Sistemas coloidales

    Son sistemas formados por partículas de tamaños entre 1 nanometro y 1 micrometro. Normalmente se encuentran formando una disolución en un medio con partículas de tamaño más pequeño. Tienen una gran importancia científica y tecnológica. Coloides son muchos de los productos de nuestra vida cotidiana: la leche, las pinturas y tintes, la sangre, etc.

    El estudio de los coloides es importante porque es necesario entender a nivel molecular su comportamiento físico y químico. Para formar un coloide hay que estabilizarlo; ésto se hace para que las partículas no se peguen unas con otras (coagulen o floculen) y el coloide se mantenga estable. La propensión de los coloides a coagular es debida a las fuerzas atractivas de van der Waals. La estabilización se puede realizar de dos maneras, que dan lugar a los dos tipos de coloides:
     

  1. Coloides estabilizados por carga
  2. Coloides estabilizados entrópicamente (o estéricamente)


    3. Este mecanismo de estabilización de coloides involucra la presencia de moléculas poliméricas (liofílicas), que se adsorben sobre la superficie de las partículas coloidales y que evitan que éstas floculen.

    El efecto de la adsorción de polímero sobre las interacciones entre las partículas coloidales se puede entender como sigue. La molécula polimérica posee una extensión característica delta. Cuando la distancia entre las superficies de las partículas coloidales, H, es mayor que dos veces delta, no hay interacción o si la hay es muy pequeña. Sin embargo, si H es menor que dos veces delta, las capas de material polimérico adsorbidas se interpenetran, lo que resulta en una interacción repulsiva, de origen entrópico: el reducido espacio limita el movimiento de las moléculas, lo que reduce la entropía y hace a esta configuración menos favorable.

    A esta interacción repulsiva hay que añadir la interacción atractiva de tipo van der Waals entre las partículas coloidales.
     

  3. Efectos entrópicos en mezclas de esferas duras

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Las mezclas de esferas duras de diámetros diferentes, uno mayor que otro, han sido objeto de gran interés desde hace tiempo, motivado principalmente por la posibilidad de que muestren separación de fases. Parece hoy en día claro que, al menos para valores altos del cociente entre los diámetros, las mezclas de esferas duras no se separan para ningún valor de la presión. Sin embargo, la situación podría ser diferente para relaciones pequeñas entre los diámetros. Este caso se puede transformar formalmente en el de un sistema de esferas duras (en este caso, el sistema de esferas grandes) que interaccionan mediante un potencial efectivo que muestra una atracción a cortas distancias. El origen de esta atracción es entrópico y se puede entender como sigue:
 
  • Distancias grandes: las esferas grandes se encuentran a una distancia suficientemente grande como para que existan muchas esferas pequeñas entre las dos grandes. De manera que el momento que las esferas pequeñas comunican a las grandes en todas las direcciones se compensa y la fuerza total sobre las esferas grandes es cero.

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  • Distancias intermedias: en el espacio dejado por las esferas grandes no caben demasiadas esferas pequeñas. Comienza a existir una descompensación en el momento total transferido a lo largo de la distancia que une las dos esferas grandes.

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  • Distancias pequeñas: no existe espacio suficiente entre las esferas grandes, de manera que las esferas pequeñas no pueden penetrar entre las grandes y aquéllas comunican un momento neto a éstas que produce una atracción efectiva entre las esferas grandes.

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    El potencial de depleción que resulta es como el de la figura.




    Actualizado el 20 de noviembre de 1998 por E. Velasco