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

Tamaño comparativo de solutos dispersos a nivel molecular o coloidal

Tipos de dispersiones coloidales

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)
• X_A = X_B

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)

Grado afinidad por medio dispersor

☺

•

☹

Coloides liofílicos

• Fase dispersa disuelta o soluble
• Soluciones verdaderas (una fase) G (Gibbs)
• Macromoléculas solubles como proteínas, polisacáridos en el medio dispersante adecuado

​

CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE TIPOS DE COLOIDES

Coloides liofóbicos

​

• Fase dispersa insoluble en medio dispersante

​

• Sistema real de dos fases, inestable G (Gibbs)

​

• Azufre, oro coloidal, hierro coloidal (III), pinturas (lacas)

Coloides de asociación

​

• Agregados de moléculas anfipáticas tensoactivas

​

• Micelas y liposomas, entre otros

​

• 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

​