10 quimica de coloides

U. de Chile QUÍMICA II 2009

Prof. Ismael Yévenes 1

Universidad de ChileUniversidad de ChileFac. OdontologíaFac. OdontologíaArea de QuímicaArea de Química

Química OralQuímica OralColoidesColoides

Fase DispersaFase DispersaMedio de DispersiónMedio de Dispersión

DispersiónDispersiónHeterogéneaHeterogénea

Si t Si t

HomogéneaHomogénea

S l ióS l ió

QUIMICA COLOIDAL QUIMICA COLOIDAL PROF.ISMAEL YEVENES LPROF.ISMAEL YEVENES L 11

Sistema Sistema ColoidalColoidal

Dispersión ToscaDispersión Toscao Groserao Grosera

SoluciónSolución



DispersionesGruesas

SistemasColoidales

Soluciones

Tamaño Part.Nº Ats. Part.Vis. Microsc.Ret. Filtros

Diálisis

Gruesas

> 0.1 u> 109

M. Ordin.F. Ordin.

---

Coloidales

0.1 - 1 mu103 - 109

M. Electr.Ultraf.Lenta

< 1 mu1 - 103

M. Electr.---

Rápida


Difusión --- Lenta Rápida



Tipos de Sistemas Coloidales

Medio de Dispersión Fase de Dispersión Ejemplop p j p

Gas Gas ------Gas Líquido NieblaGas Sólido Humo

Líquido Gas EspumaLíquido Líquido EmulsiónLíquido Sólido Suspensión


Sólido Gas EspumaSólido Líquido EmulsiónSólido Sólido Mezclas

Eutécticas



Clasificación de ColoidesClasificación de ColoidesLiófobo Liófilo

Coloide

Afinidad por el Medio

Estructura

Micelar

Molecular

Forma

Esferocoloides

Lineales

Composición


pQuímica

Inorgánico Orgánico

Homopolares Heteropolares





Coloides InorgánicosColoides Inorgánicos

Metales Soles de oro plata- Metales. Soles de oro, plata.- No metales. Azufre, grafito.- Oxidos e hidróxidos. Fe2O3 , Fe ( OH )3 , Al ( OH )3 .- Sales coloidales. AgBr, BaSO4 , As2 S3 .

Coloides Orgánicos


- Soles homopolares. Caucho / Benceno.- Hidroxisoles. Polisacáridos en agua, almidón, glicógeno.- Soles heteropolares. Proteínas, jabones en agua.



Coloides Moleculares

- Macromoléculas. Proteínas, polisacáridos. Enlacescovalentes.

Coloides Micelares

Agrupaciones de partículas. Azufre, oro, hidróxido férrico,


Agrupaciones de partículas. Azufre, oro, hidróxido férrico,jabones, emulsiones. Uniones de tipo Van der Waals.

Dependen del medio.

Cadena Apolar ( R- )



p ( )

Cabeza Polar ( -COO - )


Micela de sal de ácido graso en agua.



EsferocoloidesEsferocoloides C. linealesC. lineales

PolisacáridosPolisacáridos GlicógenoGlicógeno CelulosaCelulosaAlmidónAlmidón

ProteínasProteínas AlbúminaAlbúmina ColágenoColágenoHemoglobinaHemoglobina MiosinaMiosina

FibrinaFibrina

Capacidad deCapacidad de Baja Baja AltaAltaHinchamientoHinchamiento

ViscosidadViscosidad BajaBaja AltaAlta


ViscosidadViscosidad BajaBaja AltaAlta

Birrefrigerancia NingunaBirrefrigerancia Ninguna PositivaPositiva

Capacidad deCapacidad de Débil Débil AltaAltaFormar GelesFormar Geles



Propiedades ColoidesPropiedades Cinéticas

1 - Movimiento Browniano



1.- Movimiento Browniano.

QUIMICA COLOIDAL QUIMICA COLOIDAL PROF.ISMAEL YEVENES LPROF.ISMAEL YEVENES L

99

( a ) ( b )Colisiones entre partículas pequeñas (a) o partículasgrandes (b) con moléculas del medio de dispersión.

2.2.-- Difusión.Difusión. 3.3.-- Sedimentación.Sedimentación.




Tamaño partículas.Tamaño partículas.Temperatura.Temperatura.

