COLOIDES

Hay muchos sistemas, sin embargo, cuyas partculas son considerablemente mayores y alcanzan desde el lmite superior de las soluciones ordinarias hasta varios micrones. Tales sistemas, formados por medios con partculas disueltas o dispersas, se llaman coloides. Las dispersiones de partculas mayores son consideradas simples mezclas. Los coloides ocupan una posicin intermedia entre las soluciones de sustancias de peso molecular relativamente bajo y las mezclas simples.

Los coloides se clasifican en tres clases generales que dependen del tamao de las partculas y son:

Dispersiones coloidales: las cuales consisten en suspensiones en medio de sustancias insolubles en forma de partculas conteniendo muchas molculas individuales. Como ejemplo estn las dispersiones coloidales de oro, As2O3 o de aceite en agua. Soluciones de macromolculas: son soluciones verdaderas de molculas tan grandes que quedan dentro del intervalo coloidal. Ejemplos de stas son las soluciones acuosas de protenas y de alcohol polivinlico, o las soluciones de hule y de otros materiales muy polimerizados, en solventes orgnicos. Coloides de asociacin: consisten en soluciones de sustancias solubles y de relativamente bajo peso molecular, las cuales, para una concentracin particular segn el caso, se asocian formando agregados de tamao coloidal. Las soluciones jabonosas son un ejemplo sobresaliente en esta categora.

DISPERCIONES COLOIDALES A diferencia de las soluciones verdaderas, que son homogneas, las dispersiones coloidales se consideran heterogneas siendo el medio una fase y la otra es la sustancia dispersa. El medio en el que ocurre la dispersin se llama medio dispersor; y la sustancia es la fase dispersa, y la solucin coloidal completa se conoce como sistema disperso. Estos trminos son anlogos a los de solvente, soluto y solucin en las soluciones ordinarias. Una vez que una fase dispersa precipita, no se redispersa espontneamente, es decir, su precipitacin es un proceso irreversible. Puesto que la fase como el medio disperso pueden ser slidos, lquidos o gases, las dispersiones pueden clasificarse, como las soluciones, segn su estado obtenindose los nueve tipos de sistemas dispersos

dados en la tabla 1. Realmente estos se reducen a ocho, puesto que no se ha observado ninguna dispersin coloidal de un gas en otro, se incluyen los nombres generalmente asignados a algunos tipos, as como ejemplos de cada categora.TABLA 1. Tipos de dispersiones coloidales

Fase dispersa Slido Slido Slido Lquido Lquido Lquido Gas Gas Gas

Medio Nombre Dispersor Gas Aerosol Sol o suspensoide Lquido Slido Gas Lquido Slido Gas Lquido slido AerosolEmulsin emulsoide

Ejemplos Humos AgCl, Au, As2O3 o S en H2O Vidrios coloreados con diversos metales dispersados (vidrio rub) Nieblas, nubes o Dispersiones de H2O en aceite o aceite en H2O Gelatinas, minerales con inclusiones lquidas (palo) Desconocido Crema batida Piedra pmez

Geles Espuma -

LOS SOLES Y SU PREPARACIN Las dispersiones de slidos en lquidos pueden subdividirse, ampliamente hablando, en soles lifobos y lifilos. Los primeros son aquellas dispersiones en las que ay muy poca atraccin entre la fase dispersa y el medio. Los soles lifilos, por otro lado, son dispersiones en las cuales la fase dispersa exhibe una afinidad definida hacia el medio y, como resultado hay una gran solvatacin de las partculas coloidales. Ejemplo de los soles lifilos son las dispersiones de tipo lifobo a las que se ha aadido, por ejemplo, gelatina, almidn o casena. Estas sustancias son absorbidas por la fase dispersa, y le imparten un carcter lifilo. Para las dispersiones en agua se emplean generalmente los trminos hidrfobo e hidrfilo. Como en las dispersiones el estado de subdivisin de la materia es intermedio entre las soluciones verdaderas y las mezclas de partculas gruesas, pueden prepararse, bien sea por condensacin de las partculas en solucin, o por dispersin de las partculas gruesas en agregados ms pequeos. Dentro de cada uno de estos mtodos generales de preparacin hay un nmero de medios especficos de producir la formacin de coloides. Algunos de esos son qumicos e incluyen reacciones como doble intercambio, oxidacin y reduccin. Otros son fsicos, como el cambio de solvente, uso de arco elctrico o de molino coloidal para desintegracin de los agregados slidos. Al preparar suspensiones,

frecuentemente resultan soles que contienen, adems de las partculas coloidales, cantidades apreciables de electrolito. Para obtener un coloide puro, hay que remover este electrolito. Para tal purificacin de un sol, hay tres mtodos disponibles a saber.

Dilisis. El sol se purifica permitiendo al electrolito difundirse a travs de una membrana porosa tal como el pergamino, celofn o colodin que es permeable a las molculas de soluto de bajo peso, pero no a partculas coloidales. El procedimiento usual para dializar un sol, es meterlo en un saco hecho del material escogido como membrana dializante y sumergir el saco en agua destilada. En contacto prolongado con el agua, los iones en solucin pasan a travs de la membrana al agua; pero las partculas coloidales, no aptas para atravesar la membrana, permanecen del otro lado produciendo un sol puro. A veces, se mantiene una corriente continua de agua para asegurar el gradiente mximo de concentracin para la difusin. La dilisis es un proceso muy lento que requiere das o semanas para su realizacin. Generalmente no se lleva hasta el punto de eliminar todo el electrolito porque los soles muy dializados, al perder demasiado electrolito, se vuelven inestables y tienden a precipitar fcilmente.

Electrodilisis. El proceso dializante es acelerado aplicando una diferencia de potencial a travs de la membrana. Bajo la influencia de este campo aplicado, los iones migran ms rpidamente y se extraen del sol, con ms facilidad.

Ultrafiltracin. Es un proceso similar a la filtracin de un precipitado ordinario, excepto porque entonces se usa una membrana que permite el paso de los electrolitos y medios, pero no de los coloides. Para tal objeto, pueden emplearse diafragmas, o papel filtro ordinario impregnado con colodin. Otros medios filtrantes son la porcelana porosa y el vidrio fino sintetizado. Puesto que generalmente la ultrafiltracin procede muy lentamente, se acelera el proceso con ayuda de la presin o la succin. Por este medio es posible separa partculas coloidales de medios que contienen electrolitos.

