velocidad de difusión de los sólidos en el agua
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Velocidad de difusión de los sólidos en el agua
Introducción
Muchas observaciones nos han demostrado que las moléculas de substancias disueltas (solutos) se encuentran en constante movimiento en una solución. Las corrientes de convección de los fluidos se estudian colocando tintes calientes en el fondo de un vaso de laboratorio lleno de fluido transparente. La difusión del vapor de gas (NH3) en una solución de agua con tinte tornasol azul nos ofrece una manera de observar la difusión. A troves del microscopio puede observarse que finas partículas de sólidos suspendidas en el agua u otros líquidos se mueven al azar. El movimiento de estas partículas es el resultado de muchos choques entre moléculas microscópicas. A medida que la temperatura aumenta, el número de choques de estas moléculas aumenta, y las particulas visibles parecen moverse más rápidamente.
Sin embargo, las partículas de diferentes compuestos no se mueven a velocidades idénticas. Tintas de diferentes colores colocadas en el agua se difunden a velocidades diferentes, a pesar de que la temperatura del agua se mantiene constante.
La velocidad del movimiento de las partículas visibles depende de la temperatura. También parece depender de otros factores. Uno de estos factores puede ser el tamaño de la partícula. Es decir, la fuerza de gravedad puede disminuir la velocidad de difusión ascendente de las partículas de Masa relativamente grande. Los iones de sales disueltas en agua pueden comportarse de manera similar. Si la velocidad de difusión ascendente depende del poso molecular de un ion, entonces las sales de poso molecular elevado se difundirán mas despacio que las sales de peso molecular reducido, siempre y cuando el agua no sea agitada y permanezca a una temperatura constante.
Experimento
Procedimiento: Dos cilindros graduados de 100 ml. fueron llenados con 100 ml. de agua clara cada uno.
Un cristal de CuSO4 de 1,05 gramos masa (Ca++ es azul) fue colocado delicadamente en el fondo de un cilindro; un cristal de K2Cr2O7 (Cr2O7
-- es narranja) de 1,07 gramos fue colocado en el fondo del otro cilindro. Se registró la altura de los cristales, determináadose de este modo el punto de difusión cero en los cilindros. Se registraron las alturas de las soluciones coloreadas de ambas sales a intervalos de una hora.
Resultados:
Los resultados se presentan a continuación:
Temperatura ambiente 28 C.
Peso del CuSO4 1,05 gr.
Peso del CuSO4 K2Cr2O7 1,07 gr.
Peso molecular del CuSO45H2O 249,70
Peso molecular del K2Cr2O7 294,00
Peso molecular del Cu++ 64,00
Peso molecular del Cr2O7-- 216,00
Discusión
Los resultados fueron bastante consistentes: se obtuvieron curvas líneales que mostraron que la velocidad de difusión de cada sal era constante. Sin embargo, sales diferentes parecían difundirse a velocidades distintas - la velocidad del sulfato de cobre era tres voces mayor que la del dicromato de potasio. No obstante, esta proporción no es inversamente proporcional a los pesos moleculares de las dos sales: es decir, aunque el peso molecular del dicromato de potasio es aproximadamente 1,2 veces el del sulfato de cobre, el sulfato de cobre no se difundió a una velocidad de difusión igual a 1,2 veces la del dicromato de potasio.
Pero las velocidades de difusión parecieron estar relacionadas a los posos moleculares de los iones coloreados: el Cr2O7-- (su poso molecular es 216) se movió a una velocidad igual a un tercio de la velocidad del Ca++ (su peso molecular es 64). La hipótesis pudo haber sido correcta si hubiera dicho "Si el poso molecular del ion indicador es elevado, entonces la velocidad de difusión ascendente a través de una solución de agua es lenta, siempre y cuando el agua no sea agitada y la solución permanenza a una temperatura Constante".
Sin embargo, otros factores pueden influenciar la velocidad de difusión: el ion cobre tiene una carga positiva en comparación con la carga negativa del ion dicromato. Un ensayo en el que se utilicen iones de la misma carga podría ofrecer una prueba más definitiva para la hipótesis. Asimismo, es posible que los iones no observados en el experimento, SO4
-- y K+, hayan afectado los resultados del experimento. Utilizando un ion indicador común con diferentes iones invisibles, se puede determinar el efecto del ion no observado.
La gravedad puede ser el factor responsable de que el peso molecular influenya la velocidad de difusión. Si hubiéramos suspendido los cristales de la sal en la parte superior del solvente y medido las velocidades en que las sales se difunden hacia abajo a través de la solución, es posible que se hubiera registrado un resultado opuesto tal vez el ion más pesado se hubiera difundido a una mayor velocidad. Podemos someter la hipótesis (que el peso determina la velocidad de difusión) a otra prueba tapando un cilindro graduado con un corcho y colocándolo sobre uno de sus lados. De esta manera la sal se difundirá de manera horizontal y la gravedad no influenciará la velocidad de difusión.
