Practica VI Preparación Difusión y Purificación de Sistemas Dispersos coloides fes cuautitlan

Laboratorio de Fenómenos Superficiales y Sistemas Coloidales. II: Preparación, difusión y purificación de sistemas dispersos.

Objetivos:

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Conocer los métodos de preparación de sistemas coloidales. Preparar sistemas coloidales por el método de condensación y por el método de dispersión, así como establecer sus diferencias.  Analizar de forma cualitativa las diferencias existentes entre una solución de electrolitos y una solución coloidal.  Conocer los diferentes métodos de purificación de sistemas coloidales y aplicar el método de diálisis. Hipótesis:

Marco Teórico. 

Sistemas coloidales. En física y química un coloide, sistema coloidal, suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema formado por dos o más fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general sólidas. La fase dispersa es la que se halla en menor proporción. Normalmente la fase continua es líquida, pero pueden encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación. El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa (que puede pegarse). Este nombre que hace referencia a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar o formar coágulos. Los coloides también son contaminantes.

afectan

el punto

de

ebullición del agua y

Los coloides se diferencian de las suspensiones químicas, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en los coloides no son visibles directamente, son visibles a nivel microscópico (entre 1 nm y 1 µm), y en las suspensiones químicas sí son visibles a nivel macroscópico (mayores de 1 µm). Página 1

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Además, al reposar, las fases de una suspensión química se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión química es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable. En algunos casos las partículas son moléculas muy grandes, como proteínas. En la fase acuosa, una molécula se pliega de tal manera que su partehidrofílica se encuentra en el exterior, es decir la parte que puede formar interacciones con moléculas de agua a través de fuerzas ióndipolo o fuerzas puente de hidrógeno se mueven a la parte externa de la molécula. Los coloides pueden tener una determinada viscosidad (la viscosidad es la resistencia interna que presenta un fluido: líquido o gas, al movimiento relativo de sus moléculas).

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Métodos de preparación de sistemas coloidales. I.

Condensación.

Las condiciones necesarias para la formación de coloides liófobos por condensación o agregación de moléculas o iones implican, en primer lugar, un alto grado de sobresaturación, seguido dela formación y crecimiento de los núcleos que han de formar después las partículas coloidales. La sobresaturación puede conseguirse disolviendo las sustancias, por ejemplo, azufre, en un disolvente adecuado, que en este caso puede ser alcohol, y vertiendo luego esta disolución concentrada en un exceso de agua. Página 2

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En la disolución sobresaturada de azufre que se forma, surgen muchos núcleospeq ueños que crecen rápidamente y dan lugar así al sol coloidal. Para evitar la cristalización completa, o sea, el crecimiento excesivo de las partículas, puede añadirse una goma o un coloide hidrófilo similar, que actúa como agente protector.

II.

Dispersión.

Para la dispersión mecánica de una muestra cualquiera, con el fin de obtener un coloide liófobo, es necesario el empleo de un equipo formado por molinos coloidales y homogeneizadores, aunque también puede utilizarse para este fin el mortero. La adición de coloides liófilos protege también el sistema frente a la re agregación o agrupamiento de las partículas dispersas. Sin embargo, con este método, no llega, en general, a alcanzar el tamaño coloidal una cantidad importante de material.

III.

Diálisis y ultrafiltración.

La diálisis es un proceso por el cual los iones y las micromoléculas del medio de dispersión de un coloide pueden difundirse a través de las paredes semipermeables de una membrana de colodión, o de un saco de celofán conteniendo el coloide, y que está rodeado por el medio dispersante puro. En realidad, este proceso se reduce a la purificación de la fase dispersa quepermanece dentro de la célula dializadora, mientras que las impurezas micro moleculares se difunden hacia afuera. También se ha recurrido a la ultrafiltración para la separación y purificación de los coloides, y una variante de este método consiste en realizar la filtración a presión negativa (succión), a través de una membrana de diálisis que se coloca sobre un embudo de Buchner. Cuando se emplean la diálisis y la ultrafiltración, la separación de las impurezas con carga eléctrica puede acelerarse aplicando una diferencia de potencial eléctrico a ambos lados de la membrana (electrodiálisis).

IV.

Purificación de sistemas coloidales.