PROPIEDADES DE LAS SUSPENSOIDES

Sus propiedades se estudian mejor al conocer sus caractersticas fsicas, coligativas, pticas, cinticas y elctricas. Las propiedades fsicas de los soles dependen de si son lifobos o lifilos. En los primeros, cuando estn diluidos, su densidad, tensin superficial y viscosidad no son muy diferentes de las del medio. Esto es evidente, puesto que los soles, mostrando poca interaccin entre la materia suspendida y el medio, afectan poco las propiedades de este. Por otro lado, los soles lifilos presentan un alto grado de solvatacin del suspensoide y, en consecuencia se modifican las propiedades fsicas del medio. Esto sucede claramente con la viscosidad, que es mayor en el sol que en el medio; en cambio, la tensin superficial del sol es frecuentemente ms baja que la del medio puro. Los soles exhiben propiedades coligativas, pero los efectos observados son mucho menores que para las soluciones ordinarias. En efecto, con excepcin de la presin osmtica, los efectos son prcticamente despreciables. La razn para ello estriba en el tamao de partcula de los dos tipos de dispersiones.

PROPIEDADES PTICAS DE LOS SOLES

Una caracterstica sobresaliente de las dispersiones coloidales, es su pronunciada dispersin de la luz. Cuando sta viaja en el vaco, toda su intensidad se transmite en la direccin de su trayectoria. Sin embargo, cuando la luz viaja a travs de un medio en el que estn partculas discretas, stas interfieren y hacen que parte de su energa sea dispersada en todas direcciones. Tal dispersin, llamada efecto tyndall, no indica un cambio en la longitud de onda de la luz y es causada por todo tipo de sistemas sean gases, lquidos, soluciones o coloides. Como resultado de este efecto, la luz se observa no slo en la direccin de su trayectoria original, sino en diversos ngulos respecto a sta. La cantidad de luz que dispersan los gases y lquidos puros es muy pequea. En soluciones o dispersiones lquidas muy diluidas, la cantidad de dispersin depende del tamao de las partculas de soluto o coloide presentes y de la relacin de , donde n es el ndice de refraccin de las ndices de refraccin partculas disueltas o suspendidas y n0 es el del medio. La dispersin crese al aumentar el tamao de las partculas presentes y el valor de m.

Puesto que en las soluciones ordinarias las partculas de soluto son pequeas, resultan dispersores relativamente dbiles. Sin embargo, las dispersiones coloidales, como tienen sus partculas grandes, son buenos dispersores de la luz y presentan el efecto tyndall, el cual puede ser observado y medido. La teora general de la dispersin de la luz por partculas esfricas, isotrpicas y sin interaccin mutua, de cualquier tamao uniforme, fue desarrollada por Gustav Mie en 1908. Aunque los resultados matemticos son muy complejos, pueden resumirse, sin embargo, como sigue. Supongamos luz no polarizada incidente de una longitud de onda 0 en el vaco, y de una intensidad inicial I0; al pasar a travs de dispersin coloidal, la intensidad de la luz dispersada en un ngulo respecto a la direccin del haz incidente es I. La teora de Mie predice que la relacin es una funcin de , de m y del parmetro , donde D es el dimetro de las partculas dispersoras y m es la longitud de onda de la luz en el medio. Las dos longitudes de onda, m y 0, estn relacionadas por la ecuacin:

La misma conclusin se aplica al componente vertical de I, I v. puesto que tanto I como I v dependen de D, ambas pueden emplearse para determinar el tamao de partcula de las dispersiones coloidales mediante la dispersin de la luz. Por otra parte, la luz dispersada total tambin depende de m y y tambin puede usarse para calcular D. De los varios mtodos para determinar D, trataremos solo dos de ellos: el de mnima intensidad y el de transmisin.

MTODO DE MNIMA INTENSIDAD

Las dispersiones en partculas mayores de 1800 de dimetro aproximadamente, presentan mnimos o mnimos y mximos en la intensidad de la componente vertical de la luz dispersada, esto es, en graficas de I v contra . Recientemente Maron y Elder mostraron, sobre la base de la teora de Mie y experimentalmente, que las posiciones angulares del primer mnimo 1, estn relacionadas con D, con m y con valores de m entre 1.00 y 1.55 por la ecuacin:

Consecuentemente, cuando se conocen m y m y se mide 1 en una dispersin, se puede calcular D mediante la ecuacin (2). La tabla 2 muestra los dimetros de partculas obtenidas en esta forma, de varias dispersiones de butadieno-estireno (m = 1.17) y poliestireno (m = 1.20) en agua. Ecuaciones similares a la (2) son obedecidas tambin por mximos y mnimos mayores y, por lo tanto, pueden usarse asimismo para determinar a D.TABLA 2. Dimetros de partcula de los reticulados obtenidos por el mtodo de intensidad mnima

Nm. de ltex 580-G 10713 497 197 597

M 1.20 1.17 1.17 1.17 1.17

m () 3017 3253 3253 4094 3253 4094 3253 4094 4094 4336

194.5 108 66 85 43 54 38 48 31 33

D () 2630 2600 3920 3980 5820 5810 6550 6600 10060 10010

MTODO DE TRANSMISIN Este mtodo est basado en la aplicacin de la teora de Mie a la intensidad total de luz dispersada. Cuando un rayo luminoso de longitud de onda 0 e intensidad I0 pasa a travs de una dispersin contenida en una celda de longitud l, la intensidad de la luz transmitida se reduce por dispersin a un valor I. la relacin I entre I0 es:

donde es la turbidez de la dispersin. Por otra parte, si C es la concentracin de partculas dispersoras en g/cm3, y su densidad, la teora de Mie predice que:

(

)( )

donde K* es el coeficiente de dispersin de las partculas. El subndice cero en /C indica que esta relacin debe graficarse en funcin de C y extrapolarse hasta C = 0 para eliminar cualquier interaccin entre las partculas.

0.40

0.30 K*/ 0.20

0.10

0

0.5

1.0 D/m

1.5

2.0

FIGURA 1. Grafica de Mie de K*/ contra D/m para m = 1.20.

