Definiciones de coloides
La química de los coloides envuelve una serie de disciplinas, incluyendo la química, física, ciencias de los materiales y la biología.
En 1903 Wolfgang Ostwald formuló la siguiente definición oficial de un coloide: Es un sistema que contiene entidades que tengan al menos una escala de longitud entre 1 nm y 1μm. Para partículas más pequeñas no hay límites precisos entre las fases y el sistema y por lo tanto se consideran una solución. Para las entidades de mayor tamaño las partículas caerán a la parte inferior, flotarán a la superficie. debido a la fuerza gravitacional, y las fases están separadas.
La dimensión de las partículas es el parámetro principal que rige las propiedades de los sistemas coloidales. En un sentido práctico, cualquier partícula que tiene una dimensión lineal en el rango de 10-3 a 1 m se puede definir como una partícula coloidal. El rango de estas partículas está en el llamado nivel mesoscópico entre los límites de lo microscópico y lo macroscópico. Las partículas coloidales muy pequeñas (nanopartículas) han recibido una atención creciente en los últimos años.
Las partículas coloidales pueden consistir de la materia a granel finamente subdividida o de macromoléculas más o menos flexibles. Los coloides de partículas son clasificados ampliamente como liófobos (hidrofóbicos cuando se dispersa en agua) o liófilos (hidrofílicos). Además, las soluciones micelares pueden considerarse como coloides asociativos porque las micelas formadas por la asociación de agentes tensioactivos a menudo tienen dimensiones coloidales. Este tipo de sistema coloidal no se considera aquí.
Los coloides Liófobos y liófilos difieren principalmente en la relación que existe entre la partícula coloidal y el medio en el que se dispersa. Las partículas coloidales liófobas forman un sistema de dos (o múltiples) fases con el medio, y existe un límite de fase entre las partículas (fase dispersa) y el medio (fase continua).
Existen cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Los coloides de plasma no son muy comunes y no serán discutidos aquí. Por lo tanto nos quedan en principio nueve posibles combinaciones de tipos de coloides. Sin embargo no existen los coloides gas en gas, por lo que tenemos ocho tipos comunes de coloides que se pueden ver en la siguiente tabla.
| Fase dispersa | Fase continua | Nombres descriptivos |
|---|---|---|
| líquido | gas | aerosol, niebla, neblina |
| sólido | gas | humo, aerosol |
| gas | líquido | espuma |
| líquido | líquido | emulsión, microemulsión |
| sólido | líquido | dispersión, suspensión, sol, solución coloidal |
| gas | sólido | espuma sólida |
| líquido | sólido | emulsión sólida, espuma sólida |
| sólido | sólido | sol sólido, sólido - dispersión sólida, aleación |
Las interacciones entre las partículas y entre las partículas y el medio se rigen por la estructura de la superficie de la partícula, en particular, la densidad de carga superficial y la medida en que responde a los cambios en los parámetros del sistema, tales como las concentraciones de sal, materiales orgánicos, y pH.
Las dispersiones liófilas son soluciones verdaderas en un sentido termodinámico y por lo tanto son sistemas de una fase. Las fases dispersa y continua son considerados como soluto y disolvente, respectivamente. Las partículas coloidales están formadas por espirales de macromoléculas. Las macromoléculas pueden ser un hilo largo, más o menos extendido, enrolladas o dobladas. En cualquier caso, la espiral está abierta al medio de dispersión, y gran parte de las macromoléculas están en contacto con él. Por lo tanto, la forma y tamaño de las espirales pueden cambiar considerablemente con los cambios en las propiedades de los disolventes. El sistema se rige por las leyes de soluciones macromoleculares.
Las dispersiones de coloides liófilos se forman espontáneamente cuando se juntan el soluto y el solvente, como es característico de las verdaderas soluciones. En el caso de los coloides liófobos, las dispersiones pueden o no pueden ser producidas de forma espontánea cuando se añade la materia finamente subdividida al medio de dispersión. Por estas razones, deben evitarse los términos "reversibles" para liófilos e "irreversible" para los coloides liófobos, porque no describen correctamente el comportamiento de dispersiones coloidales.
Las fases dispersa y continua de las dispersiones coloidales pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas. El término "Aerosol" se utiliza tanto para dispersiones sólido / gas y líquido / gas. "Gel" designa a las dispersiones sólido / líquido que muestran una cierta estabilidad frente a fuerzas mecánicas. Por ejemplo, un tubo de ensayo que contiene una dispersión de este tipo puede ser volteado sin que la dispersión fluya hacia afuera. La coacervación es la separación de una dispersión coloidal (sólido / líquido o líquido / líquido) en una fase con un alto contenido de material dispersado (coacervado) y una fase con bajo contenido. Es un paso importante en la microencapsulación.