Práctica: 10 ¨Sistemas Coloidales¨

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PRÁCTICA: 10

  ¨Sistemas Coloidales¨

Lab. Fisicoquímica
Grupo 2QM4
Equipo 1

Fecha de Entrega:         27/11/2025

Integrantes:

Alonso Garduño Dulce Haide

Arellano Viveros Cristhian Michel
Gonzalez Serrano Axel Yahir

Profesor:

Luis Sergio Muñoz Carrillo.

Introducción.

Los sistemas coloidales representan una de las formas de organización de la materia más importantes en química, biología e industria, debido a que se encuentran presentes en prácticamente todos los ámbitos de la vida cotidiana. Desde alimentos como la leche y la gelatina, hasta materiales como plásticos, medicamentos, detergentes, suelos e incluso fluidos biológicos, su presencia demuestra la relevancia de comprender su estructura, comportamiento y propiedades físico-químicas. Se denomina sistema coloidal a aquel que está constituido por al menos dos fases: una fase dispersa y un medio dispersor. La fase dispersa está formada por partículas con dimensiones comprendidas entre aproximadamente 10⁻⁷ y 10⁻⁵ cm, es decir, más grandes que las moléculas presentes en una solución verdadera pero lo suficientemente pequeñas para permanecer suspendidas sin sedimentar rápidamente. De esta forma se distingue claramente que no existe algo denominado “coloide” como sustancia única, sino un sistema coloidal formado por una sustancia dispersa en otra.

La clasificación de los sistemas dispersos depende del tamaño de las partículas y de la estabilidad que presenten entre fases. Así, se identifican las soluciones verdaderas, los sistemas ultramicroheterogéneos (coloides), los sistemas microheterogéneos (emulsiones) y las suspensiones gruesas. Los coloides, por su naturaleza heterogénea, se caracterizan por poseer una enorme superficie de contacto entre la fase dispersa y el medio dispersor, lo cual influye directamente en sus propiedades térmicas, eléctricas, ópticas y mecánicas. Debido a la elevada energía superficial que implica mantener esta gran interfacie, muchos sistemas coloidales son termodinámicamente inestables, lo que provoca fenómenos como la sedimentación, la coagulación y el envejecimiento del coloide cuando no existen factores que promuevan la estabilidad.

Una forma útil de clasificar los coloides es mediante su estabilidad y reversibilidad, lo cual permite agruparlos en dispersiones coloidales, soluciones macromoleculares y coloides de asociación. Las dispersiones coloidales son irreversibles y termodinámicamente inestables; un ejemplo típico es el sol de AgI preparado por doble sustitución. Por su parte, las soluciones macromoleculares están formadas por polímeros naturales o sintéticos capaces de mantener su dispersión de forma estable debido a la interacción del solvente con las cadenas poliméricas. Finalmente, los coloides de asociación se caracterizan por presentar un comportamiento peculiar en diferentes propiedades físico-químicas dependiendo de la concentración, como sucede con tensioactivos o agentes anfifílicos.

Los sistemas coloidales pueden tomar diferentes manifestaciones según el estado físico de la fase dispersa y el medio dispersor, por ejemplo: aerosoles líquidos, aerosoles sólidos, espumas, emulsiones y soles. Las emulsiones, como la leche o la mayonesa, representan un sistema de gotas líquidas dispersas en otro líquido; en contraste, los soles representan partículas sólidas dispersas en un medio líquido y exhiben un aspecto visual homogéneo, mientras que los geles surgen cuando el material coloidal atrapa completamente al líquido formando una matriz semirrígida. Cada tipo de sistema presenta propiedades particulares, tales como la opalescencia, la formación de espuma, la capacidad de gelación o la absorción de solvente.

Desde el punto de vista experimental, un sistema coloidal puede obtenerse principalmente por dos rutas: métodos de condensación y métodos de dispersión. Los métodos de condensación consisten en generar partículas de tamaño coloidal a partir de sustancias inicialmente solubles mediante reacciones químicas controladas, como ocurre con la formación de soles de AgI por doble intercambio, de óxido férrico por hidrólisis de FeCl₃ y de oro coloidal por reducción de cloruro de oro con citrato. En cambio, los métodos de dispersión parten de una sustancia masiva que se fragmenta hasta obtener partículas de dimensiones coloidales; un ejemplo es la preparación de gelatina y almidón bajo calentamiento, lo que provoca la solvatación y retención de moléculas de agua dando lugar a geles.