Todas las cantidades en el primer miembro de la ecuacin (4) son medibles experimentalmente y, por lo tanto, puede calcularse K*/. Adems K*/ es una funcin de m y de y puede calcularse por la teora de Mie. Para un valor constante de m, K*/ est dado como una funcin de D/m por una curva como la de la figura 1-1. Consecuentemente, si K*/ se encuentra experimentalmente, se puede usar la misma curva con el valor adecuado de m para encontrar D/m y, por lo tanto, D. La tabla 1-3 da algunos resultados obtenidos de esta forma para los dimetros de partculas de varias estructuras sintticas.TABLA 3. Dimetros de partcula de las redes sintticas obtenidas por el mtodo de transmisin

0 () 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 Promedio

Dimetro de partcula () Ltex 243 Ltex G-5 Ltex 580-G m = 1.15 m = 1.17 m = 1.20 905 3660 2570 920 3680 2640 921 3660 2630 919 3670 2640 919 3710 2620 931 3670 2620 905 3770 2590 917 7 3690 30 2620 20

OTROS MTODOS DE DETERMINACIN DE TAMAO DE PARTCULA

Otro medio de determinar el tamao y la forma de la partcula dispersas, es por microscopia electrnica. En este instrumento se usa un haz de electrones en vez de luz ordinaria para observar y fotografiar las partculas coloidales. Mediante una ampliacin adecuada de tales fotografas, se han obtenido aumentos hasta de 100000 dimetros. En algunos sistemas, tales como estructuras de hule sinttico, el tamao de partcula tambin puede determinarse por mtodos de adsorcin. Estos consisten en la titulacin del coloide con una solucin de jabn, hasta que la superficie de las partculas queda cubierta con una capa jabonosa mono molecular. El dimetro promedio de las partculas, se calcula entonces, a partir de la cantidad de jabn requerido por peso unitario de fase dispersa, conociendo el rea ocupada por una molcula de jabn

PROPIEDADES CINTICAS DE LOS SOLES

Las propiedades de los soles que pueden ser adecuadamente discutidas bajo este ttulo son: la difusin, el movimiento browniano y la sedimentacin. Graham observ que las partculas coloidales se difunden mucho ms lentamente que los solutos en las soluciones verdaderas. Einstein y otros demostraron que es posible hallar una expresin para la difusin de las partculas coloidales en un medio, si se supone aplicable la ecuacin de Vant Hoff para presin osmtica, y que las partculas coloidales son esfricas y grandes en comparacin con las molculas del medio. Con tales suposiciones, la ecuacin del coeficiente de difusin Df, es decir, el nmero de moles de coloide que se difunden a travs de un rea unitaria por unidad de tiempo bajo un gradiente de concentracin de un mol por cm, es:

(

)

Donde R es la constante general de los gases, T la temperatura absoluta, N el nmero de Avogadro, la viscosidad del medio y r el radio de las partculas coloidales. Esta ecuacin se ha empleado para estimar, a partir de medidas de difusin, ya sea r, cuando N es supuesto; ya sea N cuando se conoce r, encontrndose adecuada para varios tipos de dispersiones. Las partculas coloidales exhiben un movimiento continuo y al azar; esta actividad cintica de las partculas en suspensin en un lquido, se llama movimiento browniano, y es debido al bombardeo de las partculas dispersas por las molculas del medio. Como resultado de ello, las partculas adquieren en el equilibrio una energa cintica igual a la del medio a la temperatura dada. Puesto que las partculas en dispersin son considerablemente ms pesadas que las molculas del medio, la energa cintica que adquiere se manifiesta como movimiento browniano, el cual es mucho ms lento que el de las molculas del medio y puede, por consiguiente, observarse al microscopio. La validez de esta explicacin del movimiento browniano se basa en consideraciones matemticas debidas a Einstein, quien teniendo en cuanta las suposiciones mencionadas en relacin con la difusin, demostr que el coeficiente de difusin de un coloide debe ser relacionado con el desplazamiento promedio, , producido por el movimiento browniano en el tiempo t a lo largo del eje x. tal relacin entre Df y es:

Eliminando Df de las ecuaciones (5) y (6) se obtiene que 2 vale:

(

)

Esta ecuacin fue usada por Perrin en sus clsicas experiencias con suspensiones, para la determinacin del nmero de Avogadro.

SEDIMENTACIN DE SUSPENSOIDES

Aunque las dispersiones coloidales pueden ser estables durante periodos largos, a veces aos, tienden a asentarse lentamente por accin de la gravedad, por un reposo prolongado. La velocidad de asentamiento se observa fcilmente, pues la separacin entre el medio claro y el sol est, en general, bien definida. De la observacin de tales velocidades, es posible llegar a calcular las dimensiones y masas de las partculas suspendidas. Considere un tubo como el mostrado en la figura 2 conteniendo una fase dispersa de densidad suspendido en un medio de densidad m y de viscosidad .

A Medio x B dx

SOL

FIGURA 2. Sedimentacin por gravedad.

Si es mayor que m, la partcula se asentara; de los contrario, la partcula se desplazara hacia arriba. Cualquier partcula de radio r, tendiendo a asentarse bajo la accin de la gravedad, encontrara una oposicin por parte de la fuerza de friccin del medio. Ahora bien, cuando se establece un equilibrio entre ambas fuerzas, toda partcula esfrica caer con una velocidad constante , dada por la ecuacin de Stokes:

Donde g es la aceleracin de la gravedad. Puesto que , a una distancia x bajo la superficie A, vale obviamente dx/dt, o sea la velocidad a la cual desciende el nivel B, la ecuacin (8) puede escribirse:

Integrando esta ecuacin entre los lmites x1, t1 y x2, t2 se obtiene:

Conociendo , m y , y midiendo las distancias x1 y x2 a dos tiempos diferentes t1 y t2, es posible calcular a partir de la ecuacin (10) el radio de las partculas que se asientan. Una vez conocido este, la masa de una partcula se calcula mediante la relacin y el peso molecular de la fase dispersa segn . A menos que las partculas suspendidas sean grandes, la sedimentacin por gravedad es un proceso sumamente lento. Sin embargo, es posible acelerarlo mediante las ultracentrfugas. Estas son, en esencia, centrfugas de gran velocidad en las cuales la fuerza centrfuga reemplaza la accin de la fuerza de gravedad. Por centrifugacin de las dispersiones coloidales colocadas en celdas de rotores especialmente diseados, se han alcanzado aceleraciones hasta de un milln de veces la de gravedad. En tales condiciones, hasta los soles dispersos finamente divididos se sedimentan en un tiempo relativamente corto. A fin de observar la velocidad de asentamiento, se han desarrollados mtodos pticos que permiten fotografiar el nivel del sol en varias etapas, sin detener la ultracentrfuga.

