UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGIENERIA

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA PROFESIONAL DE QUIMICA

INFORME DE LABORATORIO DE FISICOQUIMICA III

TITULADA:

PREPARACION DE SISTEMAS COLOIDALES.ESTABILIDAD PARTE I

PRESENTADA POR:

Anaya Cajacuri, Walter

LIMA-PERú

2011

RESUMEN

Muchas personas estudiaron los coloides, el primero fue Selmi (1843), preparó soluciones coloidales de azufre, azul de Prusia y caseína, realizando numerosos experimentos; llegó a la conclusión de que estas no eran soluciones verdaderas, sino suspensiones en agua de pequeñas partículas. En el laboratorio se hará la preparación de sistemas coloidales así como el estudio de sus propiedades, estos sistemas coloidales son muy importantes tanto para la industria como en la medicina así como las pinturas, pigmentos, lubricantes entre otros y en el caso de la medicina esta la plata coloidal que tiene características antimicrobianas y es demandada como un suplemento alimenticio.

1.- INTRODUCCION

Importancia del trabajoPara este laboratorio el alumno debe aprender los métodos de preparación de coloides asi como también debe diferenciar las propiedades físicas, ópticas y eléctricas de estos coloides preparados.

Objetivos de este trabajoPreparación de los coloides liófobos por condensación o agregación de moléculas o iones.Observar las propiedades de estos coloides así como diferenciar entre los coloides liófobos y liófilos.

2.- FUNDAMENTO BREVE

Muchas sustancias sólidas forman dispersiones coloidales al ser puestas en contacto, o calentadas en un medio de dispersión adecuado, a este tipo de coloides se los llama coloides intrínsecos, y son compuestos de macromoléculas, este tipo de coloides por lo general tiene un carácter liófilo. Se llama coloides extrínsecos a las dispersiones de pequeñas partículas de materiales insolubles de bajo peso molecular. Este tipo de dispersiones son casi invariablemente soles liófobos y deben ser preparados mediante métodos especiales que produzcan partículas de tamaño adecuado.

Muchos coloides moleculares son producidos naturalmente en reacciones bioquímicas, menos sencilla es la preparación de los coloides inorgánicos, que en su mayoría son liofóbicos, debido a que las sustancias son insolubles en agua. Algunas de estas sustancias se disuelven en ácidos pero en tales soluciones cambian químicamente por completo dando lugar a la formación de soluciones verdaderas en lugar de soluciones coloidales y estas últimas pueden ser obtenidas por métodos de condensación o de dispersión.

Condensación: el principio esencial de este método es que las sustancias con las cuales se preparan los soles están originariamente en solución verdadera, en estado de iones o moléculas, como resultado de la reacción química que se efectúa entre ellas. Se obtienen partículas insolubles de tamaño coloidal. Las condiciones experimentales deben ser estrictamente controladas.

En la preparación de soluciones coloidales por el método de la condensación se han empleado reacciones químicas de varios tipos; también se ha empleado la oxidación, por ejemplo, una solución acuosa de hidrógeno sulfurado se puede oxidar por oxígeno o por anhídrido sulfuroso para obtener un sol de azufre.

Dispersión: en este método se parte de una cierta cantidad de sustancia pura, por medio de dispositivos especiales se la desintegra en partículas de dimensiones coloidales que permanecen durante algún tiempo en estado disperso. Con este objeto se emplea el método de la peptización, que consiste en la desintegración directa de una sustancia en partículas de dimensiones coloidales mediante un agente agregado que se conoce como agente peptizante.

Se consigue reducir muchas sustancias al estado coloidal en el llamado molino de coloides, este consiste en una serie de discos separados por espacios muy pequeños que giran a gran velocidad en sentidos opuestos. El medio dispersante se pasa a través del molino junto con las sustancias a dispersar y el agente estabilizante, obteniéndose después de un tiempo la solución coloidal.

