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UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE CIENCIAS FARMACÈUTICAS PROGRAMA DE QUÌMICA FARMACÈUTICA SEMINARIO: SISTEMAS COLOIDALES Laura Ahumada, Evelym Blanco, Andrea Méndez, Mario Villadiego RESUMEN: Una dispersión coloidal ha sido tradicionalmente definida como una suspensión de pequeñas partículas en un medio continuo. Debido a su capacidad de dispersión de la luz y a la aparente ausencia de presión osmótica, estas partículas se pensaron como moléculas mucho más grandes que las moléculas pequeñas y sencillas como las del agua, alcohol o benceno y sales simples como NaCl, se supuso que eran agregados de muchas moléculas pequeñas, unidas en una especie de estado amorfo diferente de los estados cristalinos comunes de estas sustancias. Hoy reconocemos que muchos de estos agregados son de hecho, moléculas únicas con una masa molar muy grande. Los límites de tamaño son difíciles de especificar, pero si las partículas dispersadas se encuentran entre 1 um y 1nm, podemos decir que el sistema es una dispersión coloidal. Existen dos subdivisiones clásicas de los sistemas coloidales: 1. Liofilicos o coloides que atraen al disolvente (también llamados geles) 2. Liofòbicos: o coloides que repelen al solvente (también llamados soles) COLOIDSES LIOFILICOS: Los coloides liofilicos son siempre moléculas poliméricas de uno u otro tipo, de forma que la solución está compuesta de una dispersión de moléculas únicas. La estabilidad del coloide liofilico es una consecuencia de las interacciones fuertes favorables disolvente-soluto. Sistemas liofilicos típicos serian las proteínas (especialmente gelatina) o el almidón en agua, caucho en benceno y nitrato de celulosa o acetato de celulosa en acetona. El proceso de disolución puede ser muy lento.las primeras adiciones de disolvente son absorbidas lentamente por el sólido, que se hincha como consecuencia (esta etapa se conoce como imbibición). Una adición posterior de disolvente con agitación mecánica (como en el caso del caucho) distribuye lentamente al disolvente y al soluto de manera uniforma. En el caso de la gelatina ordinaria, el proceso de disolución resulta muy favorecido con el aumento de la temperatura. Mientras la solución se enfría, las moléculas largas y ensortijadas de las proteínas forman una red con un gran espacio entre las moléculas.la presencia de la proteína induce cierta estructura en el agua, que se encuentra físicamente atrapada en los intersticios de la red. El resultado es un gel. La adición de grandes cantidades de sal a un gel hidrofilico acaba produciendo la precipitación de la proteína y la sal por el disolvente, el agua.

Las sales de litio son específicamente efectivas debido a la gran cantidad de agua que puede unirse al ion litio, la carga del ion no es una causa determinante principal de su efectividad como precipitante, también hay factores tales como la dispersión de la luz, sedimentación, precipitación y propiedades osmóticas de coloides liofilicos.

Moléculas Liofilicas COLOIDES LIOFÒBICOS: Los coloides Liofòbicos son siempre sustancias de alta insolubilidad en el medio dispersante. Los coloides Liofòbicos suelen ser agregados de pequeñas moléculas (o en caso donde una molécula no está definida, como el en AgI, contienen gran número de unidades de formula). La dispersión liofobica puede prepararse moliendo un sólido con el medio dispersante en un molino de coloides, un molino de esferas, que durante un periodo de tiempo prolongado reduce la sustancia a tamaños que se encuentran en el intervalo coloidal, < 1um. Con frecuencia, la dispersión liofobica, el sol, se produce por precipitación en condiciones especiales en las cuales se produce un gran número de núcleos al tiempo que se limita el crecimiento. Uno de los mètodos clásicos para producir soles metálicos es pasando un arco entre los electrodos del metal deseado sumergido en agua (arco de Bredig). El metal vaporizado forma agregados de tamaño coloidal. Como los soles son extremadamente sensibles a la presencia de electrófilos, las reacciones de preparación que no producen electrófilos son mejores que aquellas que los producen. Para evitar precipitación del sol por el electrófilo, el sol puede purificarse por diálisis. El sol se coloca en una bolsa de colodión y esta se sumerge en una corriente de agua. Los iones pequeños pueden difundirse a través del colodión y se eliminan por el lavado, mientras que las partículas coloidales más grandes se retienen en la bolsa. La porosidad de la bolsa de coloidon puede ajustarse sobre un amplio intervalo variando el método de preparación. Se requiere un simple vestigio de electrolito para estabilizar al coloide, ya que los soles son estables debido a la presencia de la doble capa eléctrica sobre la partícula. Si se lava demasiado el AgI, el sol precipita. La adición de un vestigio ya sea de AgNO3 para proporcionar una capa de iones Ag+ adsorbidos, o de KI, para proporcionar una capa de iones iadsorbidos, resuspenderà a menudo al coloide; este proceso se denomina peptizacion.