Como la aceleracin de un campo centrfugo a una distancia x del eje de rotacin es 2x, donde es la velocidad angular de rotacin, en radianes por segundo (rad/s), por sustitucin de g en la ecuacin (9) se observa la velocidad de asentamiento:

Separando las variables, e integrando entre los mismos lmites que antes, se obtiene:

Mediante la ecuacin (12) puede calcularse r a partir de los valores de x y t en dos etapas de sedimentacin y conociendo la velocidad de rotacin de la ultracentrfuga . Este procedimiento para obtener r, y por la tanto el peso molecular del suspensoide, se conoce como el mtodo de la velocidad de sedimentacin. Otro procedimiento de obtener estos valores, es el mtodo de equilibrio de sedimentacin. Si se centrifuga un suspensoide durante un tiempo suficiente, llegara un momento en que el sol no se asienta ms. Entonces se logra un equilibrio entre la velocidad de sedimentacin y aquella a la cual las partculas suspendidas tienden a difundirse hacia las regiones ms diluidas de la celda, contra la fuerza centrifuga. Igualando ambas velocidades, es posible obtener la distribucin de la concentracin respecto a la distancia en varias partes de la celda de sedimentacin. Esta distribucin est dada por:

donde C1 y C2 son las concentraciones del coloide en los niveles x1 y x2, y M es el peso molecular del coloide. Determinando las concentraciones C1 y C2 en los niveles x1 y x2 en el equilibrio de la sedimentacin, se puede calcular M fcilmente de la ecuacin (13).

La ecuacin (12) se aplica a las dispersiones diluidas de partculas esfricas uniformes, mientras que la ecuacin (13) se aplica a las de cualquier forma siempre y cuando sean todas del mismo tamao. Cuando las partculas no son esfricas, se requiere un anlisis ms completo de los datos de sedimentacin. Asimismo, cuando los sistemas son heterogneos en tamao de partcula, es posible determinar su distribucin por estudios de sedimentacin. La mayora de los estudios de sedimentacin se han hecho en protenas y otras sustancias de inters biolgico, en soluciones acuosas. Algunos de los resultados obtenidos se encuentran en la tabla 4.TABLA 4. Pesos moleculares de protenas determinados por ultra centrifugacin

M (g mol-1) Tripsina 15,000 Albmina de huevo 44,000 Insulina 46,000 Sero Albmina (caballo) 70,000 Antitoxina diftrica 92,000 Catalasa 250,000

Protena

M (g mol-1) Ureasa 480,000 Tiroglobulina (cerdo) 630,000 Hemocianina (octopus) 3,300,000 Hemocianina (hxil) 8,900,000 Virus mosaico tabaco 31,400,000 Virus de la rabia 47,000,000

Protena

PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS SOLES

Las dispersiones coloidales presentan propiedades elctricas ntimamente asociadas con la capacidad de adsorber iones de las soluciones o molculas del medio, o de ambas a la vez. El estudio de lo coloides ha establecido que los soles lifobos, adsorben principalmente iones del electrolito de las soluciones en las cuales estn preparados. Por otro lado, la partculas en soles lifilos atraen hacia ellos, principalmente, una capa del medio en la cual pueden o no adsorberse los iones, segn las condiciones de la solucin. Aunque la naturaleza de las partculas del dispersoide es la que determina si un coloide es lifobo o lifilo, el carcter de la fase adsorbida sobre la partcula final es el que eventualmente controla la estabilidad del sol y establece la forma en que la partcula se comporta en un campo elctrico. Todo slido en contacto con un lquido, tiende a desarrollar una diferencia de potencial a travs de la interfase entre los dos. Por ejemplo, cuando se pone agua en contacto con una superficie de vidrio, esta adsorbe iones oxhidrilo y queda cargada negativamente respecto al agua. Para balancear esta carga, los iones hidrgeno son atrados a la superficie para formar una capa doble cargas negativas sobre el vidrio y positivas en el agua adyacente a ste, como se ve en la figura 3(a).

Figura 3. Capas dobles de Helmholtz y difusa

Tal arreglo de cargas, llamada capa doble de Helmholtz, implica una diferencia de potencial entre el slido y el lquido.

ELECTROFORESIS La migracin de partculas coloidales cargadas elctricamente, bajo un potencial elctrico aplicado, se llama electroforesis. Este efecto puede observarse fcilmente en el aparato mostrado en la figura 4 llamado tubo de Burton.

Figura 4. Tubo de Burton para electroforesis.

Este aparato consta de un tubo en U provisto de una llave de drenaje y de un embudo para llenar, tambin con su llave (no mostrada), unida a la parte posterior del tubo. Se coloca una solucin de un electrolito adecuado de menor densidad que el sol, dentro del tubo, y luego se introduce el sol por el embudo para desplazar el electrolito hacia arriba y producir interfases en ambas ramas. Entonces se insertan los electrodos y se conectan a una batera de alto voltaje. Cuando las partculas coloidales estn cargadas negativamente, se observa que el nivel del sol desciende gradualmente del lado del electrodo negativo y sube simultneamente por el lado contrario, o sea que las partculas negativas se mueven hacia el electrodo positivo. Si se deja que la electroforesis contine hasta alcanzar el electrodo apropiado, el sol se descarga y precipita. Observando si las partculas coloidales migran en un campo elctrico y en qu sentido, es fcil determinar cuando estn cargadas y con qu signo. En esta forma se ha establecido que los coloides lifobos son especficos en la adsorcin de iones negativos o positivos. Por encima de cierto valor, caracterstico para cada sol, las partculas estn cargadas negativamente mientras que por debajo de ese valor de pH, se cargan positivamente. En el llamado punto isoelctrico, las partculas no estn cargadas y no migran en un campo elctrico. En general, el punto isoelctrico no es un valor definido del pH, sino un intervalo del mismo; por ejemplo, de 4.1 a 4.7 para la casena de la leche humana y 4.3 - 5.3 en algunas hemoglobinas. La electroforesis puede utilizarse tambin en las mediciones cuantitativas de la velocidad de migracin de las partculas del coloide. Si se determina el tiempo necesario para que un sol emigre una cierta distancia, bajo una diferencia de potencial aplicada en una longitud dada de trayectoria, se calcula la movilidad electrofortica, o sea la velocidad bajo una diferencia de potencial. Tales clculos demuestran que las velocidades de migracin de las partculas coloidales, no son muy diferentes de las de los iones bajo condiciones similares, es decir, son del orden de 10 a 60 x 10-5 cm2s-1v1. Como las diferentes especies coloidales en una mezcla migran a velocidades diferentes, se usa la electroforesis para separarlas, sobre todo en el fraccionamiento y anlisis de protenas, cidos nuclicos, polisacridos y otras sustancias complejas de inters biolgico.

ELECTROSMOSIS Cuando se impide por algn procedimiento adecuado la electroforesis de un dispersoide, pude hacerse mover al medio bajo la influencia de un potencial aplicado. Este fenmeno que se conoce como electrosmosis es una consecuencia directa de la existencia de un potencial zeta entre las partculas coloidales y el medio. La figura 5 muestra un aparato simple para la observacin de la electrosmosis. El coloide se coloca en el compartimento A, separado de los B y C por membranas dializadoras D y D. Se llenan B y C con agua, hasta las marcas indicadas en los tubos laterales. Cuando se aplica una diferencia de potencial entre los electrodos colocados cerca de las membranas, se observa que el nivel del lquido baja en un tubo y sube en el otro, debido al paso del agua a travs de las membranas D y D. La diferencia del flujo del agua depende de la carga del coloide. En los soles positivos el medio es negativo y el flujo tiene lugar de C a B. En coloides negativos ocurre a la inversa, y entonces sube el nivel del lquido en C.