Para separar las micelas de las partículas que forman las dispersiones groseras, basta con usar un filtro común, cuidando de que el diámetro de sus poros permita el pasaje de las micelas y retenga las partículas. En cuanto al proceso de separación de las micelas de las partículas cristaloides que puedan hallarse en una misma solución, exige valerse de unos filtros especiales, llamados ultra filtros, o bien de las diálisis.

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Laboratorio de Fenómenos Superficiales y Sistemas Coloidales. II: Preparación, difusión y purificación de sistemas dispersos. En el primer caso se hace pasar la solución a través de una hoja de papel pergamino o de una membrana de coloide, cuyos poros, de muy escaso diámetro, retienen las micelas de tamaño mayor que ellos y dejan pasar las partículas cristaloides y las del solvente. Con respecto al segundo método (diálisis), se basa en la propiedad que tienen los cristaloides de atravesar fácilmente las membranas permeables.

V.

Movimiento Browniano.

Una partícula suficientemente pequeña como un grano de polen, inmersa en un líquido, presenta un movimiento aleatorio, observado primeramente por el botánico Brown en el siglo XIX. El movimiento browniano pone de manifiesto las fluctuaciones estadísticas que ocurren en un sistema en equilibrio térmico. Tienen interés práctico, porque las fluctuaciones explican el denominado "ruido" que impone limitaciones a la exactitud de las medidas físicas delicadas. El movimiento browniano puede explicarse a escala molecular por una serie de colisiones en una dimensión en la cual, pequeñas partículas (denominadas térmicas) experimentan choques con una partícula mayor.

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Plan experimental: Preparación de sistemas coloidales. 1.- Solución de yoduro de plata. En un matraz erlenmeyer de 50 mL, colocar 1 mL de KI 0.1N y diluir hasta 12.5 mL. En otro matraz de 25 mL colocar 0.5 mL de AgNO3 0.1 N y diluir también a 12.5 mL. Agitando, se vierte poco a poco la solución de AgNO3 sobre la de KI. Observar el momento de reunir las soluciones. Dejar reposar 10 minutos. Anotar las observaciones. Página 4

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2.- Solución de hierro III. Verter en 100 mL de agua en ebullición, 1.6 mL de solución de FeCl3 al 32 %. Observar el momento de unión entre los líquidos y anotar las observaciones. 3.- Coloide Benceno. En dos tubos de ensayo conteniendo 8 mL de agua destilada, agregar en el primero 0.5 mL de benceno y en el segundo 0.5 mL de benceno y 1 mL de solución jabonosa. Agitar vigorosamente cada tubo y anotar las observaciones. 4.- Coloide Azufre. Preparar una solución saturada con azufre en 10 mL de etanol y se filtra. Se toman 2 mL de solución filtrada y se vierten poco apoco y agitando sobre 20 mL de agua destilada. Observar y anotar. 5.-Coloide de gelatina. Preparar 25 mL del sol de gelatina al 4% en agua en ebullición. Vaciar 5 mL del sol de gelatina en cada uno de los tubos de ensaye cortos teniendo cuidado de resbalar el líquido por las paredes para que no forme espuma. Para el primer tubo de ensayo enfriar lentamente la gelatina y anotar observaciones. Para el segundo tubo de ensayo enfriar rápidamente y cuando la gelatina haya solidificado agregar 2 mL de una solución de azul de bromo fenol al 1%, realizar observaciones durante una semana. Purificación de solución de hierro III mediante diálisis. 1. Hacer una bolsa con el papel celofán. (Ver nota) 2. Introducir el sol de Fierro (III) en la bolsa. 3. Sellar perfectamente la parte superior de la bolsa con la liga. 4. Colocar la bolsa dentro de un vaso de precipitado de 500 mL el cual debe contener 250mL de agua destilada. 5. Comprobar la diálisis mediante mediciones de pH o de conductividad. NOTA: La membrana de celofán debe someterse a un proceso de pre-tratamiento para utilizarla.

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ORIENTACION PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS: A reserva del coloide de gelatina que no se considera desecho peligroso, los desechos de los otros coloides deberán depositarse en los frascos etiquetados como desechos.

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Tabla de resultados. Página 5

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Memoria de cálculo:

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