Demasiadas dudas surgieron durante el experimento como para que aceptemos los resultados como convincentes para una hipótesis, las cargas de los iones coloreados eran diferentes, obviamente los iones no coloreados era diferentes, y solo se probó la difusión ascendente.
Resumen
Se llevó a cabo un experimento para observar la relación entre la velocidad de difusión de un ion y su poso molecular. Se colocó un cristal de CuSO4 en el fondo de un cilindro graduado lleno de agua clara, y en otro cilindro se colocó un cristal de K2Cr2O7, y cada hora se registraron las alturas que habían alcanzado las soluciones coloreadas. Se descubrió que las velocidades de difusión de los iones eran constantes y que variaban inversamente en relación a sus pesos moleculares. Surgieron dudas sobre la validez del experimento debido a que los iones utilizados tenían cargas diferentes y no se consideraron 105 iones no observados.
Solubilidad
Introducción
Si se deja caer un terrón de sal de mesa en un vaso de laboratorio lleno de agua, la sal desaparecerá gradualmente. Se dice que la sal se disuelve en el agua. Un examen cuidadoso del agua bajo el microscopio no revela la sal disuelta. Analizando el agua podemos determinar que la sal se encuentra en el agua. Las moléculas de sal se han mezclado con las moléculas del agua, de manera que puede detectarse el mismo grado de salobridad en todas las partes del agua. Puede añadirse más sal; ésta también se disolverá. Pero si se continúa este proceso de añadir sal, se llegará a un punto en que la sal ya no se disuelve. Parte de 1a sal permanece en el fondo del vaso de laboratorio. Una mezcla de cualquier concentración de sal disuelta y agua es una solución.
La sal es un compuesto formado de iones positivos de un metal o radical y de iones negativos producidos cuando ciertos ácidos transfieren protones a una basee. Por esta definición, todas las sales verdaderas son substancias electrovalentes. Son electrólitos fuertes y están completamente ionizados en soluciones acuosas, i.e., este tipo de solución será conductora de corriente.
El agua es un disolvente dipolo. La molécula de agua contiene enlaces polarcovalentes que se encuentran distribuidos asimétricamente; estas son regiones negativas y positivas formadas en la molécula de agua.
Cuando se dejan caer unos cuantos cristales de sal en un vaso de laboratorio, los dipolos del agua ejercen inmediatamente una fuerza de atracción sobre los iones que forman las superficies de los cristales. El extremo negativo (oxigeno) de varios dipolos del agua ejercen una fuerza de atracción sobre el ion positivo sodio. Asimismo, el ion negativo cloruro recibe la fuerza de atracción del extremo positivo (hidrógeno) de otros dipolos del agua. Esto debilita el enlace que une a los iones sodio y cloruro en la. estructura del crital similar a un enrojado, haciendo que se desprendan y difundan a troves de la solución, enlazados libremente a estas moléculas de agua (solvente). De esta manera el cristal de sal se disuelve gradualmente y los iones (Na y Cl) se difunden en toda la solución. La atracción de las moléculas de agua a los iones de sal se llama hidratación.
La velocidad en que la sal se disuelve puede ser aumentada por medio de tres métodos distintos. Revolviendo se separan los iones liberados de la estructura del cristal, de manera que otros iones pueden ser atacados por los dipolos del agua. Rompiendo los cristales en pedazos más pequeños se aumenta la superficie total del NaCl, permitiendo que más iones entren en contacto con la solución. El calentamiento también aumenta la solubilidad de la substancia y una mayor cantidad puede ser disuelta a temperaturas más elevadas.
Una hidratación extensa o la disolución de iones de sal compromete una gran porción de las moléculas del solvente. Esto reduce el número de moléculas de agua libres en el espacio que separa los iones hidratados de carga opuesta. La atracción entre los iones se vuelve más fuerte y los cristales comienzan a formarse nuevamente.
No todas las salas son solubles en agua. El cloruro de plata es una sal blanca que no se disuelve en el agua. Muchas otras sales también son insolubles en agua. Pero 12 cantidad de cada sal soluble que pasa a formar parte de la solución es diferente. A partir de experiencias de laboratorio anteriores con cristales de sulfato cúprico se ha comprobado que se necesita una gran cantidad de esta sal para formar una solución saturada a 100°C. Pero una cantidad similar de cloruro de sodio disuelto en la misma cantidad de agua a la misma temperatura dejara muchos cristales en el fondo del vaso de laboratorio.
Existe una gran diferencia en el peso molecular entre el sulfato cúprico (Peso molecular 159,94) y el cloruro de sodio (Peso molecular 485). Tal vez usando otras sales se podría encontrar una relación entre el paso molecular y la solubilidad.
Si el peso molecular de una sal soluble es elevado, entonces la cantidad de esta sal que formará parte de la solución a los 100° C también será elevada.