Figura 5. Electrsmosis

ESTABILIDAD DE LOS SUSPENSOIDES

Una pregunta de considerable importancia e inters es: por qu las dispersiones coloidales son estables? La respuesta puede encontrarse en el caso de los soles lifobos, en su carga elctrica y en su gran solvatacin. Para efectuar la precipitacin de una dispersin, las partculas se agrupan por colisin en agregados bastante grandes antes de asentarse.

En los soles lifobos tal aglomeracin se ve impedida por las cargas elctricas de las partculas, que son del mismo signo y aproximarse se repelen. El resultado es que, mientras tales cargas existen, cada partcula estar protegida de las dems por un campo elctrico y ser difcil una aproximacin suficiente para su agrupamiento. En los coloides lifilos acta el mismo tipo de repulsin electrosttica, junto con el factor de solvatacin. La partcula coloidal queda envuelta en una capa de solvente, que acta como una barrera al contacto con agregados de la fase dispersa. En los coloides lifobos la remocin de la carga superficial debera ser suficiente para producir la coagulacin. En los coloides lifilos, por otro lado, la remocin de la carga puede disminuir la estabilidad pero no conduce necesariamente a la precipitacin. Este hecho se ilustra por las protenas en su punto isoelctrico, donde las partculas no estn cargadas. Aunque en tal punto las dispersiones protenicas son menos estables, no siempre se precipitan pues quedan protegidas por una capa de agua. Sin embargo, tan pronto como esta capa se remueve por algn medio, hay una coagulacin y la protena se precipita. La mayor estabilidad de los coloides lifilos se usa frecuentemente para aumentar la estabilidad de los lifobos a los que se aaden. Tales sustancias son adsorbidas por las partculas lifobas, impartindoles su carcter lifilo y entonces el sol adquiere mayor resistencia a la precipitacin. Los coloides lifilos usados para aumentar la estabilidad de los lifobos se llaman coloides protectores.

PRECIPITACIN DE SOLES

Para provocar la precipitacin de una fase dispersa, deben crearse condiciones opuestas a las que producen estabilidad. En los soles lifobos esto significa que debe removerse las cargas de las partculas y en soles lifilos que tanto la carga como la capa adherida de solvente deben eliminarse. La neutralizacin de las cargas elctricas sobre las partculas lifobas, puede realizarse aplicando un campo elctrico como el usado en electroforesis. Las hacer contacto con un electrodo de signo opuesto la partcula cargada se descarga y precipita. Un mtodo ms comn de producir la precipitacin es por la adicin de electrolitos, los cuales aunque son esenciales en bajas concentraciones para mantener la estabilidad, en altas produce la floculacin de la fase dispersa. La cantidad de electrolito requerido para precipitar un sol dado depende de las naturalezas de ste y del electrolito aadido. Para un sol determinado, el poder precipitante de los electrolitos es funcin primeramente de la valencia de los iones de signo opuesto al del coloide. La tabla 5, da algunos resultados de la

precipitacin de soles positivos y negativos, con varios electrolitos. La concentracin se refiere a la cantidad mnima de electrolito requerido, para producir la precipitacin en 2 horas. De la tabla es evidente que, aunque hay alguna especificidad, la accin precipitante de algunos electrolitos depende esencialmente de la valencia de los aniones en los soles positivos, y la valencia de los cationes, en soles negativos. Adems, el poder precipitante de un electrolito aumenta muy rpidamente con el aumento de la valencia del anin o catin, siendo las relaciones aproximadas 1:40:90 para el hidrxido frrico, y 1:70:500 para el sulfuro arsenioso.TABLA 5. Precipitacin de hidrosoles por electrolitos

Sol de hidrxido frrico (positivo) Electrolito Concentracin (milimoles/litro) NaCl 9.3 KCl 9.0 KI 16.2 BaCl2 9.6 K2SO4 MgSO4 K2C2O4 C2Cr2O7 K3Fe(CN)6 0.20 0.22 0.24 0.19 0.096

Sol de sulfuro arsenioso (negativo) Electrolito Concentracin (milimoles/litro) NaCl 51 KCl 50 HNO3 50 HCl 31 MgCl2 CaCl2 BaCl2 ZnCl2 AlCl3 0.72 0.65 0.69 0.69 0.093

Frecuente puede coagularse un sol, aadindole un coloide de carga opuesta a la suya. En este proceso ambos soles pueden precipitarse parcial o totalmente. Un ejemplo lo constituye la precipitacin del sol negativo, sulfuro arsenioso por el hidrosol positivo, hidrxido frrico. La floculacin se logra tambin por ebullicin o congelacin. Con la primera, se reduce la cantidad de electrolito adsorbido por el sol y, si esta reduccin es suficiente para producir coagulacin, el sol se destruye. La congelacin produce una remocin del medio y, si se prolonga suficiente puede no quedar medio adecuado para mantener suspendido el dispersoide. La floculacin en los soles lifilos se efecta de dos formas. La primera consiste en la adicin, a un coloide hidrfilo, de solventes tales como el alcohol o la acetona, que tienen mucha afinidad por el agua produciendo la deshidratacin de la fase dispersa y dando partculas cuya estabilidad se debe solo a su carga. Una pequea cantidad de electrolito aadido al sol, en tal condicin, produce fcilmente la coagulacin. La segunda consiste en el uso de concentraciones suficientemente altas ciertos iones.

Este efecto salino de los coloides lifilos por concentraciones altas de electrolito se debe, aparentemente, a la tendencia de los iones a solvatarse causando la remocin del agua adsorbida de las partculas dispersas. El poder salino de varios iones esta dado en la serie litropa o de Hofmeister, en la que los iones estn ordenados por eficiencia decreciente en la precipitacin. Para los aniones esta serie nos da: Citrato3- > Tartrato2- > SO42- > PO43- > Acetato1- > Cl1- > NO31- > I1- > CNS1Y para los cationes: Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+ > Li1+ > Na1+ > K1+ > Cs1+

Sin embargo, este orden no siempre es vlido. La posicin relativa de varios aniones y cationes, cambia a veces, segn la naturaleza del coloide que se va a precipitar.

