SISTEMAS DISPERSOS-2013

CAPÍTULO

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Profesor:

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Tema

Julio Oria

SISTEMAS DISPERSOS

CONCEPTO: Los sistemas dispersos son mezclas de dos o mas sustancias simples o compuestas en donde hay una fase dispersa o discontinua, que generalmente esta en menor cantidad y una fase dispersante o continua, que generalmente interviene en mayor proporción. Estas fases interactúan en menor o mayor grado según el tipo de sistema disperso que conformen. En el caso de soluciones, la fase dispersante se llama solvente y la fase dispersa se llama soluto. La fase dispersante o continua es homogénea y puede ser sólida, liquida o gaseosa; y la fase dispersa o discontinua, constituida por partículas que pueden ser de cualquier tamaño y estado. Ejemplo: Azúcar en agua, la fase dispersante: agua y la fase dispersa: azúcar. CLASIFICACIÓN:

Las propiedades y el comportamiento de las dispersiones dependen principalmente del tamaño y forma de las partículas dispersas. Debido a eso se clasifican en: soluciones, coloides y suspensiones.

OBSERVACIONES: -9 * 1 nm = 10 m * Respecto al diámetro (tamaño) de las partículas dispersas: Solución < coloide < suspensión

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SISTEMA COLOIDAL O DISPERSIÓN COLOIDAL Son sistemas dispersos cuyo diámetro de la partícula se halla en un rango 1-1000nm, esto le permite poseer una gran estabilidad, y no caer por efecto gravitatorio, lo cual en el caso de contaminantes es un problema para el medio ambiente. Las partículas coloidales pueden ser agregados moleculares, o macromoléculas como la hemoglobina cuya masa molar bordea los 64 000 uma, almidón, etc. PROPIEDADES GENERALES DE LOS COLOIDES: EFECTO TYNDALL Consiste en que un haz luminoso se hace visible cuando atraviesa un sistema

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coloidal. Este fenómeno se debe a que las partículas coloidales dispersan la luz en todas las direcciones haciéndola visible.

Coloide (dispersa la luz)

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Solución (no dispersa la luz)

MOVIMIENTO BROWNIANO Las partículas coloidales son impactadas por las moléculas del medio dispersante en todas las direcciones, provocando así el movimiento desordenado (zig zag). El movimiento browniano impide que las partículas coloidales se asienten o sedimenten.

TIPOS DE SISTEMAS COLOIDALES: De acuerdo a la afinidad con el medio:

Estos coloides se asemejan a las soluciones, es decir presentan una sola fase (sólida, liquida o gaseosa), donde cualquier punto de sus partes presenta las misma composición química y propiedades. Los componentes se mezclan en proporciones variables. Liofilos (que aman al medio dispersor): Cuando su compatibilidad con el medio dispersante es muy estable. Si el medio dispersante es el agua se denominan Hidrofilos. Ejemplo: Gelatina en agua. Liofobos (que odian al medio dispersor): En este caso la partícula coloidal posee poca afinidad por el medio dispersante, por lo que requiere para su estabilidad un aditivo llamado emulsificante. Si el medio dispersante es el agua se denominan Hidrofobos. De acuerdo al estado de agregación de la fase aparente:

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Química FASE APARENTE

LIQUIDA

SOLIDA

FASE DISPERSORA

LIQUIDA

SOLIDA

FASE DISPERSA

NOMBRE TIPO

Sólido

Sol líquido o gel

Líquido

Emulsión Líquida (emulsión)

Gas

Espuma líquida (espuma)

Sólido

Sol sólido

Líquido

Emulsión sólida

Gas

Espuma sólida

Sólido GASEOSA

GASEOSA

Líquido Gas

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Aerosol Sólido Aerosol Líquido --------------------

Julio Oria Ejemplos Pintura, engrudo, jalea, gelatina, oro coloidal Mayonesa, leche, asfalto, crema para el rostro, etc Nata batida, espuma de cerveza, espuma de afeitar.