Experimento
Instrumentos: Se utilizaron las siguientes sales solubles deshidratadas:
1. Yoduro de calcio CaI
2. Cloruro cúprico CuCl2
3. Sulfato cúprico CuSO4
4. Bromuro férrico FeBr2
5. Cloruro ferroso FeCl2
6. Carbonato de potasio K2CO3
7. Dicromato de potasio K2Cr2O7
8. Carbonato de sodio Na2CO3
9. Cloruro de sodio NaCl
10. Dicromato de sodio Na2Cr2O7
11. Cromato de sodio Na2CrO4
12. Nitrato de sodio NaNO3
13. Cloruro de amonio NH4Cl
14. Sulfato de amonio (NH4)2SO4
Procedimiento: Se posaron 100 gramos de sal deshidratada sobre papel. De estos 100 gramos se añadieron pequeñas cantidades a 100 ml. de agua destilada con una temperatura de 80°C. Se revolvió la solución hasta que la sal se hubo disuelto y entonces se añadió más sal. Primero se añadió sal al agua destilada con una temperatura de 80°C para acelerar el proceso, a la vez que se tenía cuidado de no añadir demasiada sal. Cuando la sal comenzó a disolverse muy lentamentamente en el agua, sé elevo la temperatura a 100°C y la solución fue revuelta. Si toda la sal se disolvía, se añadían pequeñas cantidades de 0,1 gramos o menos. Se repitió esta operación hasta que quedaron unos cuantos cristales luego de revolver durante cinco minutos. Se posó y registró la sal que quedó en el papel. Se repitió este proceso con todas las salas.
El producto de solubilidad (P.S) es la cantidad de sal que pasara a formar parte de la solución a una temperatura dada. En nuestro experimento la temperatura fue 100. El producto de solubilidad se calcula determinando el número de molécula gramos disueltos en un litro de agua.
P.S. = [(10 moles) / (G.P.M.)] x [(gramos de sal disueltos) / (1 litro de agua)] = moles / litro
Resultados
Los resultados se presentan a continuación en forma de tabla:
A) Temperatura mantenida a 100°C.
B) Las hojas de papel para pasado posan aproximadamente 1,0 gramos.
Discusión
Posibles errores mientras se llevaba a cabo este experimento pueden haber dado como resultado un pesado inadecuado o la adición de demasiada sal. Era necesario añadir un poco de sal adicional para saber cuándo se había alcanzado el punto de saturación. Pero la misma cantidad de cristales pudieron no haber sido añadidos en exceso, ocasionando por lo tanto un pequeño error. Sin embargo., se considera que este error no es lo suficientemente grande como para afectar significativamente nuestros resultados. Considerando los resultados, es evidente que el poso molecular no está relacionado a la cantidad de sal disuelta.
Cuando se compara el producto de solubilidad con los pasos moleculares, se obtiene una curva irregular. Se podría adaptar una cueva a la información, la cual demuestre que la alta solubilidad ocurre en las sales de peso molecular bajo, y la baja solubilidad ocurre en las sales de peso molecular elevado. Pero esta curva no esta lo suficientemente definida como para aceptar esta hipótesis con la información aquí presentada.
Las interpretaciones presentadas hasta el momento se refieren a una selección de sales al azar. Es posible que las sales que tienen un ion común ofrezcan alguna información útil. En
nuestra muestra tenemos cinco sales con un ion positivo común -sodio. Estas son NaCl, Na2CO3O7, NaCrO4 y NaNO3. Hay cuatro sales con un ion negativo común -cloruro. Estas son CuCl2, NaCl, NH4Cl y FeCl3. La información concerniente a estas sales puede encontrarse por separado en las tablas 3 y 4.
No se observa una tendencia prominente en las sales con iones comunes cuando se compara la cantidad disuelta con el paso molecular. Pero cuando se diagrama el producto de solubilidad versas el paso molecular parecería que el poso molecular si afecta el producto de solubilidad ya que se obtiene una curva relativamente pareja. Con nuestra limitada información sobre sales con un ion común podemos decir que su producto de solubilidad es inversamente proporcional al poso molecular de la sal.
Resumen
Se llevó a cabo un experimento para comprobar la hipótesis de que la cantidad de sal que pasará a formar parte de la solución depende de su peso molecular. La información que se obtuvo fue tan irregular que no se podo respaldar la hipótesis. Sin embargo, se formuló una hipótesis alternativa que enunciaba que la solubilidad de la sal depende de su paso molecular. En parte, la información respalda la hipótesis. No obstante, se halló que la información es insuficiente como para formular un enunciado categórico a este respecto y se necesitará una investigación más extensa de este punto.
DISPERSIONES COLOIDALES.
HISTORIA DE DISPERSIONES COLOIDALES.