EMULSIONES Se llama emulsin a una dispersin coloidal de un lquido que otro inmiscible con l, y puede prepararse agitando una mezcla de los dos lquidos o, preferentemente, pasando la muestra por un molino coloidal llamado homogeneizador. Tales emulsiones no suelen ser estables y tienden a asentarse en el reposo, para impedirlo, durante su preparacin, se aaden cantidades de sustancias llamadas agentes emulsificantes o emulsionantes, que sirven para estabilizarlas. Estas son generalmente jabones de varias clases, sulfatos y cidos sulfnicos de cadena larga o coloides lifilos. Si se emplea el trmino aceite para designar a todo lquido inmiscible con el agua, capaz de formar una emulsin con ella, las emulsiones pueden clasificarse en dos tipos que son: emulsiones de aceite en agua, en las que la fase dispersa es el aceite y, las de agua en aceite en las que aquella es la fase dispersa. El tipo de emulsin que resulta de la agitacin de dos lquidos, depende de las proporciones relativas de ambos en la mezcla. En general, el que est en exceso acta como fase exterior o medio y el otro como fase interior o dispersoide. La proporcin exacta de ste, requerida para la formacin de un tipo de emulsin es difcil de definir. En efecto, Stamm y Kraemer demostraron que las emulsiones de cido oleico en agua, puede prepararse siempre y cuando la proporcin del cido no exceda el 40%. Si excede, resulta una emulsin de de agua en el cido. El tipo de emulsin obtenida, depende tambin de la naturaleza del agente emulsionante usado. Los jabones de metales alcalinos solubles en agua, y los sulfatos metlicos bsicos, generalmente, favorecen la formacin de emulsiones de aceite en agua.

El tipo a que corresponde una emulsin particular se deduce de varias formas. Si el agua constituye la fase exterior, toda la aadida a la emulsin ser fcilmente miscible, mas no as el aceite. Anlogamente, si la fase externa es el aceite, la miscibilidad ocurrir con el aceite que se agregue, pero no con el agua. Observando en un microscopio el comportamiento de la emulsin, ante tales adiciones, es posible identificar fcilmente su naturaleza. Otra forma de distinguir las emulsiones, se basa en el hecho de que una pequea cantidad de electrolito aadido a una, la har conductora si la fase exterior era agua, pero tendr poco efecto sobre la conductancia si el medio dispersor era aceite. El tamao de partcula de la fase distribuida es generalmente mayor en las emulsiones que en los soles, alcanzado desde 0.1 hasta ms de 1 de dimetro. Por otro lado, las propiedades de las emulsiones no son muy diferentes de las de los soles lifobos. Presentan el efecto Tyndall y puede observarse el movimiento browniano si las partculas no son demasiado grandes. Adems, los glbulos estn en general, cargados negativamente, migran por accin de un campo elctrico y son sensibles a los electrolitos aadidos, en particular a los que contienen iones positivos multivalentes.

GELES

La coagulacin de un sol lifobo o lifilo produce un precipitado que puede ser o no gelatinoso. Sin embargo, si las condiciones son adecuadas, es posible obtener la fase dispersa como una ms o menos rgida conteniendo en ella todo el lquido. El producto bajo esta forma se llama gel y el proceso por el cual se produce se denomina gelificacin. Segn su naturaleza, los geles se preparan generalmente por uno de los tres mtodos siguientes: enfriamiento, dobles descomposicin o mettesis y, cambio de solvente. Los geles de agar-agar, de gelatina y otras sustancias se preparan enfriando una dispersin no muy diluida de ellas, en agua caliente. Al enfriarse el sol, las partculas dispersas muy hidratadas pierden su estabilidad, se aglomeran en masas ms grandes y, ocasionalmente, se acoplan para formar una estructura semirrgida del gel que atrapa todo medio libre. El segundo mtodo se ve ilustrado en la formacin de geles de cido silcico por adicin de un cido a una solucin acuosa de silicato de sodio. El cido silcico as liberado, es altamente gelatinoso debido a la hidratacin y pasa a gel slido ms o menor rpidamente. Finalmente, algunos geles se forman cambiando sbitamente el solvente en el cual esta disuelta una sustancia, por otro en el cual es insoluble. Un ejemplo de este caso, lo ofrece el gel de acetato de calcio. Si a una solucin acuosa de esta sal se aade alcohol, la sal aparece sbitamente como una dispersin coloidal que se transforma despus en un gel conteniendo todo el lquido.

Los geles pueden ser de dos clases, elsticos como el agar-agar y la gelatina, y no elstico como el gel de slice. Un gel elstico completamente deshidratado, es regenerable por adicin de agua; sin embargo, una vez que un no elstico pierde toda la humedad, la adicin de agua no produce nueva gelificacin. Esta diferencia en el comportamiento ante la hidratacin, parece deberse a una diferencia en la estructura de los geles secos. Los geles elsticos parcialmente deshidratados, pueden absorber agua al sumergirse en el solvente. La cantidad de agua absorbida es grande a veces, produciendo una expansin apreciable o hinchazn. Muchos geles, tanto elsticos como inelsticos, experimentan una contraccin de volumen en reposo por exudacin del solvente. Este proceso es llamado sinresis. Asimismo algunos geles, particularmente los de los xidos hidratados y gelatina, se lican fcilmente por agitacin dando un sol que, por reposo, se reinvierte a gel. La transformacin sol-gel es reversible y se conoce generalmente como tixotropa. Tal reversibilidad se observa tambin en geles preparables por enfriamiento, excepto que la licuefaccin se produce por calentamiento y la gelatinizacin al descender la temperatura que es bastante definida y reproducible en este tipo de transformacin.

SOLUCIONES DE MACROMOLCULAS

Mediante reacciones de polimerizacin es posible unir, por enlaces de valencia, un nmero grande de molculas de peso molecular relativamente bajo en una molcula nica, gigante. Tales macromolculas alcanzan cientos o miles de molculas combinadas en una forma ms o menor repetida. As, las molculas de butadieno (M = 54) pueden unirse para formar polibutadieno, de un peso molecular tan alto como 5 o 6 millones. Las molculas de este tipo de alto polmero son generalmente lineales, con pequea seccin transversal y gran longitud. Adems, las molculas son muy flexibles, y adquieren diversas formas: desde esferas, cuando estn completamente dobladas, hasta barras, cuando estn extendidas. Sin embargo, la configuracin ms probable es la de una espiral. Los materiales muy polimerizados como el hule sinttico, el poliestireno, el polietileno, la lucita, el nylon, etc., se preparan por sntesis, pero muchos existen en la naturaleza, como las protenas, los polisacridos, las gomas y resinas de varias clases y el hule natural. Algunos polmeros son cristalinos pero la mayora son amorfos. Asimismo, algunos son solubles en solventes apropiados mientras que otros son prcticamente insolubles. Aparentemente, la longitud de la cadena no es impedimento para la solubilidad, sino su cruzamiento para formar un sistema tridimensional es el origen de los polmeros insolubles o geles.

