un adsorbato y adsorbente dados, y para una temperatura particular.

Ecuación DE LANGMUIR

• relaciona la adsorción de moléculas en una superficie sólida con la presión de gas o concentración de un medio que se encuentre encima de la superficie sólida a una temperatura constante
• donde θ es la fracción de cobertura de la superficie, p es la presión del gas o su concentración, y α alpha es una constante.
• la constante α es la constante de adsorción de langmuir y es mayor cuanto mayor sea la energía de ligadura de la adsorción y cuanto menor sea la temperatura.

Adsorción de solutos por sólidos

Es un fenómeno fisicoquímico de superficie del adsorbente en el que el sólido adsorbente atrapa en sus paredes a cierto tipo de moléculas, llamadas adsorbatos, que están contenidas en un líquido o un gas. La cantidad adsorbida es función del área superficial; los mejores adsorbentes, por tanto, son aquellos que se hallan en un gran estado de subdivisión.

• en diversos procesos de fabricación el carbón de madera es el adsorbente mas usado para separar colorantes indeseables de soluciones

• mientras mas compleja sea la molécula del soluto mejor será la adsorción ,la cantidad adsorbida aumenta con la concentración de la sustancia disuelta, hasta un valor definido de saturación como ocurriría en los gases

PUEDEN SER:

• carbón activo
• zeolitas
• gel de sílice
• alúmina activada
• otros adsorbentes

Análisis por adsorción cromatografica

• demostrado en 1903 por el botánico ruso tswett.
• capacidad de adsorción selectiva y consecutiva de varias sustancias.
• el termino cromatografico es debido a que sustancias coloreadas son separadas haciendo pasar soluciones de las mismas a través de columnas que contienen adsorbentes.

APLICACIONES DE LA Adsorción

COLOIDES

• el nombre coloide proviene del griego kolas que significa que puede pegarse. Esto nombre hace referencia a la propiedad que tienen los coloides a tender a formar coágulos de forma espontánea.
  forma de diferenciar los coloides de los cristaloides se mantuvo en uso durante muchos años, pero en la actualidad carece del valor de lo absoluto ya que algunas sustancias, aparentemente coloidales, se comportan como cristaloides y algunos cristaloides lo hacen como coloides, dependiendo de las condiciones determinantes del sistema. Por ejemplo la albúmina del huevo, la cual es un coloide, se ha logrado obtener en forma cristalizada y el cloruro de sodio, un cristaloide, se comporta como coloide cuando se lo disuelve en benceno

Clasificación DE LAS DISPERSIONES COLOIDALES

• las soluciones coloidales se clasifican de acuerdo con el estado de agregación en que se presentan el soluto y el solvente y, como los estados de la materia son tres, de sus posibles combinaciones se podrían obtener 9 tipos de soluciones coloidales. Si no fuera porque la novena posibilidad (de gas en gas) es imposible de realizar por cuanto los gases no pueden existir uno junto a otro sin mezclarse. Por ello los tipos de dispersiones coloidales son ocho.

TIPOS DE COLOIDES

1. Emulsiones

es una dispersión coloidal de un líquido en otro inmiscible con él, y puede prepararse agitando una mezcla de los dos líquidos ó, preferentemente, pasando la muestra por un molino coloidal llamado homogeneizador. Tales emulsiones no suelen ser estables y tienen a asentarse en reposo, para impedirlo, durante su preparación se añaden pequeñas cantidades de sustancias llamadas agentes emulsificantes ó emulsionantes, que sirven para estabilizarlo. Estas son generalmente jabones de varias clases, sulfatos y ácidos sulfúricos de cadena larga o coloides liófilos

2. Soles

las soluciones coloidales con un medio de dispersión líquido se dividen en dos clases: soles liófobos (que repelen los líquidos), y soles liófilos (que atraen a los líquidos). Si el agua es el medio, se emplean los términos hidrófobo ó hidrófilo. Los soles liófobos son relativamente inestables (o metaestables); a menudo basta una pequeña cantidad de electrólito ó una elevación de la temperatura para producir la coagulación y la precipitación de las partículas dispersadas. Los liófilos tienen una estabilidad considerable. Al evaporar un sistema liófobo, se obtiene un sólido que no puede convertirse de nuevo en sol por adición del disolvente; pero los soles liófilos siguen siendo en esencia sistemas moleculares dispersados, son reversibles en este respecto. Son ejemplos típicos de soles liófobos los de metales, azufre, sulfuros metálicos y otras sales. Los soles de gomas, almidones, proteínas y muchos polímeros sintéticos elevados son de índice liófila

