SISTEMAS DISPERSOS O SOLUCIONES

Al hablar de sistemas dispersos o mezclas, se tendrá en cuenta que se denomina así, a los sistemas homogéneos (soluciones) o heterogéneos (dispersiones), formados por mas de una sustancia. Hay sistemas dispersos en los que se distinguen dos medios: la fase dispersante y la fase dispersa.

Las mezclas se caracterizan porque: las componentes de las mezclas conservan sus propiedades, intervienen en proporciones variadas, en ellos hay diferentes clases de moléculas, cuando son homogéneas se pueden fraccionar y cuando son heterogéneas se pueden separar en fases.

Definiciones:

Un sistema disperso es aquel en el cual, una o más sustancias (fase dispersa) se encuentran distribuidas en el interior de otra (medio de dispersión) en forma de pequeñas partículas.

Es un sistema en el cual una o más sustancias se encuentran dispersas en otra y que presenta las siguientes características: Es una mezcla homogénea, donde las sustancias dispersas se encuentran en estado de división molecular o iónico, sin composición química definida y cuyos componentes sólo pueden separarse mediante cambios de estado de agregación.

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.

Composición de una disolución: El soluto y el disolvente.

1. Fase dispersa o Soluto: Es el componente que se encuentra en menor cantidad y cambia el estado físico al formarse la disolución.

2. Fase Dispersante o Solvente o Disolvente: Es el que mantiene la disolución.

Clasificación: Se pueden clasificar:

Según el grado de división de las partículas los sistemas dispersos se clasifican en:

Dispersiones macroscópicas o groseras: son sistemas heterogéneos, las partículas dispersas se distinguen a simple vista son mayores a 50ðm.

Dispersiones finas: son sistemas heterogéneos visibles al microscopio, las partículas son menores a 50ðm y mayores a 0.1 ðm.

Dispersiones o sistemas coloidales: en estas dispersiones el medio disperso solo es visible con el ultramicroscopio. Si bien son sistemas heterogéneos, marcan un limite entre los sistemas materiales heterogéneos y homogéneos. El tamaño de sus partículas se halla alrededor de 1mðð

Soluciones verdaderas: en estos sistemas las partículas dispersas son moléculas o iones, su tamaño es menor a 0.001ðm. No son visibles ni siquiera con ultramicroscopio, y son sistemas homogéneos.

Por el tamaño de las partículas de la fase dispersa: Soluciones verdaderas, coloidales y suspensiones

SOLUCIÓN VERDADERA SOLUCIÓN COLOIDAL SUSPENSIÓN O SOL GROSERA

Diámetro < 1 nm 0.2um<d<1 nm d> 0.2 um

Invisible Visible al M. Electrónico Visible a simple vista

Filtros y membranas Si pasa filtros/No pasa membranas No pasa filtros

Movimiento molecular Movimiento Browniano Fuerza de gravedad

Por el estado físico: sólidas, líquidas y gaseosas. En química, las líquidas son las más comunes.

A) Soluciones

Propiedades:

1. Su composición química es variable

2. Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran

3. Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.

SOLUCIÓN DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLOS

Gaseosa Gas Gas Aire

Liquida Liquido Liquido Alcohol en agua

Liquida Liquido Gas O2 en H2O

Liquida Liquido Sólido NaCl en H2O

B) Soluciones Coloidales:

Thomas Graham en 1861 observo que ciertas soluciones presentaban tasas de difusión muy lentas, e igualmente, presentaban incapacidad para atravesar una membrana semipermeable. A este tipo de soluciones las denomino coloides, o pegajosas, utilizando por primera vez la palabra coloide.

Cuando estas sustancias eran obtenidas en estado sólido se les clasificó como cristaloides.

Otros químicos consideraron que se trataba de un estado de la materia o estado coloidal. Sin embargo, esta propuesta presentó serias inconsistencias, dado que cualquier sustancias en solución podría agregarse hasta alcanzar dimensiones coloidales. De otra parte, muchas sustancias coloidales pasan a cristaloides mediante un proceso químico y no físico como esperaría.

Las diferencias de las soluciones coloidales con una solución regular o con una suspensión se basan en que las partículas coloidales son ¨solutos¨ insolubles. Es decir, a diferencia de una solución regular donde solo existe una sola fase, las soluciones coloidales presentan dos fases, las cuales no se pueden distinguir a simple vista.

Definiciones:

Los coloides son mezclas intermedias entre las soluciones y las mezclas propiamente dichas; sus partículas son de tamaño mayor que el de las soluciones

Coloide es una sustancia cuyas partículas pueden encontrarse en suspensión en un líquido, merced al equilibrio coloidal; dichas partículas no pueden atravesar la membrana semi-permeable de un osmómetro.