Los polmeros se disuelven para formar soluciones verdaderas de igual forma que los solutos de menor peso molecular. Tales soluciones se forman espontneamente y son termodinmicamente estables. Adems, un polmero precipitado de una solucin se redisuelve, mientras que con las dispersiones no ocurre as. Sin embargo, debido al gran tamao de las molculas de soluto, las soluciones se comportan como coloides.

PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES MACROMOLECULARES

Las soluciones de altos polmeros se comportan en muchos aspectos como soles lifilos. Sus propiedades fsicas, generalmente, son bastante diferentes de las de los solventes y puede haber una considerable interaccin entre las molculas del polmero y las del medio. Una propiedad destacable, de los mismos, es su viscosidad relativamente alta, sobre todo en soluciones muy concentradas. Adems, estas soluciones en especial las diluidas, presentan flujo no newtoniano, es decir, el coeficiente de viscosidad de una solucin dada no es constante, sino que dependen de las condiciones en que se encuentra. El comportamiento coligativo de las soluciones de altos polmeros es muy similar al descrito en las dispersiones. La nica propiedad medida, generalmente es la presin osmtica. Las soluciones de polmeros tambin dispersan la luz y se sedimentan en ultracentrfugas. Ambos fenmenos se emplean en la determinacin de peso molecular de las macromolculas, y la sedimentacin permite adems, calcular la distribucin de pesos moleculares. Las macromolculas se precipitan desde la solucin por evaporacin del solvente, o por adicin de otro en el que el polmero sea insoluble. En este ltimo caso precipita primero la molcula mayor y luego otras ms ligeras, en orden decreciente de peso molecular. En consecuencia, la adicin controlada de un no solvente a una solucin de un polmero que contiene diferentes pesos moleculares, se usa para separar el polmero en fracciones, cada una de las cuales tiene cierta variacin estrecha de pesos moleculares.

DETERMINACIN DEL PESO MOLECULAR POR OSMOMETRA

Los mtodos empleados ms frecuentemente para determinar los pesos moleculares de los polmeros en solucin son: la presin osmtica, la dispersin de la luz, la viscosidad y la sedimentacin. Como el mtodo de sedimentacin es muy similar al descrito para las dispersiones, aqu solo se describirn los tres primeros. La termodinmica de las soluciones diluidas de altos polmeros predice que, a una temperatura dada, la dependencia de la presin osmtica, , con la concentracin C est dada por:

donde R es la constante gaseosa, M el peso molecular del soluto y A y B son constantes. Por tanto si se grafica /C contra C y se extrapola hasta C = 0, el valor lmite de la ordenada (/C)0 es igual a:

( )

Un tipo comn de osmmetro consta de una cmara pequea de vidrio o acero inoxidable con un tubo capilar en la parte superior y una membrana en la base abierta. Las membranas ms usadas son: la nitrocelulosa desnitrada, o el papel celofn no impermeable al agua. La cmara se llena con la solucin a estudiar, hasta que su nivel aparece en la parte baja del capilar y entonces el solvente se introduce en el tubo mayor conteniendo solvente puro. El nivel de ste se mantiene justo por encima de la membrana. Todo el conjunto se coloca luego en un termostato y se hace la lectura inicial del nivel de la solucin; cuando se ha establecido el equilibrio osmtico se determina el nivel final de solucin. El ascenso de la solucin es una medida de su presin osmtica.

La figura 6 muestra una grfica de /C contra C del poliestireno en tolueno a 25C. viene dado en cm de tolueno, y la concentracin en g/cm 3.

Figura 6. Presiones osmticas de soluciones de poliestireno En tolueno a 25 C.

De las graficas se deduce que (/C)0 vale 1.77 x 102. Para aplicar la ecuacin (16), la presin (/C)0 debe convertirse a atmosferas desde los cm de tolueno; para ello se multiplica (/C)0 por la densidad del tolueno (0.861 a 25C) y se divide por el peso de 76 cm de Hg a 0C (76 x 13.60). Si se da en atmosferas y el volumen en cm3, (/C)0 es entonces:

( )

Y por consiguiente:

Si el polmero contiene molculas de diferente peso, que es el caso general, el valor de M obtenido es el promedio dado por:

En esta ecuacin, ni es el nmero de molculas cuyo peso molecular es Mi y Mn es el peso molecular promedio del polmero.

DETERMINACIN DEL PESO MOLECULAR POR DISPERSIN DE LA LUZ

La determinacin de pesos moleculares de polmeros, por observacin de la intensidad de la luz dispersada, depende de la relacin siguiente, debida a Debye:

En la que C es la concentracin en g/cm3, y A y B son constantes y la turbidez del soluto, segn se define en la ecuacin (3). La cantidad H viene dada por la expresin:

donde n0 = ndice de refraccin del solvente, N es el numero de Avogadro, dn/dC es la variacin del ndice de refraccin de la solucin con la concentracin y 0 es la longitud de onda de la luz empleada en el vaco. Finalmente, M es un peso molecular aparente del soluto, relacionado con el verdadero por medio de la ecuacin:

Las cantidades y son los trminos de correccin necesarios para el tamao y naturaleza de las molculas de soluto. es la correccin por disimetra y la correccin por depolarizacion. Para usar estas ecuaciones, es necesario determinar la turbidez en varias concentraciones diluidas de la concentracin n0, dn/dC, y los factores y , todos ellos a la longitud de onda de la luz empleada. La turbidez se obtiene generalmente de la intensidad de la luz dispersada a 90 o, de aquella que proviene en la direccin del rayo incidente. n0 se mide con refractmetro y dn/dC con refractmetros diferenciales especiales. La correccin se calcula de las medidas de intensidad de la luz dispersada a 45o y 135o respecto al rayo primario y de la relacin de los componentes horizontal y vertical de la luz dispersada por el soluto a 90o respecto al rayo incidente. El procedimiento para obtener M, de estos datos, es el siguiente; primero se calculan las cantidades HC/, se grafica contra C, y se extrapola a C = 0; segn la ecuacin (18) este valor extrapolado es 1/M y, por lo tanto, se obtiene M; ste, junto con los valores de y , en la ecuacin (20), nos da el peso molecular correcto, M. En la figura 7, se muestra una grafica de HC/ contra C para el poliestireno en metil-etil-cetona a 25oC.