Mov. Browniano.Mov. Browniano.

Tamaño partículas.Tamaño partículas.Temperatura.Temperatura.

Fuerza de gravedad.Fuerza de gravedad.Viscosidad medio.Viscosidad medio.Densidad medio.Densidad medio.

4.4.-- Diálisis.Diálisis.



Solvente

MembranaSemipermeable

DispersiónDispersiónColoidalColoidal

S

Solvente




5.5.-- ViscosidadViscosidad

Coloide Globular Coloide Fibrilar

η


η

Tº



Propiedades OpticasPropiedades Opticas1.1.-- Efecto TyndallEfecto Tyndall



Cono de TyndallCono de Tyndall

Haz deHaz deLuzLuz


SoluciónSolución DispersiónDispersiónColoidalColoidal

Propiedades EléctricasPropiedades EléctricasI Carga Eléctrica.I Carga Eléctrica.

* Disociación Iónica



Disociación Iónica.* Adsorción Iónica. Método de Preparación

Adición de un Ión Común.* Tipo de Coloide.

1.1.-- Adsorción de Iones. Método de Preparación.Adsorción de Iones. Método de Preparación.


AgNO3 + KCl ---> AgCl + KNO3

Ag+Ag+

A +

NO3-

NO -NO3

-NO3- NO3

-

NO -

Ag+K+

Cl-Cl-



Ag+Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+Ag+

NO3- NO3

-NO3

-NO3

-NO3

-NO3

-NO3

-NO3 NO3

NO3-

NO3-

AgClAg+

Ag+

K+K+

K+

K+

Cl

Cl-Cl-

Cl-

<

<

Capa Difusa

Doble CapaFija


PotencialElectrocinético( Potencial Z )

Capa Difusa

∆E (mv)∆E (mv)



0.001N0.01N

0.1N

123


Distancia AEfecto de la concentración de

los contraiones sobreel potencial Z.

Distancia A

Efecto de la carga del contraión sobre el

potencial Z.



KCl + AgNOKCl + AgNO33 ------> AgCl + KNO> AgCl + KNO33



NO3-

NO3-

NO3-

Ag+

Ag+K+

K+K+

K+

K+

Cl-Cl-

Cl-

Cl-AgCl

Cl- Cl-Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

K+K+

K+

K+

K+

K+


NO3-

Ag+Cl-Cl- Cl-

K+ K+

K+

Cl- Cl-H+ H+

H+H+ H+

Cl-

2.2.-- Adsorción de Iones. Ión Común.Adsorción de Iones. Ión Común.AgCl + HCl



AgClCl-

Cl Cl Cl-Cl-Cl-

Cl-Cl-

H+ H+H+

H+H+

H

H+

H+

H+H+

H+

H+

Cl-

Cl-Cl-

Cl-

Cl-

Cl- Pb2+Pb2+Cl-

Pb2+Pb2+

Cl-PbSO4 + PbCl2


Cl-Cl-

Cl-Cl-

Pb2+

Pb2+

Pb2+

Pb2+

Cl-

PbSO4

Pb2+ Pb2+Pb2+

Pb2+

Pb2+

Pb2+Cl-

Cl-

Cl-

Cl-Cl-

3.- Autodisociación Iónica.

FeOCl -----> FeO+ + Cl-H2O



R - COOH <===> R - COO- + H+H2O

FeO+

FeOCl

Cl-Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-Cl-

FeO+

FeO+

FeO+

FeO+

FeO+

FeO+

R - COONa -----> R - COO- + Na+H2O

RCOO-

R R -- COOHCOOH(R (R -- COONa)COONa)

H+(Na+ )

RCOO-

RCOO-

RCOO-

RCOO-

RCOO-

RCOO-

H+(Na+ )

H+(Na+ )H+(Na+ )

H+(Na+ )+ +


Cl- RCOOH+(Na+ )

H+(Na+ )

4.4.-- NeutralizaciónNeutralización

RCOO- Na+

N + Na+OH-

R R -- COOH + NaOH COOH + NaOH ------> R > R -- COOCOO-- + Na+ Na++ + H+ H22OO



RCOO

R - COONa

RCOO-

RCOO-

RCOO-

RCOO-

RCOO-RCOO-

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+Na+

OH-

OH-

OH-

OH-

5.- Protonación.R - NH2 + HCl -----> R - NH3

+ + Cl-Proteína

R - OH + HCl -----> R - OH2+ + Cl-

PolisacáridoCl-


PolisacáridoClCl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-Cl-

+

+

++

+

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

H+

H+

H+H+



Migración de Partículas Coloidales

Anodo Cátodo Anodo Cátodo



Anodo Cátodo Anodo Cátodo+ +

-+ +

+ --


+ ++ - --

Estabilidad de Dispersiones Coloidales1.- Carga Eléctrica. Liófilos y Liófobos.