Muchas personas estudiaron los coloides, el primero fue Selmi en (1843), preparo soluciones coloidales de azufre, azul de Prusia y caseína, realizando numerosos experimentos; llego a la conclusión de que estas no eran soluciones verdaderas, sino suspensiones en agua de pequeñas partículas.
En 1862, el químico ingles Thomas Graham, encontró que ciertas sustancias pueden difundirse a través de membranas animales o vegetales, mientras que otros no lo hacen. Los compuestos que atraviesan la membrana pudieron obtenerse en forma cristalina y se les llamo cristaloides. Las sustancias no cristalizables fueron la mismas que no pasaban a través de la membrana, y se les llamo coloides que significa “de apariencia gomosa”.
Wo. Ostwald y Von Weirman propusieron la primera clasificación racional de coloides, fue introducida la noción de sistema disperso y el tamaño de la partícula fue tomado como el principal factor en la clasificación y caracterización de los coloides.
DEFINICIONES
COLOIDES.
Un coloide se puede definir como un sistema polifásico dispersado, en el cual la relación elevada entre la superficie o interfase y la masa de la fase dispersada.
Se dice que una sustancia esta en estado coloidal cuando se encuentra dividida en partículas muy pequeñas, y sin embargo mayores que las moléculas individuales, que están alejadas unas de otras (dispersas) dentro de un medio.
Las partículas coloidales varían en diámetro de millonésimos de milímetros hasta cien millonésimos de milímetros.
DISPERSIONES.
Las dispersiones coloidales han sido definidas tradicionalmente como una suspensión de pequeñas partículas en un medio continuo.
Las partículas coloidales tienen la capacidad de dispersar la luz visible. Un haz ruinoso delgado que pasa a través de un coloide en un gas o en un líquido,
Puede observarse a ángulos rectos debido a la dispersión.
Como resultado de las fuerzas superficiales cualquier gas, vapor o líquido tiende a adherirse a cualquier superficie de un cuerpo.
Las propiedades esenciales de las dispersiones coloidales pueden a atribuirse al hecho de que la relación entre la superficie y el volumen de las articulas es muy grande. En una solución verdadera, el sistema consiste en una sola face y no hay superficie real de separación entre las partículas moleculares del soluto y del solvente. Las dispersiones coloidales son sistemas de dos fases, y para cada partícula existe una superficie definida de separación.
Las dos fases de un sistema coloidal se pueden distinguir en:
Fase dispersa: componente del sistema coloidal que se encuentra dividido en partículas.
Fase medio dispersante: es el medio en el cual las articulas se hayan dispersa, este puede ser líquido, sólido o gaseoso. Al igual que la fase dispersa.
TIPOS DE SISTEMAS COLOIDALES.
En la actualidad se sabe que cualquier sustancia, puede alcanzar el estado coloidal, ya que la fase dispersante como la fase dispersiva, pueden ser un gas, un líquido o un sólido, excepto que ambos no pueden estar en estado gaseoso, son posibles ocho sistemas coloidales:
Fase Dispersa Fase Dispersante Nombre Ejemplo
Sólido Liquido Gel o Sol Gelatina
Sólido Gas Aerosol Humo
Liquido Liquido Emulsión Crema
Liquido Gas Aerosol liquido Niebla
Liquido Solido Emulsión sólida Manteca
Gas Solido Espuma sólida Esponja
Gas Liquido Espuma liquida Crema de afeitar
Gas Gas Mezcla Aire
SOLES.
En suspensión acuosa las fuerzas de atracción entre las partículas coloidales adquieren en ocasiones una potencia muy grande y se forman aglomeraciones.
Si el sistema se hace semisólido y casi se detiene el movimiento browniano, la suspensión se denomina gel siempre y cuando el sistema tenga un flujo libre el sistema será un sol.
PROPIEDADES OPTICAS DE LOS SOLES.
Muchas sustancias aparecen muy altamente coloreadas si sus partículas son de dimensiones coloidales, así como los iones de plata son en colores la plata precipitada es gris y los coloides de plata tienen intensos colores café rojizo, o café verdoso. Algo parecido ocurre con el oro, la soluciones diluidas de cloruro de oro o del acido clora úrico son ligeramente amarillas, mientras que en la reducción de estas sustancias se forma un sol rojo intenso o violeta.
Un importante efecto a tener n cuenta en la opalescencia, esta se da cuneado las ondas cortas de la luz son frecuentemente dispersadas por la partículas, mientas que las ondas largas pasan sin afectarse a través del sol. Este fenómeno depende principalmente del tamaño de las partículas.
Cuando un brillante intenso rayo de luz atraviesa los soles claros el trayecto parece turbio. La mejor iluminación para dichos experimentos, es un iluminador de proyección que produce un rayo cónico.
CLASIFICACION DE COLOIDES.
COLOIDES ORGANICOS.