La coagulación o floculación de los coloides es el aumento del tamaño de las partículas en un sol, por el cual generalmente se enturbia y hasta puede precipitarse. Hay muchas maneras de producir la coagulación, una de ellas es la acción de los electrolitos, también esta la radiación y el calor. Algunos soles son muy estables a la acción de electrolitos, mientras que otros pueden ser floculados muy fácilmente.

Se han realizado muchos experimentos sobre los efectos precipitantes de varios electrolitos sobre diferentes soles; los resultados dependen de las condiciones en que se efectúan, pero se pueden sacar dos conclusiones: primero, el ion que produce la precipitación de un sol es aquel cuya carga es de signo opuesto al de las partículas coloides; segundo, el efecto precipitante aumenta notablemente al aumentar la valencia del ion.

Cuando se agrega una sustancia liófila a un sol liófobo, este se vuelve menos sensible al efecto precipitante de los electrolitos; este es un ejemplo de acción protectora, siendo la sustancia liófila un coloide protector. Entonces el coloide protector confiere a los soles liófobos estabilidad en presencia de electrolitos.

Entre las sustancias que se utilizaran en el laboratorio se tiene al hexaciano ferrato II de potasio, K4Fe(CN)6 cuya estructura es:

Estabilidad de los coloides hidrófobos o hidrófilos

Es muy grande y difiere según se trate de los coloides hidrófobos o hidrófilos. La estabilidad de los primeros depende de la carga eléctrica de sus micelas, que siendo de un misino signo para cada clase de coloides se mantienen en solución mediante un proceso de repulsión continua; la estabilidad de los hidrófilos depende del grado de hidratación de sus micelas.

Efecto de ion común 

Se conoce como   el desplazamiento de un equilibrio iónico cuando cambia la concentración de uno de los iones que están implicados en dicho equilibrio, debido a la presencia en la disolución de una sal que se encuentra disuelta en él.Algunas veces sucede que en una misma disolución hay presentes dos tipos de  sustancias, que se encuentran disociadas en sus respectivos iones, procediendo uno de éstos a su vez de la disociación de las dos sustancias.

Por ejemplo, en el caso de la disolución acuosa de sulfato de sodio, Na2SO4 , con sulfato de calcio, CaSO4, se encuentra presente como ion común, el ion sulfato, procedente de la disociación de las dos sales de la disolución, como se muestra a continuación:

Na2SO4 (aq) → 2 Na+ (aq) +  SO42- (aq) (ion sulfato)

CaSO4(aq) ↔ Ca2+ (aq)  +  SO42- (aq)

Efecto estérico

El efecto se produce cuando el volumen ocupado por parte de una molécula impide que otra

parte de la misma reaccione. Un ejemplo conocido del impedimento estérico es la

aplicación de cetonas en una reacción Grignard; si se añade metilpropano, la reacción se

frena e incluso se detiene. Aunque el efecto estérico sea un problema de vez en cuando,

también puede ser una herramienta muy útil: a menudo es utilizado por los químicos para

modificar el comportamiento de una molécula en una reacción química o detener ésta

(proteccióservarn estérica).

3.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Experimento Nº1: Preparación de Sol de Yoduro de Plata

Vaso 1: diluir 4ml de KI 0.1N en 12.5 ml de agua destilada. Vaso 2: diluir 2ml de AgNO3 0.1N en 12.5 ml de agua destilada.

Agite poco a poco, primero vertiendo la solución de AgNO3 sobre la de KI.

Experimento Nº2: Preparación del Sol de Azul de Prusia

Preparar 4 soluciones de K4Fe(CN)6 y de FeCl3 a diferentes concentraciones de ambas soluciones y luego deje reposar y observe.

Experimento Nº3: Sol de Yoduro de Plata

Prepare una serie de 5 tubos con 5ml de sol de AgI y agregarles los volúmenes respectivos a cada tubo de las soluciones de CaCl2, Na2SO4, AgNO3 y KI.

