Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
SISTEMAS DISPERSOS - Coggle Diagram
SISTEMAS DISPERSOS
4.1. Introducción a los sistemas dispersos
Conjunto de 2 o más componentes en estado sólido, líquido o gaseoso, mezclados, para que las moléculas de los componentes en menor proporción se distribuyan en el componente en mayor proporción
4.2. Componentes de los sistemas dispersos
Sustancias dispersadas: se encuentran en menor proporción
Sustancias dispersantes: se encuentran en mayor proporción
4.3. Tipos de sistemas dispersos
4.3.2. Sistemas coloidales
Las partículas dispersadas son conglomerados de moléculas o macromoléculas. No presentan uniformidad en toda su extensión.
Ej. detergente líquido para lavadora.
Las partículas dispersadas pueden ser separadas por ultrafiltración.
Cuando los sistemas coloidales se comportan como disoluciones, para diferenciar unas de otras, se puede usar el efecto Tyndall, haciendo incidir radiación sabiendo que sobre una disolución, no se dispersa y en un sistema coloidal, se desvía en diversas direcciones.
4.3.3. Sistemas dispersos heterogéneos
Las sustancias dispersadas no se distribuyen uniformemente en la sustancia dispersante por lo que se forman dos fases.
Se pueden clasificar en:
A) Suspensiones
Las sustancias dispersadas son partículas sólidas no solubles que son distribuidas en una sustancia líquida.
Se pueden separar por sedimentación
B) Emulsiones Las sustancias dispersadas se encuentran en estado líquido distribuidas en una sustancia líquida con la que es inmiscible.
Es necesario emulsionantes.
Tienden a la separación de la sustancia dispersada mediante a)floculación, b)formación crema, c)coalescencia, d) ruptura.
a y b pueden ser revertidos mediante agitación.
b y d son irreversibles.
Para prevenir se encuentran la optimización de la formulación y el proceso de preparación.
4.3.1. Sistemas dispersos homogéneos
Son disoluciones. Se alcanza el mayor grado de distribución de las sustancias que se dispersan en la sustancia dispersante.
No es posible separarlas. Por ejemplo: salfumán
4.4. Características fisicoquímicas de los sistemas dispersos
4.4.1. Fenómenos de interfase
Una solución para conseguir una mejor dispersión es utilizar tensioactivos que reducen la tensión interfacial al situarse entre las moléculas que pertenecen a una misma fase y reducen el grado en que se repelen las moléculas de las 2 fases.
Tienen importancia en los sistemas coloidales y en los dispersos heterogéneos.
Ejemplos:
Una capa entre cada partícula sólida dispersada y el líquido que la rodea en una suspensión.
Una capa entre cada gotita dispersada y el líquido del componente mayoritario que la rodea en una emulsión.
4.4.2. Fenómenos de sedimentación
Son consecuencia de las diferencias de densidad.
La velocidad (v) de sedimentación viene explicada por la ecuación de Stokes-Einstein: v=( 2g(dFI - dFE)R^2)/9.viscosidad dFI: densidad partículas dispersadas
dFE: densidad del dispersante
R: radio partículas dispersadas
g: aceleración de la gravedad
Se puede reducir la velocidad de sedimentación de las partículas dispersadas con:
Reducción del tamaño (R) de las partículas
Aumento de la viscosidad del sistema hasta un límite
Reducción (dFI-dFE) seleccionando componentes con similares densidades
La preparación de sistemas dispersos exige el estudio de los fenómenos que tienden a desestabilizarlos:
4.5. Clasificación de las disoluciones
Las más sencillas están formadas por 2 componentes:
Sustancia dispersante (disolvente)
Sustancia dispersada (soluto)
4.5.1. Según los estados físicos de los componentes: Sustancia dispersante Sustancia dispersada Ejemplo
Gas------------------------> Gas---------------------> Gas natural
Gas------------------------>Líquido->Desodorante en aerosol
Gas------------------------>Sólido---------->Pintura en aerosol
Líquido-------------------->Gas----------->Disolución HCl (ac)
Líquido-------------------->Líquido->Disolución etanol al 40%
Líquido-------------------->Sólido------------>Suero fisiológico
Sólido---------------------->Gas->Metal con burbujas de gas
Sólido---------------------->Líquido-------->Amalgama dental
Sólido---------------------->Sólido...->Aleaciones (bronce...)
