Química de Sistemas Dispersos: Coloides, Suspensiones y Carga Interfacial

Sistemas Dispersos: Clasificación y Propiedades

Suspensiones

Las suspensiones son sistemas donde la fase dispersa tiene un tamaño de partícula mayor a 1 µm. En las suspensiones gruesas, las partículas decantan o se concentran rápidamente en la parte superior por flotación, según sea su densidad mayor o menor que la de la fase dispersante.

Sistemas Coloidales

Los sistemas coloidales son sistemas donde las partículas de la fase dispersa tienen un tamaño menor que 1 µm. Habitualmente se clasifican en:

• Liofílicos

  En estos sistemas no existe una interfase y son soluciones verdaderas desde el punto de vista termodinámico, por lo que son estables. No tienen tendencia a flocular en su punto isoeléctrico porque su estabilidad se debe fundamentalmente a su interacción de hidratación, por lo que su carga eléctrica solo es de importancia secundaria.

• Liofóbicos (o Soles)

  La interfase no se encuentra bien hidratada, ya que si esto ocurriese desaparecería como discontinuidad, por lo que se distingue una interfase o discontinuidad entre el solvente y la fase dispersa. Son termodinámicamente inestables, ya que la reducción del área interfacial mediante floculación o coagulación es un proceso espontáneo. No obstante, en sistemas dispersos bien estabilizados existen varias barreras (en hidrosoles, la principal barrera es la carga eléctrica) que se oponen a esa tendencia, lo que permite considerar al sistema como estable.

Electroforesis

La electroforesis es el movimiento de partículas coloidales bajo la acción de un campo eléctrico externo. Esto se debe a que en las interfases S-L y L-L existe siempre una distribución desigual de cargas que hace que una de las fases adquiera una carga de signo determinado y la otra de signo opuesto.

Doble Capa Eléctrica

La doble capa eléctrica es un sistema que, como un todo, es eléctricamente neutro, en el cual una capa de cargas positivas se enfrenta a una capa de cargas negativas, donde además están presentes capas de moléculas orientadas. Estas últimas son moléculas polares o átomos polarizados.

Mecanismos que Conducen a la Separación de Cargas en la Interfase S-L y L-L

1. Distribución de Aniones y Cationes entre Dos Fases Inmiscibles

   Ocurre en la interfase agua-aceite en presencia de electrolitos en la fase acuosa, donde los aniones, que tienden a estar siempre menos hidratados, son más solubles en la fase aceite que los cationes, que tienden a estar siempre más hidratados y, por ende, en la fase acuosa. Por lo tanto, la fase aceite quedará cargada negativamente en relación con el agua. Inclusive en ausencia de electrolitos, la fase aceite es negativa en relación al agua debido a los OH^- o por orientación de las moléculas polares.

2. Disolución Diferencial de un Tipo de Ion en Relación a Otro desde una Red de Cristal Iónico

   La carga sobre la superficie de cristales iónicos (aquellos donde los puntos reticulares están ocupados por iones) de sólidos insolubles se debe a la disolución preferencial de cationes (por su mayor grado de hidratación) en la fase acuosa, lo que deja una superficie cargada negativamente.

3. Adsorción Preferencial de Iones de un Tipo desde una Solución de Electrolitos sobre una Superficie Sólida

   Un ion en solución, idéntico al que forma parte de la red de un cristal iónico, se adsorberá sobre la superficie del cristal y se unirá a la red cristalina, con lo cual el sólido adquiere el signo de la carga de ese ion.

4. Ionización de Grupos Superficiales

   Se da en superficies de óxidos, aminas y ácidos carboxílicos. El signo y la magnitud de la carga superficial dependen del pH de la solución, donde H⁺ y OH^- se comportan como iones determinantes de potencial.