Son coloides moleculares producidos naturalmente en reacciones bioquímicas, menos sencillas, que en su mayoría son liofobicos, debido a que las sustancias son insolubles en agua. Algunas de estas sustancias se disuelven en ácidos pero en tales soluciones cambian químicamente por completo dando lugar a la formación de soluciones verdaderas en lugar de soluciones coloidales y estas ultimas pueden ser obtenidas por métodos de condensación o dispersión.
COLOIDES ESFERICOS Y LAMINARES.
Los colides esféricos tienen partículas globulares mas o menos compacta, mientras que los colides lineales poseen unidades largas y fibrosas.
La forma de las partículas coloidales influyen su comportamiento aunque solo pueden determinarse de manera aproximada, en la mayoría de los casos puede ser muy compleja. Como primera aproximación se puede reducir a formas relativamente sencillas como la esfera que además representa muchos casos reales. Es la forma que adquieren las partículas esencialmente fluidas, como las gotitas de un líquido dispersas en otro para formar una emulsión.
COLOIDES MOLECULARES Y MISELARES.
Las partículas de los coloides moleculares son macromoléculas sencillas y su estructura es esencialmente la misma que la de estructuras de pequeñas moléculas, los átomos serán unidos por ligaduras químicas verdaderas, a estos coloides moleculares se los llama verdaderos. A este grupo de coloides moleculares pertenece la mayoría de los coloides orgánicos de nitrocelulosa, almidón, cloruro de polivinilo, caucho. Los esferocoloides también pueden se moleculares.
La estructura de los coloides micelares es distinta, las partículas de estos no son moléculas, sino conglomerados de muchas moléculas pequeñas o grupos de átomos que son mantenidos juntos por valencias secundarias o por fuerzas de cohesión o de Van der. Walls. Muchos coloides inorgánicos, emulsiones, jabones y detergentes, forman coloides micelares.
COLOIDES LIOFOBICOS.
Significa “no gustar de o temer a un líquido”; en los soles liofobicos no hay afinidad entre las partículas y el solvente, la estabilidad de estos depende principalmente de la carga de las partículas. Si el agua es solvente, se utiliza el nombre hidrófobo.
Este tipo de coloides se caracteriza por presentar: baja estabilidad hacia la floculación por electrolitos, su visibilidad en el microscopio es buena y presentan una muy pequeña presión osmótica. Algunos ejemplos de estos coloides son: Au, Ag, AgCl y algunas emulsiones.
COLOIDES LIOFILICOS.
Significa “gustar de un líquido”, en este tipo de coloides hay interacción entre las partículas y el solvente. Este tipo de soles es mucho más estable que los soles liofobicos. Para el caso de los soles en agua se utilizara el termino hidrofilito,
Este tipo de coloides se caracteriza por presentar: alta estabilidad hacia la floculación por electrolitos, se visibilidad en el microscopio es mala y presenta una considerable presión osmótica. Algunos ejemplos de estos coloides son: albúmina, glicógeno, hule y acido silito.
La mayoría de los coloides inorgánicos son hidrofobitos, mientras que la mayoría de los coloides orgánicos so liofilicos.
COLOIDES INTRINSECOS.
Son sustancias sólidas que formas dispersiones coloidales al ser puestas en contacto, o calentadas en un medio de dispersión adecuado, y son compuestos de macromoléculas, este tipo de coloides por lo general tiene un carácter liofilo.
COLOIDES EXTRINSECOS.
Se le llama a las dispersiones de pequeñas partículas de materiales insolubles de bajo peso molecular. Este tipo de dispersiones son casi invariablemente soles liofobos y deben ser reparados mediante métodos especiales que produzcan partículas de tamaño adecuado.
PROPIEDADES OPTICAS Y SINETICAS DE LOS COLIDES.
Perrin fue capaz de contar partículas coloidales por métodos ópticos, a pesar del hecho de que comúnmente las partículas coloidales son demasiado pequeñas para detectarse con microscopio ordinario con observación directa. Su éxito fue debido al efecto de tyndall que es la dispersión de la luz por partículas coloidales. Cuando estas se iluminas a unos 90 grados de la línea de visión a través de un microscopio la luz que ellas dispersan aparece como puntos de luz y se observa fácilmente en un microscopio con una aplicación regular.
Por la noche se observa el efecto de la dispersión en grande, cuando la luz de un faro es dispersada por las partículas de polvo coloidal en el aire. La luz dispersada esta polarizada porque en realidad se reflejan en la superficie de la partícula coloidal.
La luz dispersada por sistema coloidales también esta dispersada selectivamente respecto al color; el conjunto de colores en un ocaso el color del cielo y el color de los humanos, son el resultado de una dispersión selecta de la luz.
La observación microscópica de los pequeños puntos de luz dispersada por una solución coloidal revela que las partículas no están de ninguna manera en reposo.
La estabilidad de una dispersión coloidal se atribuye en parte, al movimiento browniano que tiende a mantener una distribución biforme de las partículas a través de todo el coloide.