_____

____

___

__+

++

+

+++

+++

+

+++


Repulsión Electrostática.

__++



2.- Capa de solvatación. Liófilos.

- -- SSSS ++-

- --- S

SS

SSS

Capa deSolvatación

S : Moléculas de Solvente.H

++++

++


OH

H

COOH

OH

NH3OH H

OH

H

Floculación de Coloides

A l ió d P tí l



Aglomeración de Partículas

Coloide Liófobo Coloide Liófilo

DisminuciónPotencial Z

DisminuciónPotencial Z

EliminaciónCapa Solvatación

QUIMICA COLOIDAL QUIMICA COLOIDAL PROF ISMAEL YEVENES LPROF ISMAEL YEVENES L

2424

Electrolito

Carga del ElectrolitoSerie de Hoffmeister

Concentración delElectrolito



Serie de Hoffmeister

Aniones Cationes



Citrato (3-) Fe3+

Tartrato (2-) Al3+

SO42- Fe2+

CH3COO - Ca2+

Cl - Mg2+

NO3- Na+

I - K+

SCN - Li+


Ej. : Sol de ( AgCl ) -

Na+ : Ba2+ : La3+ = 1 : 60 : 10000

Capa de Solvatación -----> SO42- (Agente deshidratante)

Protección ColoidalLiófilo + Liófilo ===> Compartición de la capa de solvatación.



ColoideLiófobo


Liófilo Alto Peso Molecular Liófilo Bajo Peso Molecular



Reversibilidad de Coloides

Sol -----> Floculación Reacción IrreversibleSol <==> Floculación Proceso Reversible

Sol -----> Gel Proceso IrreversibleSol <==> Gel Proceso Reversible


Sol -----> Gel Reacción QuímicaSol <==> Gel Proceso Físico

2 Alg - Na + Ca2+ ---> Alg2 - Ca + 2 Na+

Sol Gel- Tº



Agar - Agar ( sol ) <===> Agar -Agar ( gel)

( FeOCl ) + + Na2SO4 ---> ( FeOCl )Sol C. Floculado

Albú i N SO Albú i

T

+Tº


Albúmina + Na2SO4 ---> AlbúminaSol C. Floculado

+ H2OAlbúmina

Sol



Agar - AgarSulfato de D-Galactosa

CH2OH HO



O

O

HO

HO

CH2OH O

O

HO

HO

CH2OHO

HO HO

CH2HSO48 n

n = 90 => P.M. = 150.000

O


30 - 50ºCSol <==> Gel

70 -100ºC

- Tº

+ Tº

Agar - Agar -----> Libera agua ---> ContracciónAire

Acido AlgínicoAcido AlgínicoAcido anhidro B Acido anhidro B -- D D -- ManurónicoManurónico



COOH COOH

x = 180 - 930 ==> P.M. = 32000 - 200000

Ac. Al. + NaOH -----> Al - Na + H2O

OH OH OHOHOH

OHOHOHOH

COOH

COOH

COOH

COOH

O

O

O

O

OO

O

X

OH


Ac. Al. NaOH Al Na H2OAlginato de Sodio

2 Al - Na + Ca2+ -----> Al2 - Ca + 2Na+

Alginato de Calcio

2 Al - Na + CaSO4 -----> Al2 - Ca + Na2SO4Sol Gel

H2O



OH OH OH OH

COOHO O

OHOHOHOH

COOH

COOH

O

O O

O

X

OHOHOHOH

COO

O

O O

O

COO

OO

X

CaCa2+


2 Al 2 Al -- Na + NaNa + Na33POPO44 + CaSO+ CaSO44 ----------> Ca> Ca33 ( PO( PO44 ))22 + Al+ Al22 -- Ca + NaCa + Na22SOSO44

COOH X

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