3. Aerosoles

los aerosoles fueron definidos antes como sistemas coloidales que consistían en las partículas líquidas o sólidas muy finalmente subdivididas dispersadas en un gas. Hoy el aerosol del término, en uso general, ha llegado a ser sinónimo con un paquete presurizado.
los aerosoles de superficie capa producen un aerosol grueso o mojado y se utilizan cubrir superficies con una película residual. Los propulsores usados en aerosoles están de dos tipos principales: gases licuados y gases comprimidos. Lo anterior consisten en fácilmente los gases licuados tales como hidrocarburos halogenos. Cuando éstos se sellan en el envase, el sistema se separa en un líquido y una fase del vapor y pronto alcanza un equilibrio. La presión del vapor empuja la fase líquida encima de la columna de alimentación y contra la válvula. Cuando la válvula es abierta apretando, la fase líquida se expele en el aire en la presión atmosférica y se vaporizainmediatamente. La presión dentro del envase se mantiene en un valor constante mientras que más líquido cambia en el vapor. Los aerosoles farmacéuticos incluyen soluciones, suspensiones, emulsiones, polvos, y preparaciones semisolidas

4. Geles

formación de los geles (gelación)

cuando se enfrían algunos soles liófilos por ejemplo, gelatinas, pectinas, o una solución medianamente concentrada de jabón o cuando se agregan electrólitos, en condiciones adecuadas, a ciertos soles liófobos, por ejemplo: óxido férrico hidratado, óxido alumínico hidratado ó sílice, todo el sistema se cuaja formando una jalea aparentemente homogénea que recibe el nombre de gel. Se forman geles cuando se intentan preparar soluciones relativamente concentradas de grandes polímeros lineales. La formación de los geles se llama gelación . En general, la transición de sol a gel es un proceso gradual. La gelación va acompañada por un aumento de viscosidad , que no es repentino sino gradual

Tipos de Geles

hay geles de muchos tipos y no es posible una clasificación sencilla. En general, se dividen en: elásticos o no elásticos ó rígidos. En realidad, todos los geles poseen elasticidad apreciable, y la división citada se refiere más particularmente a la propiedad del producto obtenido cuando se seca el gel. La deshidratación parcial de un gel elástico, como un gel de gelatina, conduce a la formación de un sólido elástico, por medio del cual puede regenerarse el sol original añadiéndole el disolvente éstos sólidos secos o semisecos se llaman xerogeles.

otra clasificación de los geles basados en el efecto del calor. Si el cambio producido calentando es invertido por enfriamiento se dice que el gel es térmicamente reversible; en el caso contrario, el gel es térmicamente irreversible. Pertenecen al primer grupo la nitrocelulosa en diversos líquidos orgánicos y la gelatina en agua; en el segundo están los sistemas albúmina de huevo y sílice hidratada en agua. La diferencia entre los dos tipos se debe indudablemente a cambios químicos, como la formación del enlace de hidrógeno que se produce cuando se calientan geles térmicamente irreversibles.

una disolución acuosa de Mercurio coloidal contiene 0.018 grs. De esta sustancia por litro. Ahora bien, como el numero de partículas coloidales se puede contar mediante el ultramicroscopio, se observa que cada 1x10-9 ml de la solución contiene 20 partículas. Suponiendo que estas sean esféricas y que su peso especifico es de 13.6, calcular la masa media y el radio promedio de las partículas.

Movimiento browniano

es el movimiento aleatorio que se observa en algunas partículas microscópicas que se hallan en un medio fluido (por ejemplo, polen en una gota de agua).

el movimiento estocástico de estas partículas se debe a que su superficie es bombardeada incesantemente por las moléculas (átomos) del fluido sometidas a una agitación térmica.

la difusión y la ósmosis se basan en el movimiento browniano.

una de las aplicaciones más conocidas de la adsorción en el mundo industrial, es la extracción de humedad del aire comprimido.

se usa la mayoría de las ocasiones en la purificación de corrientes líquidas o gaseosas, en la decoloración y para eliminar el sabor y olor de diversas sustancias que quedan finamente retenidas por los poros del adsorbente.