EFECTO TYNDALL.
Cuando un rayo de luz pasa a través de una solución no se puede observar su camino, mientras que si pasa a través de un sistema coloidal si se puede observar esto se debe a que el coloide consta de un disolvente que tiene partículas de soluto que son suficientemente grande para dispersar la luz visible de donde se puede distinguir de una verdadera solución
haciendo pasar sobre el mismo un rayo de luz. Al igual que un líquido puro la solución difracta haz de luz pero el coloide lo dispersa de tal manera que, desde el lado del rayo se puede ver la trayectoria brillante de la luz. El efecto de dispersión se conoce como efecto tyndall.
MOVIMIENTO BROWNIANO.
Cuando el efecto tyndall se observa por medio de un ultramicroscopio de nota que las partículas de la fase dispersa recorra una trayectoria aleatoria en forma de zigzag a través del medio dispersante a esto se le llama movimiento browniano, porque fue Robert Brown (1773- 1858) quien descubriere este tipo de movimiento en el estudio que realizara de los granos de polen suspendidos es agua; las partículas coloidales se mantienen en suspensión gracias a este movimiento.
La teoría cinética nos indica que el movimiento aleatorio de los gases puede producir un bombardeo similar en un gas de donde debe esperarse encontrar el movimiento browniano de las suspensiones de aire.
DIALISIS DE COLOIDES.
La diálisis es promovida por medio de una corriente eléctrica la cual arrastra a los iones macromoleculares fuera del sol en esta denominada electro diálisis se facilita la separación de los electrolitos por medio de un campo eléctrico.
Una de las funciones de las células consiste en separar suspensiones mediante un proceso denominado diálisis que se define como la separación de los cristaloides y los coloides de una mezcla por medio de una membrana semipermeable denominada membrana de diálisis, y el principio en que se basa es muy simple. Si la membrana tiene perforaciones o espacios del tamaño adecuado hay moléculas especificas que pasan a través de ellas; pero las partículas coloidales no la pueden atravesar. La diálisis es de gran utilidad para separar muchos materiales suspendidos. Con membranas del tipo adecuado es factible separar entre si dos materiales suspendidos, aprovechando la difencia de sus tamaños de partículas.
ADSORCION COLOIDAL.
Como resultado de las fuerzas superficiales cualquier gas, vapor o liquido tiende a adherirse a cualquier superficie de un cuerpo a este fenómeno se le llama absorción y a los cuerpos sólidos cuyas áreas superficiales son muy grandes en comparación con su volumen aparente se le denominan absorbentes.
Los coloides, debido a su pequeño tamaño de partículas, son excelentes absorbentes. Sin embargo, incluso los cuerpos grandes pueden tener relaciones superficie- volumen adecuado si en su interior cuentan con redes de poros que provean una gran área superficial.
CONDENSACION DE COLOIDES.
El principio esencial de este método es que las sustancias con las cuales se preparan los soles están originalmente en solución verdadera, en estado de iones o moléculas, como resultado de la reacción química que se efectúa entre ellas. Se obtienen partículas insolubles de tamaño coloidal. Las condiciones experimentales deben ser estrictamente controladas.
En la preparación de soluciones coloidales por el método de condensación se han empleado reacciones químicas de aros tipos; también se ha empleado la oxidación, por ejemplo, una solución acuosa de hidrógeno sulfurado se puede oxidar por oxigeno o por anhídrido sulfuroso para obtener un sol de azufre.
FILTRACION Y ULTRAFILTRACION DE COLOIDES.
Con experimentos simples de filtración que muchos coloides pasan a través de papeles filtros comunes, las partículas no son retenidas ni aun por las clases más finas del papel filtro. Los filtros finos tienen un diámetro de poros de 0.0009-0.0016mm; puesto que las partículas del
sol de sulfuro arsenioso, al igual que las del hidróxido ferrico plata, gelatina, albúmina y otros coloides pasan a través de estos filtros y se notan que dichas partículas son mas pequeñas que los poros del filtro.
Si as partículas corren atrás de un filtro, son mas pequeñas que los poros y si son retenidas no se pueden concluir en que son mas grandes que los poros, ya que algunas veces pueden ser absorbidas en la superficies del filtro, y así ocluir los poros; en ese caso, se estudiara las partículas de las sustancias filtradas y si difiera de la solución original, se dirá que son mas gruesas que los poros del filtro.
Las partículas coloidales, son más o menos retenidas por iltrafiltros, es decir, filtros extremadamente finos cuyas membranas son genes sólidos. La estructura de la membrana es la misma que la del papel pero el tamaño de los poros es mucho más pequeño. Uno de los mejores materiales “ultra filtros” es el papel celofán a través de este la filtración es muy lenta, pero luego de cierto tiempo, el liquido penetra una membrana y una gota de liquido es formada debajo del celofán, finalmente el examen de esas gotas dirá si las partículas penetran en la membrana o no.
