COLOIDES: DEFINICION,

CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES

Alexis Aceituno PhD

pharmaceutics

Facultad de Farmacia

Universidad de Valparaíso

Historia ●Los coloides fueron por

primera vez descritos por el

químico inglés Thomas

Graham, en 1860.

●Sustancias que no filtran a

través de una membrana

semipermeable (proceso

denominado DIALISIS)

●Diálisis separa componentes

que no pueden ser filtrados

Sistemas coloidales Sistemas con tamaño de partícula de soluto entre 10-9 m (10Å) y 10-6 m (1 ) 1 = micron= 1 x 10-4 cm 1 nm= nanómetro = 1 x 10-9 m 1Å = Amstrong = 1 x 10-10 m = 1 x 10-8 cm Partículas de soluto dispersas en medio dispersor o dispersante Qué se dispersa? partículas pequeñas o moléculas “grandes”

Dispersión

molecular

Ej. NaCl en agua

COLOIDES Dispersión gruesa

Ej. Arena en agua

de mar

Límites

arbitrarios

Solución

verdadera Coloides Suspensiones

Tipo

partícula

Iones, moléculas

pequeñas

Partículas,

macromoléculas

Partículas

grandes

Tamaño

partícula 0.1-1nm 1-100 nm

100 nm y

mayores

Tamaño

comparativo de

solutos dispersos a

nivel molecular o

coloidal

Tipos de dispersiones coloidales

Medio dispersor

Fase dispersa Nombre Ejemplos

Gas Líquido Aerosol Niebla

Gas Sólido Aerosol Humo

Líquido Gas Espuma Crema batida

Líquido Líquido Emulsión Mayonesa

Líquido Sólido Suspensión Leche magnesia

Sólido Sólido Sol sólido Aleaciones

Coloides en productos de uso común

●Aerosol

●Soles

●Emulsion

●Espumas

●Geles

Diferencia entre soluciones verdaderas, coloides y dispersiones

Considere dos experimentos:

Partículas de tamaño

coloidal = macromoléculas

Dos fases

agitar

Solución verdadera

Dos fases

agitar

Coloide o dispersión

Dos fases

Presencia de

límites

Más terminología

Caso 1

Partículas de

tamaño coloidal=

macromoléculas

Coloide puesto que las

moléculas originales están en el

rango de 10-9 a 10-6 m

Este se denomina un coloide LIOFILICO

Significa afinidad por solvente y por tanto soluble

Caso 2

Límites

presentes

1 fase

2 fases

Límite significa que las moléculas que

componen la partícula no tienen afinidad

por el solvente: coloide LIOFOBICO

Conclusión:

Siempre cuando se tenga más de 1 fase en contacto, se

constata la presencia de una “superficie” que separa las

fases

Superficie

entre sólido

& líquido

sólido

líquido

Superficie

entre dos

líquidos

Líquido

Líquido

Superficie tiene un significado químico y uno geométrico:

Químico: región en la cual las propiedades varían desde una

fase a la fase adyacente

Geométrico: Un objeto con área pero sín grosor

α

Superficie química

con cambio gradual

α

Reduce a

Superficie

geométrica:

posee área

pero no

grosor

Cuál es el objetivo de nuestra obsesión

con superficies en coloides?

ENERGIA

LIBRE DE

GIBBS

Características de los sistemas coloidales

Area superficial

● A volumen constante, dispersión coloidal posee un área

superficial específica enorme

● Disminución del tamaño de partícula produce un aumento

del cuociente area superficial/volumen (denominado area

superficial específica)

AS=6 cm2

V = 1 cm3 a = 1 cm

a = 0.1 mm AS = 600 cm2

V = 1 cm3

EFECTO DEL GRADO DE DIVISION Y AREA SUPERFICIAL

Forma de las partículas

●Polidispersidad

●Afecta el área superficial ●Esfera perfecta el área superficial corresponde a:

= densidad material

R= radio de la partícula

●Todas esferas perfectas, monodisperso caracteriza por un diámetro

●Irregulares, polidisperso, difícil de caracterizar

Realidad:

Polidispersidad

Ausencia de esfericidad

Ejemplo: El área superficial específica de las partículas de polvo

en el aire de Santiago es de 5,61 m2/g. Calcule el radio de estas

partículas:

Densidad partículas: 2,2 g/cm3

Recordar que: 1 nm...........1 x 10-9 m; 10 Å

1 .............. 1 x 10-6 m = 1 x 10-4 cm

Pesos moleculares promedios (MMN, MMP)

● Consecuencia de la polidispersidad

● Coloides (específicamente liofílicos) difieren en sus longitudes

de cadenas y PM

● Considérese el caso de un coloide formado por 2 fracciones

con PM de 1000 (A) y 100000 (B)

● XA = XB

PM promedio numérico PM promedio en peso

(ponderado)

Para un sistema polidisperso se tiene que:

M (promedio peso) > M (promedio en número)

Indice de

polidispersión

(IPD)

IPD para un sistema de partículas homogéneas = 1

Comportamiento de sistemas coloidales en solución

Clasificación de sistemas coloidales se basa en:

Grado de interacción entre partículas o macromoléculas de

la fase dispersa con moléculas de la fase continua

Coloides liofílicos

(“atracción” por el solvente o medio dispersante)

Coloides de asociación

Coloides liofílicos

(“repulsión” por el medio dispersor) Gra

do a

finid

ad p

or

medio

dis

pers

or

☺

•

☹

Coloides liofílicos

i.Fase dispersa disuelta o soluble

ii.Soluciones verdaderas (una fase) G (Gibbs)

iii.Macromoléculas solubles como proteínas, polisacáridos

en el medio dispersante adecuado

CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE TIPOS DE COLOIDES

Coloides liofóbicos

i. Fase dispersa insoluble en medio dispersante

i. Sistema real de dos fases, inestable G (Gibbs)

i. Azufre, oro coloidal, hierro coloidal (III), pinturas

(lacas)

Coloides de asociación

i. Agregados de moléculas anfipáticas tensoactivas

i. Micelas y liposomas, entre otros

i. Sistemas estables bajo determinadas condiciones

Propiedades de sistemas coloidales

-Coalescencia

Aplicable solo a coloides de dos fases (liofóbicos)

Coalescencia o fusión

Disminución área superficial

EL Gibbs disminuye coalescencia o

disminución de TS

-Floculación

Partículas

primarias Flóculo (agregado)

Floculación o asociación de dos o más partículas

Flóculos se movilizan como solo una unidad

No hay cambio en el área superficial

Flóculo se mantiene unido por: Interacción hidrofóbica, Van

der Waals, electrostática-iónica, puentes de H

Métodos de preparación de coloides*

* Excluye coloides de asociación y liofílicos

Por dispersión:

● Pulverización: molienda de un sólido en partículas de

tamaño coloidal ● Aumento de G depende de la TS del sólido

● Molienda hasta nivel molecular:

W = energía de sublimación o evaporación del sólido

3. Molienda se realiza en un líquido para reducir la

tensión superficial de la superficie del sólido (levigación)

Ej. Azufre coloidal

2. Emulsificación

● Dispersión de un líquido en presencia de otro líquido

● Obtenida mecánicamente (simple agitación u otra técnica)

● Disminución de tensión interfasial (entre líquidos) promueve

proceso de emulsificación

● Proceso puede ser espontáneo si TI es lo suficientemente

baja (agentes emulgentes)

● Termodinámicamente inestables en ausencia de emulgentes

● En algunos casos (microemulsiones) dispersión es

termodinámicamente estable

LIPIDO

LIPIDO

Por condensación:

Nucleación y crecimiento de partícula

Preparación de complejos moleculares aumentando su

tamaño hasta alcanzar el rango coloidal

Implica reacción química de los componentes solubles

siendo los productos de reacción insolubles (agregados)

en el medio dispersor

Ej, preparación de azufre coloidal por oxidación de

Na2S2O3