Llamada dispersión coloidal, se basa en el tamaño de las partículas que lo forman, llamadas micelas. Poseen un tamaño bastante, tanto que no pueden verse con los mejores microscopios ópticos, aunque son mayores que las moléculas ordinarias. Las partículas que forman los sistemas coloidales tienen un tamaño comprendido entre 50 y 2.000 Å.

Las Micelas

La morfología de las micelas en los sistemas coloidales, es variada, distinguimos tres tipos:

Esféricas: cuyos coloides se llaman globulares, que son los más importantes, dentro de estos los de mayor importancia están formados por compuestos inorgánicos. Su grado de viscosidad es pequeño

En forma de fibra: coloides fibrosos, formados por largas cadenas macromoleculares, de gran viscosidad.

Laminares: coloides laminares de viscosidad intermedia.

Partes:

Fase dispersa: las llamadas micelas.

Fase dispersante: en las que están dispersas las partículas coloidales.

LOS COLOIDES SON SISTEMAS HETEROGENEOS SIN SEPARACION DE FASES. SU DIAMETRO ES MENOR DE 0.2 um

Las soluciones coloidales se clasifican de acuerdo con la característica de la fase dispersa o discontinua y de la fase dispersante o continúa. Una solución coloidal en que la fase dispersa es un sólido se llama suspensoide o gel y si la fase dispersa es un líquido se llama emulsoide o sol.

En la actualidad se sabe que cualquier sustancia, puede alcanzar el estado coloidal, ya que la fase dispersante como la fase dispersiva, pueden ser una gas, un líquido o un sólido, excepto que ambos no pueden estar en estado gaseoso, son posibles ocho sistemas coloidales :

Medio de dispersión Fase dispersa Nombre Ejemplos

Gas Líquido

Sólido Aerosol líquido

Aerosol sólido Niebla, nubes,

polvo, humo.

Líquido Gas

Líquido

Sólido Espuma

Emulsión

Sol Espumas (de jabón , cerveza, etc.), nata batida.

Leche, mahonesa.

Pinturas, tinta china, goma arábiga, jaleas

Sólido Gas

Líquido

Sólido Espuma sólida

Emulsión sólida

Sol sólido Piedra pómez.

Mantequilla, queso.

Algunas aleaciones, piedras preciosas coloreadas

Clasificación de los coloides de acuerdo al estado de la fase dispersa, a temperatura ambiente

FASE DISPERSA NOMBRE

LIQUIDA SOL

SOLIDA GEL

GASEOSO AEROSOL

LIQUIDO-LIQUIDO EMULSION

De acuerdo a la afinidad por el solvente, se clasifican en coloide liófilo o de afinidad con el solvente, y liofóbico sin afinidad por el solvente.

Si el solvente es agua, los términos son hidrofilo e hidrofóbico respectivamente.

Los coloides liofílicos tienen características comúnes con el solvente, tal como grupo OH capaces de formar puentes de hidrógeno. Un gel es una masa semirígida de sol liofílico en las cuales todo el medio dispersante ha penetrado las partículas del sol.

Clasificación de los coloides de acuerdo a la afinidad eléctrica entre las dos fases.

F.DISPER/F.DISPERSANTE NOMBRE

ALTA LIOFILO

BAJA LIOFOBO

ALTA (AGUA) HIDROFILO

BAJA (AGUA) HIDROFOBO

Emulsiones

Este término se refiere a cualquier dispersión de un líquido en otro, siempre y cuando los líquidos sean inmiscibles. El agua es uno de los componentes más comunes y el otro es usualmente un aceite o algún líquido lipofílico.

Sistemas heterogéneos de dos o más fases líquidas, constituidas por un líquido continuo y otro dispersado en finas gotículas.

La diferencia de tensión entre la fase acuosa y oleosa es la que determina la inmiscibilidad entre ambas fases.

Hay que disminuir la tensión interfásica utilizando emulgentes.

Los tensioactivos es un emulgente que disminuye la tensión interfásica.

PROPIEDADES DE LOS COLOIDES:

Movimiento browniano: Se observa en un coloide al ultramicroscopio, y se caracteriza por un movimiento de partículas rápido, caótico y continuo; esto se debe al choque de las partículas dispersas con las del medio. No pueden verse las micelas, pero si el movimiento que describen, que es desordenado describiendo complicadas trayectorias en forma de zigzag, y el movimiento que describen es el movimiento Browniano. El movimiento Browniano

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