Otro buen material para ser ultra filtros es el colodión, que es una solución 4 por ciento de nitrocelulosa en una mezcla de alcohol y éter; los filtros de vidrio poroso o los crisoles de porcelana no esmaltada son los mejores soportes para las membranas de colodión. Esas son formadas en la evaporación parcial de la mezcla alcohol-éter; el colodión es prácticamente vertido en un filtro de vidrio poroso o filtro crisol a un espesor de varios Mm. y aguardado hasta que se solidifica. Otro método es el de impregnar papel filtro con colodión, el tamaño de los poros de este ultra filtro depende el grado de secado de la capa de colodión, mientras se seca mas pequeña son los capilares.
Existen sustancias como la dextrina que penetran los ultra filtros muy lentamente se les conoce como semicoloide.
APLICACIONES
Las suspensiones coloidales alcanzan su mayor importancia dentro de la biología. Todos los sistemas biológicos son coloidales en cierta forma; el protoplasma es una suspensión coloidal como lo es también la sangre y otros fluidos del organismo. Los coloides son también muy importantes en la industria dado que prácticamente todas se relacionan de alguna manera con coloides.
El comportamiento de los plásticos es un efecto coloidal y lo mismo puede decirse del hule, las pinturas el cemento la cerámica y los detergentes. Incluso la purificación del agua y el tratamiento de las aguas negras, se encuentran sistemas coloidales que desempeñan un papel vital. Las investigaciones se la era espacial les han abierto a los científicos horizontes mucho mas amplios respecto a la naturaleza de los sistemas coloidales.
APLICACIONES DE LOS COLOIDES EN EL SALVADOR
En El Salvador existen muchos usos para los productos cuyo origen son los coloides, o ellos en si son coloides. Las personas utilizan a diario los coloides sin saber que son o las propiedades que tienen, por ejemplo existen muchas golosinas que son coloides: las gelatinas, los malvaviscos, las jaleas; la mayonesa, la leche son otro ejemplo de productos de uso diario que también son coloides.
Fig.1 Ejemplo de coloides que encontramos en nuestros hogares.
La diálisis tiene muchas aplicaciones una de ellas es la hemodiálisis extracorporal, riñón artificial. Aquí, las células de la sangre y los coloides, principalmente las macromoléculas de proteínas son “detenidas” por el celofán, mientras que algunos cristaloides que corresponden a productos de desechos, como la urea, el acido úrico, la creatinina y el potasio de difunden al baño de diálisis. Sin embargo, muchos cristaloides de la sangre (por ejemplo, glucosa, sodio y
calcio) son vitales y por ello el baño de diálisis se carga con estos constituyentes a las concentraciones apropiadas.
Fig.2. hemodiálisis aplicación del proceso de diálisis
Ya a nivel industrial en el país también, los coloides, son de mucha utilidad, una de estas es el caucho o goma natural, pero con más exactitud ¿que es una goma? Las gomas son secreciones normales o accidentales de ciertos vegetales (árboles, bejucos); son coloides plastificados por auto polimerización; pueden solubilizar por medio de agua caliente y pectirizar por medio de azufre o de un compuesto soluble se azufre.
Fig3. Productos derivados del caucho
El caucho se ajusta las superficies sobre la cual es extendido o comprimido, borra el trazo de lápiz sobre el papel, posee extraordinaria elasticidad, absorbe las vibraciones y choques; es mal conductor del calor y la electricidad; es completamente impermeable y no lo afectan los ácidos ni las sales. El alcohol no lo disuelve, pero es soluble en trementina, aceites vegetales,
bencina, sulfato de carbono y otros líquidos volátiles que, al evaporarse, lo devuelven a su estado primitivo. En estado plástico puede ser moldeado en cualquier forma y luego endurecido.
Puede alcanzar gran dureza, como el caso de la vulcanita o ebonita, con perdida de su elasticidad y permite ser pulido como el marfil o el asta. No pierde su elasticidad, sino a temperaturas extremas; protegido de intemperie, tiene larga duración.
Estas y otras propiedades hicieron de la goma un auxiliar muy eficaz en diversos en diversos terrenos. Las industrias de fabricación de calzado y de la electricidad son las que mayor cantidad de caucho consumen.
fig.4. goma elástica ejemplo de coloide
La industria textil también la utiliza en la impermeabilización de tejidos. Igualmente la del mueble y las de artículos para el hogar.
Los colorantes insolubles en forma de dispersión acuosa son empleados en varios procesos de teñido y estampado, por lo tanto son necesarios los dispersantes en la preparación de colorantes, ya que estabilizan el estado disperso con precisión durante su aplicación y pueden también prevenir que se precipite el colorante.