Diamante negro, piedras preciosas, zafiro, etc Queso, mantequilla, etc. Piedra pómez, esponja, tecnopor, lava, hule

Humo, polvos, virus en aire, etc. Niebla, spray, nube, rocío Ninguno (ya que todos los gases son solubles entre sí)

SOLUCIONES Es un sistema químico homogéneo (sistema monofásico), en el que cualquier parte elemental de su volumen (su parte mínima) posee una composición química y propiedades idénticas. Resulta de mezclar dos o más sustancias en proporciones variables. Componentes:

* Soluto: Es la sustancia que se dispersa homogéneamente a nivel atómico, iónico o molecular y casi siempre se encuentra en menor proporción, ya sea en peso o en volumen. * Solvente o Disolvente: Es la sustancia que disuelve o dispersa al soluto y generalmente se encuentra en mayor proporción. Si el solvente es el agua se le llama solución acuosa. Características: - Existen solventes: A) Polares: agua, alcohol etílico, amoniaco, etc. B) Apolares: benceno: C6H6, tetracloruro de carbono: CCl4, ciclohexano: C6H12, disulfuro de carbono: CS2, etc.

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CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES:

1 Por su estado físico:

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Química TIPO DE ESTADO FÍSICO ESTADO ORIGINAL SOLUCIÓN DEL SOLVENTE DEL SOLUTO

LIQUIDA

SOLIDA

GASEOSA

Líquido

Sólido

Gas

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Ejemplos

Sólido

NaCl en H2O (salmuera) I2 en C2H5OH (alcohol yodado)

Líquido

CH3COOH en H2O (vinagre) C2H5OH en H2O (aguardiente)

Gas

CO2 en H2O (agua gasificada) O2 en H2O de río, lago, etc.

Sólido

Aleación: C en Fe (acero), Zn en Cu (latón), etc.

Líquido

Hg en Ag (amalgama dental) Hg en Au (amalgama de oro)

Gas

H2 en Pd (oclusión de H2 en Pd) H2 en Pt (oclusión de H2 en Pt)

Sólido

I2 en aire C10H8 (naftalina) en aire

Líquido

H2O en aire (aire húmedo) gasolina en aire CH3HS en C3H8 (gas doméstico) O2 en N2 (aire artificial)

Gas

El solvente determina el estado físico de la solución. 2

Por la conductividad eléctrica:

- Solución Iónica, el soluto se halla disociado en partes iónicas debido al proceso de solvatación; son conductoras de la corriente eléctrica. Ejemplo: NaCl(ac), HCl(ac), HNO3(ac), H2SO4(ac), NaOH(ac), KOH(ac), CaCO3(ac)

- Solución Molecular, el soluto no se ha disociado en iones, pero está disperso debido al proceso de solvatación; no son conductoras de la corriente eléctrica. Ejemplo: C6H12O6(ac), C2H5OH(ac), CH3COOH(ac) 3

Por la cantidad de soluto disuelto:

A) Solución diluida (sto C2

B) mezcla de soluciones, implica unir 2 o más soluciones de un mismo soluto, cada una a distintas concentraciones

C) Titulación ácido-base (neutralización) Se da generalmente entre un ácido fuerte y una base fuerte. ácido + base  sal + H2O Donde se cumple: # Eq-g (ácido) = # Eq-g (Base) = # Eq-g (sal) Nácido.Vácido = Nbase.Vbase = Nsal.Vsal Ejemplo: HCl + NaOH  NaCl + H2O # Eq-g (HCl) = # Eq-g (NaOH) = # Eq-g (NaCl) NHCl.VHCl = NNaOH.VNaOH = NNaCl.VNaCl ¤ Soluciones valoradas: En el estudio cuantitativo de las reacciones químicas en el laboratorio, especialmente cuando se realizan análisis de muestras desconocidas, los químicos emplean generalmente soluciones de concentración conocida preparadas con exactitud. El proceso de análisis cuantitativo de una sustancia se denomina valoración y las soluciones empleadas para este fin se conocen como soluciones valoradas, o también “soluciones Standard” o “soluciones tipo”.

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En la preparación de una solución valorada deberá calcularse previamente la cantidad de soluto a disolverse en un volumen medido del solvente, o que deberá estar contenida en un volumen total de solución determinado de antemano. La cantidad de soluto con que se prepara una solución valorada se puede medir en unidades físicas (gramos) o en unidades químicas (moles o equivalentes).

PROPIEDADES COLIGATIVAS O COLECTIVAS DE LAS SOLUCIONES ¤ Introducción: Algunas propiedades de las soluciones dependen del tamaño de las partículas; otras, del tipo de soluto o de la naturaleza del solvente y del número de partículas disueltas. Se consideran importantes porque permiten determinar la masa molecular y la concentración de una solución de un soluto. ¤ Concepto: Las propiedades coligativas son aquellas propiedades físicas que dependen únicamente de la concentración del soluto, es decir, de la cantidad de partículas de

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