Tubo Num CaCl2 1M Na2SO4 1M AgNO3 0.1M KI 0.1M1 0.4ml ------ ----- ------2 ----- 0.4ml ----- ------3 ----- ------ 0.4ml ------4 ----- ------ 0.4ml5 ----- ------ ----- ------

Experimento Nº4: Sol de Azul de Prusia

En 8 tubos ponga 2.5 ml de azul de Prusia y agrégueles los volúmenes de las soluciones indicadas en la tabla de la guía de laboratorio.

Tubo Num CaCl2 Na2SO4

1 0.4 ml -----1’ ----- 0.4 ml2 0.4 ml -----2’ ----- 0.4 ml3 0.4 ml -----3’ ----- 0.4 ml4 0.4 ml -----4’ ----- 0.4 ml

4.-OBSERVACIONES Y DISCUSION DE LLOS RESULTADOS

Experimento Nº1: Preparación del Sol Yoduro de Plata

Al añadirse la solución de AgNO3, sobre la solución de KI formándose una solución amarilla de tono pálido

KI (ac) + AgNO3 (ac) → ↓ AgI(s) + KNO3

0.4ml 0.2ml 0.2ml

Al preparar la solución no se observe la sedimentación ya que el KI esta en exceso por lo cual hay mayor cantidad de iones I- y estos rodean al AgI. El exceso de iones I- sobre K+ produce que la partícula AgI tenga una carga negativa evitando que choque con otras partículas AgI por repulsión y asi no se sedimenta.

Experimento Nº2: Preparación de Sol de Azul de Prusia

Después de preparar las soluciones de K4Fe(CN)6 y FeCl3 y dejar en reposo se observa su aumento en la intensidad del color azul debido a la mayor concentración.

K4Fe(CN)6 + FeCl3 → Fe43+[ Fe2+(CN)6 ]3

4+

Experimento Nº3: Sol Yoduro de Plata

Para el Tubo 1:

Se forma el precipitado debido a que el Ag+ se enlaza con el ion Cl-.

CaCl2 + 2AgI → 2AgCl ↓

0.4ml 0.2ml

Como el CaCl2 se agrega sobre el AgI se forma la partícula de AgCl el cual esta rodeada de iones I-.

Para el tubo 2:

No hay dispersión de luz al pasar el laser a la solución debido a que gran parte de las partículas de AgI ha sedimentado ya que al agregarse el Na2SO4 sobre el AgI los iones Na+ están electro neutralizando a los iones I- en exceso, así las partículas de AgI sea neutra y se aglomeren entre ellas lo cual sedimentara y precipite.

Para el tubo 3:

AgI + AgNO3

0.2ml 0.4ml(exceso)

Para este caso la dispersión de luz por el laser es muy visible a lo largo del camino, los iones Ag +

del AgNO3 reaccionan con iones I- en exceso para formar partículas de AgI, pero al formarse un exceso de iones Ag+ estos rodearan a la partícula de AgI cargándole positivamente manteniendo a la partícula suspendida en la solución.

Para el tubo 4:

Para este caso las partículas serán cargadas negativamente parecido al caso anterior debido al exceso de iones I- asi las partículas de AgI no se suspendan.

AgI + KI

0.2ml 0.4ml

Experimento Nº4: Sol de Azul de Prusia

De las soluciones de los 4 tubos cada uno se coloca en 2 diferentes en los cuales se echarán el CaCl y Na2SO4 al observar no se nota la dispersión de luz.

Tubo CaCl2 1M Na2SO4 1M1 coagulando -------1’ ------- estabiliza2 coagulando -------2’ ------- estabiliza3 No se llego a observar -------3’ ------- No se llego a observar4 No se llego a observar -------4’ ------- No se llego a observar

5.-CONCLUSIONES

Se aprendió los métodos para la preparación de coloides liófobos. Se comprendió las propiedades de los coloides como el efecto tyndall (al dispersar la luz

del laser sobre las soluciones) y su estabilidad con otro iones.

6.-REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

[1] http://www.Isbu.ac.uk/water/hofmeister.html

[2]S.Vayutsky. Colloid Chemistry, Ed Mir Publisher, 2º edición, pags 185y 186.