Fig.5. colorantes
CONCLUCIONES
Con el trabajo anterior se contestaron muchas interrogantes como las de ¿en que consiste las dispersiones coloidales?, que es un sistema polifásico dispersado, ¿Qué es el proceso de la diálisis?, lo cual es la separación de electrolitos por medio de un campo eléctrico, entre otras; también da a conocer muchas de las aplicaciones que tienen en la vida diaria, así como las utilidades que tienen los coloides a nivel industrial, así como también las utilidad que pueden o tienen: la diálisis, el efecto Tyndall y muchos otros conceptos que fueron explicados con mas detenimiento en este trabajo.
BIBLIOGRAFIA
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Coloides
Los coloides son mezclas intermedias entre las soluciones y las suspensiones.
Las partículas en los coloides son más grandes que las moléculas que forman las soluciones.
Para clasificar una sustancia como coloidal, las dimensiones de las partículas del soluto están
comprendidas entre 10 y 100 nm (1 nanómetro = 1x10-9 m) mientras que las moléculas en solución están entre 0.1 y 10 nm.
Diferencias entre soluciones, coloides y suspensiones
Solución Coloide Suspensión
Tamaño de las partículas:0.1 nm Tamaño de las partículas
l0 y lOO nm
Mayores de 100 nm
Una fase presente Dos fases presentes Dos fases presentes
Homogénea En el límite Heterogénea
No se separa al reposar No se separa al reposar
Se separa al reposar
Transparente Intermedia No transparente
Partes de un coloide
Los coloides están compuestos de dos partes:
1. 1. La fase dispersa o partículas dispersas: esta fase corresponde al soluto en las soluciones, y está constituida por moléculas sencillas o moléculas gigantes como el almidón. Pueden actuar como partículas independientes o agruparse para formar estructuras mayores y bien organizadas.
2. 2. La fase de la dispersión o medio dispersante: es la sustancia en la cual las partículas coloidales están distribuidas. Esta fase corresponde al solvente en las soluciones. La leche es un coloide: la grasa constituye las partículas dispersas y el agua es el medio dispersante.
Tipos de coloides
Según el estado físico en que se encuentren la tase dispersa y el medio dispersante, los coloides toman diferentes nombres:
Clases de Coloides Medio Dispersante
Sustancia Dispersa
Ejemplo
Soles, geles líquido sólido pintura, gelatina
Emulsiones líquido líquido leche, mayonesa, cremas.
Espumas líquido gas espuma de jabón, crema batida.
Aerosoles líquidos gas líquido neblina, nubes
Aerosoles sólidos gas sólido humo.
Espumas sólidas sólido gas caucho
Emulsiones sólidas sólido líquido queso, mantequilla
Sol sólido sólido sólido algunas aleaciones.
Los coloides según la afinidad entre la fase dispersa y la dispersante
Los coloides se clasifican según la afinidad al medio dispersante en:
a) Liofóbicos o liófobos: si las partículas dispersas tienen poca afinidad por el medio dispersante. Estos coloides son poco estables y muy difíciles de reconstituir Ejemplo: el aceite suspendido en el agua. Este tipo de coloides corresponden a una dispersión de una fase en otra de distinto tipo químico.
b) Liofílicos: si las partículas tienen fuerte afinidad al medio de suspensión. Estos coloides son fáciles de reconstituir si el sistema coloidal es roto. Ejemplo: el jabón disperso en agua, gelatina en agua, caucho en benceno.
Formación de partículas coloidales
Para la formación de coloides se emplean los siguientes métodos:
1. Dispersión: consiste en reducir de tamaño pedazos grandes de materia el batido y la agitación se emplean para formar emulsiones y espumas como la mayonesa y la nata batida. El almidón, la cola, la gelatina, se disgregan espontáneamente en partículas coloidales cuando se colocan en el agua. Calentando y agitando se acelera el proceso.
2. Condensación: la formación de la niebla y las nubes son los mejores ejemplos de condensación. También, la formación de sustancias insolubles a partir de soluciones, la formación del negro de humo que es la forma coloidal del carbón y se emplea para fabricar la tinta de imprenta y la tinta china.
Importancia de los coloides
1. Todos los tejidos vivos son coloidales.
2. El suelo en parte está constituido de una materia coloidal.
3. Muchos de los alimentos que ingerimos son coloides: el queso, la mantequilla, las sopas claras, las jaleas, la mayonesa, la nata batida, la leche.
En la industria, los cauchos, los plásticos, las pinturas, las lacas y los barnices son coloides. En la fabricación de las cerámicas, los plásticos, los textiles, el papel, las películas fotográficas, las tintas, los cementos, las gomas, los cueros, lubricantes, jabones, insecticidas agrícolas, detergentes y en proceso como blanqueo, purificación y flotación de minerales, dependen de la absorción en la superficie de materia coloidal.
10 Plata coloidalSoluciones coloidesColoides +1Molino coloidalEstabilización coloidesFatiga 3ParacelsoNinerales agataColoide 1Ultimo colidal
