En un determinado medio sustancias insolubles, como por ejemplo el Al(OH)3 y el SiO2 (dióxido de silicio) en agua, pueden estar dispersas de modo que el sistema total sea aparentemente una solución. Este estado, el coloide, se consigue en condiciones especiales. Ahora bien, si una sustancia dada es insoluble en un solvente determinado, por ejemplo en el caso del Al(OH)3 o el SiO2 en agua, el sistema formado por el solvente y esta sustancia es heterogéneo.
La razón de su aparente homogeneidad deriva del hecho de que el tamaño de las partículas coloidales es muy pequeño.
Estado coloidal
Concepto general de coloides y cristaloides.
En el año 1861 Thomas Graham, estudiando la difusión de las sustancias disueltas, distinguió dos clases de solutos a los que denomino cristaloides y coloides.
En el grupo de cristaloides ubicó a los que se difunden rápidamente en el agua, dializan fácilmente a través de las membranas permeables y, al ser evaporadas las soluciones de que forman parte, quedan como residuo cristalino.
En el grupo de los coloides situó a los que se difunden lentamente, dializan con mucha dificultad o bien no lo hacen y, al ser evaporadas las soluciones de que forman parte, quedan como residuo gomoso.
El nombre coloide proviene del griego kolas que significa que puede pegarse. Esto nombre hace referencia a la propiedad que tienen los coloides a tender a formar coágulos de forma espontánea.
Esta forma de diferenciar los coloides de los cristaloides se mantuvo en uso durante muchos años, pero en la actualidad carece del valor de lo absoluto ya que algunas sustancias, aparentemente coloidales, se comportan como cristaloides y algunos cristaloides lo hacen como coloides, dependiendo de las condiciones determinantes del sistema. Por ejemplo la albúmina del huevo, la cual es un coloide, se ha logrado obtener en forma cristalizada y el cloruro de sodio, un cristaloide, se comporta como coloide cuando se lo disuelve en benceno. En realidad lo que determina la ubicación de estas sustancias en un grupo aparte de los dispersoides es el grado de división en que se encuentra el soluto y, como la materia en la naturaleza se presenta en forma de partículas, cuyo tamaño varia desde el de las que son visibles macroscópicamente hasta el de las que son invisibles aún con el microscopio electrónico, para definir en su justo término las soluciones coloidales es necesario contemplar la totalidad de las propiedades que les caracterizan. Esto es, el tamaño de sus micelas, su estabilidad, efecto Tyndall, movimiento browniano, comportamiento eléctrico, adsorción y avidez por el medio dispersante.
Aspectos generales de las dispersiones coloidales
Las partículas que constituyen los solutos de las soluciones coloidales se denominan micelas. Su tamaño es superior al de las que forman las soluciones verdaderas e inferior al de las dispersiones droseras, y oscila entre 0,1 y 0,001m. Estos límites no deben ser considerados como absolutos, puesto que se los ha tomado sobre la base del poder resolutivo del mejor microscopio posible, usando luz azul para el caso de las partículas más grandes y del ultramicroscopio, para el de las más pequeñas. Por ello, no es de extrañar que las propiedades de la materia al estado coloidal sean comunes, en unos casos, con las de las dispersiones groseras y, en otros, con las de las soluciones verdaderas.
Purificación de las soluciones 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 ultrafiltros, o bien de las diálisis. En el primer caso se hace pasar la solución a través de una hoja de papel pergamino o de una membrana de colodio, 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.
Estabilidad de las dispersiones coloidales.
El gran tamaño de las micelas haría suponer que la estabilidad de las soluciones coloidales es precaria y, por acción de la gravedad, terminarían por precipitar, con la consiguiente separación de sus dos fases. Sin embargo no es así y, por el contrario, las soluciones coloidales tienen, por lo general, una gran estabilidad, tal como será explicado más adelante, y con mayores detalles, al tratar del estudio de loa coloides liófobos y liófilos en particular.
Formas en que se presenta el estado coloidal
Las soluciones coloidales son sistemas heterogéneos polifásicos, pues contienen al menos dos fases distintas: la dispersa, finamente dividida, y la dispersante. En general, cuando las dispersiones coloidales se encuentran en estado líquido se dice que forman un sol. Si tienen forma consistente poseyendo alguna de las propiedades elásticas o plásticas de los cuerpos sólidos, aunque el medio dispérsame sea líquido se dice que constituyen un gel.
El fenómeno de la gelificación puede ser reversible o irreversible. En el primer caso las micelas, una vez separadas del disolvente, pueden ser llevadas nuevamente a su condición de sol, sea por un simple contacto con el medio dispersante o bien con otra sustancia, distinta de éste, en cuyo caso se dice que el coloide es reversible por peptización. Por el contrario, si el gel no puede ser disuelto nuevamente es que ha gelificado en forma irreversible, proceso denominado coagulación y caracterizado por que en él, las micelas se reúnen formando flóculos grandes tal como sucede con la sangre quo contiene coloides circulando en solución (es un sol) pero, en determinadas condiciones y mediante un mecanismo algo complicado, se transforma en un gel irreversible, es decir coagula.
Clasificación de las dispersiones coloidales.
Las soluciones coloidales se clasifican de acuerdo con el estado de agregación en que se presentan el soluto y el solvente y, corno los estados de la materia son tres, de sus posibles combinaciones se podrían obtener 9 tipos de soluciones coloidales. Si no fuera porque la novena posibilidad (de gas en gas) es imposible de realizar por cuanto los gases no pueden existir uno junto a otro sin mezclarse. Por ello los tipos de dispersiones coloidales son ocho y se resumen en el cuadro.
| Fase dispersa |
Fase dispersante |
Ejemplo |
|---|---|---|
| Sólido |
Sólido |
Aleaciones, piedras preciosas coloreadas |
| Sólido |
Líquido |
Suspensiones de almidón, pinturas, tinta |
| Sólido |
Gas |
Humo |
| Líquido |
Sólido |
Jaleas, queso |
| Líquido |
Líquido |
Emulsiones, mayonesa |
| Líquido |
Gas |
Nubes, niebla |
| Gas |
Sólido |
Lava, piedra pómez |
| Gas |
Líquido |
Espumas, nata batida |