4.5.2. Según su concentración:
Disolución diluida (componente minoritario en proporción pequeña)
Disolución concentrada (componente minoritario en proporción próxima al límite de solubilidad
Disolución saturada (componente minoritario en la máxima proporción, según su límite de solubilidad)
Disolución sobresaturada (componente minoritario ha sobrepasado el límite de solubilidad)
4.6. Clasificación de los disolventes
Grupo-----------------------------------------------------> ejemplo
Polares:
-Agua
-Alcoholes----------------------------------------------->etílico
-Glicoles------------------------------------------>propilenglicol
Semipolares:
-Cetonas------------------------------------------>acetona
-Éteres y ésteres-------------------------------->dietil éter
Apolar:
-Hidrocarburos alifáticos---------------------->pentano
-Hidrocarburos aromáticos------------------->benceno
-Disolventes halogenados---->tetracloruro de carbono
4.6.1. Aplicaciones
Las exposiciones prolongadas a muchos disolventes repercuten perjudicialmente en la salud y sobre el medio ambiente. Se buscan alternativas para disminuir el consumo
por ej. pinturas al agua o lavado con agua a presión.
Aplicaciones industriales de los disolventes
Actividad industrial------------------------------------->Aplicación
Pinturas------------------------------------------------->plastificante
Perfumes----------------------------------------------->disolvente
Pesticidas---------------------------------------------->disolvente
Industria farmacéutica------------------------------>disolvente
Plásticos y caucho----------------------------------->disolvente
Calzado------------------------------------------------->disolvente
Cosmética---------------------------------------------->dispersante
Industria alimentaria---------------------->extracción S-L y L-L
Industria siderúrgica------------------------>limpieza de piezas
Artes gráficas------------------------------->limpieza de equipos
Tintorerías----------------------------------->limpieza en seco
4.7. Caracterización del proceso de disolución
Primera etapa: las fuerzas de atracción soluto-soluto y disolvente-disolvente deben ser vencidas.
Es una etapa endotérmica.
Segunda etapa: Se establecen las nuevas interacciones soluto-disolvente. Es una etapa exotérmica.
La variación de entalpía del proceso puede ser negativa debido a que la variación de la segunda etapa es mayor que la de la primera.
Pero también puede ser positiva si la variación de la segunda etapa es menor que la de la primera.
4.7.1. Ley de Raoult
Cuando el soluto y el disolvente están en estado líquido, se puede aplicar ésta ley que dice:
Que la presión parcial de vapor (pA) de una sustancia en una disolución es igual a la presión de vapor de la sustancia pura (pA
) por su fracción molar (XA) en la disolución.
pA = XA . pA
Se cumple para las disoluciones ideales, en las que las fuerzas de atracción soluto-soluto son iguales que las de soluto-disolvente.
4.8. Factores que influyen en la solubilidad
A mayor solubilidad, mayor proporción de componente minoritario que se puede dispersar en el mayoritario.
Algunos factores son obvios como el tamaño de las partículas de soluto o el hecho de agitar.
4.8.1. Temperatura
Según el principio de Le Chatelier, un aumento de la temperatura lleva asociado un aumento de la solubilidad.
Determinados sistemas llegan a ser totalmente miscibles.
Los procesos de disolución exotérmicos en los que se dispersa una sustancia en estado gaseoso, aumentan su solubilidad si la temperatura disminuye.
4.8.2. pH
El pH del medio en el que se encuentran las sustancias dispersadas influye en su ionización.
Cuando aumenta el grado de ionización, aumenta su solubilidad.
La proporción ionizada es más soluble que la no ionizada. Sustancias ácidas: AH --><-- A- + H+
Sustancias básicas: BOH --><-- B+ + OH-
4.8.3. Naturaleza de los componentes
Las fuerzas de atracción soluto-disolvente deben ser de la misma magnitud que las de atracción disolvente-disolvente. De ésta manera, la dispersión del soluto en el disolvente, se produce de manera natural.
Los disolventes polares disuelven a solutos polares o iónicos, mientras que los disolventes apolares disuelven a solutos no polares.
4.8.4. Presión
Cuando el componente minoritario se encuentra en estado gaseoso, un aumento de presión aumenta su solubilidad.
El ejemplo más cotidiano está relacionado con la industria de bebidas carbonatadas.