DOBLE CAPA ELÈCTRICA Y ESTABILIDAD DE COLOIDES LIOFÒBICOS:

La estabilidad de un coloide liofòbico es una consecuencia de la doble capa eléctrica en la superficie de las partículas coloidales. Por ejemplo si dos partículas de un material insoluble no presentan una doble capa, pueden acercarse tanto como las fuerzas atractivas de van der waasls pueden unirlas. Contrario a este comportamiento, supongamos que las partículas presentan doble capa. El efecto global es que las partículas se repelen entre sí a grandes distancias de separación, ya que, a medida que dos partículas se acercan, la distancia entre cargas similares (en promedio) es menor que la existente entre partículas de cargas diferentes. Esta repulsión evita el acercamiento de las partículas y estabiliza el coloide La adición de electrolitos al sol evita la doble capa difusa y reduce el potencial zeta. Esto disminuye drásticamente la repulsión electrostática entre las partículas y precipita al coloide. El coloide es particularmente sensible a los iones del signo opuesto. Un sol cargado positivamente, como el oxido férrico, es precipitado por iones negativos como Cl- y SO4-- . estos iones se incorporan en la porción fija de la doble capa, reduciéndola carga neta sobre la partícula. Eso disminuye el potencial, que a su vez disminuye la repulsión entre las partículas. Un sol negativo será desestabilizado de forma similar por iones positivos cuanto mayor sea la carga sobre el ion, mas efectiva será la coagulación del coloide (regla de Schulz-Hardy).

ELECTROLITOS COLOIDALES: JABONES Y DETERGENTES La sal metálica de un acido graso de cadena larga es un jabón, siendo el ejemplo más común el estearato de sodio C17 H35 COO-Na+ a bajas concentraciones, la solución del estearato de sodio contiene iones de sodio y estearato individuales dispersados a través de la solución de la misma forma que en una solución de sal ordinaria. A alguna concentración definida, la concentración micelar critica, los iones estearato se agregan en racimos, llamados micelas.la micela contiene probablemente de 50 a 100 iones estearato individuales.la micela es aproximadamente esférica y las cadenas hidrocarbonadas se encuentran en el exterior la que está en contacto con el agua y los grupos polares sobre la superficie externa estabilizan a la micela en

la solución acuosa. La micela tiene el tamaño de una partícula coloidal y como está cargada, es un ion coloidal. La micela enlaza gran número de iones positivos a su superficie como contraiones que reducen considerablemente su carga.

Usos: Las dispersiones coloidales encuentran usos en numerosas áreas científicas e industriales.Enambosámbitosseaprovechalaestabilidaddelossistemascoloidales con el fin de mejorare incluso encontrar nuevas aplicaciones de determinados materiales, por lo que el estudio de la estabilidad o inestabilidad de los coloides cobra una importancia fundamental. Uso en la industria farmacéutica: Emulsiones, micro-emulsiones, cremas, ungüentos, materiales absorbentes Usos industriales de sistemas coloidales:  sílicagel, se usa como agente espesante en pinturas, productos farmacéuticos y en otros tipos de dispersiones, tanto acuosas como no acuosas.  Sulfuros, en la vulcanización y como fungicida  Arcillas, industria de cerámica.  Coloides hidrófilos como agentes espesantes o como emulgentes en productos farmacéuticos, cosméticos y alimentos.

ANEXOS Fig 1, 2, 3 Revista Universidad EAFIT

La Figura 3 muestra los porcentajes de remoción de grasas y aceites a densidades de corriente de 86,47 y 129,73 A/m2 para distancias entre electrodos (d) de 3, 5 y 10 mm y pH de 8,5.

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Referencias: Castellán. G. (1974). Fisicoquímica. (2ª Edición).México: Fondo Educativo Interamericano.

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Berenice, C. (2011-2012). Propiedades de sistemas coloidales. Quimicablog...