Otra categoría de gran importancia práctica es la obtención de emulsiones, que consiste en dispersar gotas de un líquido en otro inmiscible. Esto generalmente requiere de la presencia de un agente emulsificante, como jabones o proteínas, que reduce la tensión interfacial y evita la coalescencia. Cuando no se incorpora un emulsificante, las emulsiones son inestables y se separan en fase continua y fase dispersa con el tiempo. En esta práctica, se ejemplificó la formación de una emulsión diluida y concentrada, así como la notable diferencia de estabilidad al añadir un agente tensioactivo como el jabón.

Objetivos.

• Analizar comparativamente la estabilidad y comportamiento de diferentes sistemas coloidales (soles, geles y emulsiones) obtenidos mediante diversos métodos de preparación.
  Evaluar la influencia de reactivos, temperatura, agitación y agentes estabilizantes en la formación de sistemas coloidales.
• Relacionar las propiedades observadas experimentalmente con la estructura y naturaleza interfacial de los coloides.
• Identificar los mecanismos químicos y físicos involucrados en la condensación, dispersión y emulsificación para la obtención de sistemas coloidales.
• Comprender el papel de la solvatación y la tensión superficial en la permanencia y envejecimiento de los coloides.

Desarrollo experimental.

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1.Azufre                                                                          4.Emulsión Concentrada[pic 4]

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2.AgI                                                                               5.Emulsión Cnct con jabón[pic 6]

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3.FeCI3                                                                           6.Gelatina

7.Almidón                                                                      8.Emulsión diluida[pic 8][pic 9]

El medio dispersante, también conocido como fase continua, es la sustancia que se encuentra en mayor proporción y en la cual están distribuidas uniformemente las partículas de la fase dispersa (o dispersante). Es el líquido, sólido o gas que rodea a las partículas coloidales. El término "dispersante" a secas, o "fase dispersante", se utiliza comúnmente para referirse a la fase dispersa; sin embargo, en la terminología más estricta de la química coloidal, la fase continua es el medio dispersante, mientras que la fase discontinua son las partículas que se dispersan, que son la fase dispersa. La fase continua siempre es una, mientras que la fase dispersa es la que se encuentra en estado de partículas separadas, siendo la fase discontinua. La combinación del tipo de coloide depende del estado físico (sólido, líquido o gas) tanto del medio dispersante (fase continua) como de la fase dispersa (fase discontinua), dando lugar a los diferentes sistemas coloidales. Por ejemplo, si el medio dispersante es un líquido y la fase dispersa es un sólido, el sistema se denomina sol; si ambas fases son líquidas inmiscibles, se tiene una emulsión; y si ambas son gas (gas en gas), no existe un sistema coloidal ya que las partículas son de tamaño molecular y forman una solución verdadera. La única combinación que no es posible es gas disperso en gas, porque se mezclan completamente sin formar partículas coloidales.

Resultados.

1. ¿Qué diferencias fundamentales se observaron en los dos métodos de preparación utilizados?

Método de Condensación:

• Partículas de tamaño molecular o iónico (más pequeñas que el rango coloidal).
• Proceso: Se forman los coloides a partir de la unión o agregación de estas partículas pequeñas hasta alcanzar el tamaño coloidal.

Método de Dispersión:

• Partículas de tamaño grueso (más grandes que el rango coloidal).
• Proceso: Se forman los coloides por la desintegración, molienda o dispersión mecánica o química de estas partículas grandes hasta reducir su tamaño al rango coloidal.

2. De acuerdo con los nombres dados a los experimentos, escribe la reacción

química involucrada en cada uno de ellos o el mecanismo de formación del

coloide.

Preparación del Sol de Hidróxido Férrico (Método de Condensación por Hidrólisis):

El cloruro férrico se hidroliza en agua caliente, formando el hidróxido de hierro(III) coloidal.

FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3(coloide) + 3HCl[pic 10]

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