Coloides en la vida diaria

Transcripción

1 COLOIDES 2017

2 Por qué la leche es blanca? Por qué se corta si la dejamos fuera de la heladera? Por qué para preparar mayonesa hay que batir? Por qué la receta lleva huevo? Por qué la clara de huevo es transparente y al cocinarla se vuelva blanca? Por qué es esencial incorporarla en la preparación de soufflés, merengues y mousses? La gelatina es un sol o un gel? Por qué si se agita agua pura no se obtiene espuma, pero si le agrego detergente si se forma? Por qué al abrir una lata de pintura vencida se observa un líquido? Qué son los liposomas? Coloides en la vida diaria Qué función cumple el sorbitol en la pasta de dientes?

3 Soluciones y dispersiones Soluciones verdaderas Mezcla de especies dispersadas como moléculas individuales Soluto y disolvente con pesos moleculares comparables DG < 0: Termodinam. estables Dispersiones coloidales Fase dispersa y fase dispersante partículas 1 nm 10 mm DG < 0 o > 0. Requieren energía mecánica Algunas inestables, se separan espontáneamente (requieren agentes estabilizantes)

4 Soluciones y dispersiones SOLUCIONES COLOIDES SUSPENSIONES No sedimentan No sedimentan Sedimentan en reposo Pasan a través de papel de filtro ordinario y a través de membranas No dispersan la luz Afectan a las propiedades coligativas Tamaño de partícula > 1nm No presentan movimiento browniano Pasan a través de papel de filtro ordinario y se separan mediante una membrana Dispersan la luz (efecto Tyndall) No afectan a las propiedades coligativas Tamaño de partícula entre nm Presentan movimiento browniano Se separan mediante papel de filtro ordinario y mediante una membrana Dispersan la luz (opacas) No afectan a las propiedades coligativas Tamaño de partícula > nm No presentan movimiento browniano

5 Soluciones y dispersiones Soluciones verdaderas Dispersiones coloidales DG=DH-T DS DH > 0 o < 0 DS >0 DG < 0 DH 0 DS pequeño DG < 0 o > 0 La línea entre solubilidad e insolubilidad es frágil

6 Cómo diferenciar soluciones verdaderas de dispersiones coloidales? Efecto Tyndall Solución No ocurre dispersión de la luz Solución Ocurre dispersión de la luz

7 Características principales de las dispersiones coloidales Gran relación área/volumen Efectos superficiales Dispersión de la luz Efecto Tyndall, opalescencia, observables con microscopio Potencial de superficie Esencial en la estabilidad de la suspensión Sedimentación en campo centrífugo Método de separación de coloides de la dispersión Propiedades reológicas, viscosidad Textura

8 Clasificación en función del estado físico de las fases F. dispersa F. dispersante Nombre Ejemplos Gas Líquido Espuma líquida Espuma de afeitar, de jabón o de cerveza; merengue, crema batida Gas Sólido Espuma sólida, xerogel Espuma de poliuretano, lava, piedra pómez, esponja, malvavisco Líquido Gas Aerosol líquido Niebla, neblina, nubes Líquido Líquido Emulsión Leche, mayonesa, aderezo para ensalada, cremas Líquido Sólido Emulsión sólida o Gel Manteca, queso, helado, jaleas, mermeladas Sólido Gas Aerosol sólido Humo, virus que se transporta por el aire Sólido Líquido Dispersión, Sol, Suspensión Sólido Sólido Dispersión o sol o suspensión sólida Pintura, tinta, pasta dientes, suspensiones de almidón, leche de magnesia, lodo Aleaciones, vidrios de colores, ópalo, porcelana, plásticos pigmentados, cauchos reforzados, perlas

9 Clasificación en función de la afinidad por la fase dispersante LIÓFILOS LIÓFOBOS Afinidad por el medio de dispersión No hay afinidad por el medio de dispersión Componentes miscibles Componentes inmiscibles Termodinámicamente estables (DG<0) Termodinámicamente inestables (DG>0) Admiten altas concentraciones de fase dispersa Incluyen a los coloides de asociación y disoluciones de macromoléculas Son reversibles Efecto Tyndall poco notable Poca sensibilidad a los electrolitos Más cinéticamente estables Agentes espesantes Viscosidad muy aumentada respecto de la del medio dispersante Tensión superficial menor que la del medio dispersante Estables sólo a pequeñas concentraciones de fase dispersa Son irreversibles Movimiento browniano Intenso efecto Tyndall Alta sensibilidad a los electrolitos Presentan una gran área superficial La agregación de las partículas de la fase dispersa se previene mediante un mecanismo de repulsión adecuado Viscosidad y tensión superficial similar a la del medio dispersante

10 Clasificación en función de la estabilidad DISPERSIÓN COLOIDAL Termodinámicamente inestables debido a la energía libre de superficie. Estables cinéticamente DISOLUCIÓN DE MACROMOLÉCULAS Termodinámicamente estables COLOIDES DE ASOCIACIÓN Termodinámicamente metaestables, se forman por reducción del área superficial

11 ESTABILIDAD TERMODINÁMICA Estable Inestable Liófilos Liófobos CINÉTICA Estable Inestable

12 ESTABILIDAD COLOIDAL Un sistema evolucionará espontáneamente hacia el estado con menor energía libre (DG < 0) SOLUCIONES DG < 0 Mezcla espontánea DISPERSIONES DG > 0 Sistema estable cinéticamente Si es lenta Mezcla no espontánea Separación de fases espontánea Cinética? Energéticamente metaestable Proteger a las partículas dispersadas contra la agregación Interacciones repulsivas

13 Estabilidad de coloides liófilos Interacciones de las moléculas dispersadas con las del dispersante en el seno de la solución Estudio termodinámico con enfoques similares a los utilizados para soluciones verdaderas Varias teorías desarrollan el cálculo de m 1 modelos propuestos para la disolución y m 2 a través de distintos Para concentraciones en que m 1 dando un solución coloidal estable < m 10, la macromolécula será soluble Para concentraciones en que m 1 m 10, el exceso de soluto por encima de una concentración S se separará como soluto sólido. La solubilidad es función del sistema disolvente (solvente mismo y cosolventes).

14 Coloides obligados Polisacáridos Lípidos, fosfolípidos Proteínas Lipopolisacáridos Ácidos nucleicos Macromoléculas biológicas o biomoléculas Coloides liófilos Propiedades coloidales Propiedades reológicas Turbidez Dispersión de luz Agregación y sedimentación Electroforesis Gelificación Agregados macromoleculares Carácter anfifílico Coloides de asociación Micelas Lamelas Vesículas Agregados coloidales