Figura 7. HC/ contra C para el poliestireno En metil-cetona a 25 C. Cuando C = 0, esta grafica da 1/M = 1.19 x 10-6 y, por consiguiente, M = 0.84 x 106. Para estas soluciones, = 1.25 y = 0.961. Por lo tanto,

El promedio obtenido para M por dispersin de luz, es diferente del que resulta por presin osmtica y est definido por:

donde M es el peso molecular promedio determinado. En polmeros con una distribucin de pesos moleculares, M > Mn. Slo cuando las especies moleculares son iguales, o cuando la distribucin es muy estrecha, M y Mn son idnticos. Las medidas de dispersin de luz son mucho ms difciles y complicadas, que las de presin osmtica. Sin embargo, el mtodo de dispersin de luz es mucho ms verstil. As, mientras que el mtodo de presin osmtica es aplicable a soluciones con pesos moleculares entre 20,000 y 600,000 el de dispersin de luz se ha usado para determinar pesos moleculares de sustancias que varan desde por ejemplo M = 342 para la sacarosa hasta otras mayores de 5000,000.

DETERMINACIN DEL PESO MOLECULAR POR MEDIO DE LA VISCOSIDAD

La osmometra, la dispersin de la luz y la sedimentacin, son mtodos absolutos empleados para obtener el peso molecular de las macromolculas. Sin embargo, el mtodo de viscosidad es emprico y requiere cierta calibracin, como se ver en seguida. La viscosidad relativa de una solucin r, es la relacin r = / 0, donde es la viscosidad de la solucin y 0 la del solvente puro, ambas a la misma temperatura. Asimismo, la viscosidad especifica sp, est dada por sp = r 1 y la viscosidad intrnseca, [] por:

[ ] [ ]

( (

) )

donde C es la concentracin del soluto, expresada generalmente en g por 100 cm 3 de solucin; ambas expresiones dan el mismo valor []. Por otra parte, se ha demostrado que la viscosidad intrnseca est relacionada con el peso molecular por la expresin:

[ ]donde K y a son constantes para polmero, solvente y temperatura determinados. Por lo tanto, una vez que se conocen K y a para una combinacin especfica polmero solvente, se puede calcular M del valor determinado de []. Para obtener [], se miden las viscosidades de varias soluciones diluidas de polmeros en un solvente y tambin 0 y los datos se grafican como sp /C o como (ln r) / C contra C. La extrapolacin a C = 0 nos da la viscosidad intrnseca. En la figura 8 se muestra dicha grafica para el cloruro de polivinilo en Ciclohexanona. A su vez para obtener K y a, se miden las viscosidades intrnsecas de una serie de muestras fraccionadas del polmero. En seguida se obtienen los pesos moleculares de estas fracciones por dispersin de luz u osmometra. Finalmente se grafica log [] contra log M lo que nos da una lnea recta de pendiente a e interseccin log K. Cuando se sustituye en la ecuacin (24), las viscosidades intrnsecas de los polmeros con pesos moleculares heterogneos, se obtiene un valor de M promedio dependiente del de a. La mayora de stos estn comprendidos entre 0.5 y 1.0. Para a = 1, M es el peso molecular promedio pesado, M. Sin embargo, para a < 1, M queda ente Mn y M pero mucho ms prximo a este ltimo. Por su gran conveniencia, el mtodo de viscosidad se usa muy ampliamente en la caracterizacin de los polmeros.

Figura 8. Graficas sp/C y ln r/C contra C para el cloruro de polivinilo en ciclo hexanona a 25 C

PESOS MOLECULARES DE LOS ELECTROLITOS POLMEROS

Los mtodos antes descritos son aplicables a polmeros no electrolitos, solamente, pues si aquellos son electrolitos, se presentan resultados anmalos, a menos que se tomen las precauciones debidas. Entonces, se hace necesario trabajar en presencia de cantidades apreciables de electrolito neutro aadido y de un pH controlado, para suprimir a veces, el efecto de la carga o reducir la cantidad de ionizacin.

COLOIDES DE ASOCIACIN Cuando se agrega poco a poco oleato de potasio al agua a 50 oC, se disuelve para formar los iones oleico y potsico y la tensin superficial de la solucin disminuye continuamente a partir de la del agua pura. Sin embargo, cuando se ha localizado una concentracin de 0.0035 molar, en oleato, aparece una discontinuidad en la curva de tensin superficial contra concentracin, mantenindose despus constante la tensin superficial alrededor de 30 dinas cm-1. Discontinuidades anlogas para esta concentracin, se observan en la presin osmtica, conductancia, turbidez y volumen especfico de la solucin. Se ha llegado a establecer que la razn de las discontinuidades es una asociacin de los iones oleato en conglomerados denominados micelas. La concentracin de iones a la que aparecen se designa como concentracin crtica de micelacin (cm). Debajo de sta, el oleato existe en solucin con entidades individuales, pero por encima de la ccm se asocian en micelas de tamao suficiente para clasificarse como coloides. El cambio de iones a micelas es reversible, y las micelas se destruyen al diluir la solucin. El oleato de potasio tipifica la conducta de toda una clase de sustancias, conocida como coloides de asociacin, en la cual se incluyen los jabones, sulfatos alqulicos superiores, sulfonatos, sales amnicas, algunos tintes, esteres de glicerina de cadena larga y xidos de polietileno. Algunas de estas sustancias dan aniones que producen micelas, como los jabones, sulfatos y sulfonatos. Otros, como las sales amnicas dan cationes al micelar. Finalmente, las sustancias como los xidos de polietileno no son inicos, y en ellos la molcula entera efecta una micelacin. Estos diversos tipos se conocen como coloides de asociacin aninica, catinica y no inica. La micelacin de un coloide de asociacin tiene lugar a una concentracin definida para cada temperatura, que al incrementar sta hace que se eleve la ccm y si se aumenta lo suficiente se llega a evitar la micelacin, en algunos casos. Por otra parte, la presencia de electrolitos tiene cierta tendencia a hacer descender la ccm.

Los pesos moleculares de algunos coloides de asociacin en la ccm, se han determinado por dispersin luminosa. Los valores encontrados oscilan de 10,000 a 30,000 g mol-1. Comparados con las partculas dispersas y solutos polmeros, las micelas representan agregados bastante pequeos. Los coloides de asociacin resultan de una gran utilidad prctica, a causa de las propiedades que presentan. Muchos coloides aninicos, catinicos y no inicos son unos agentes excelentes de emulsin, detergentes, y estabilizadores de las dispersiones. Otros, son tambin excelentes solubilizadores de muchos tipos de compuestos orgnicos en el agua. Finalmente, se ha encontrado que la micelacin de sustancia es de gran inters en las emulsiones de polmeros, donde las micelas son esenciales para una iniciacin rpida del proceso.

BIBLIOGRAFIA Maron y Prutton, Fundamentos de Fisicoqumica, Editorial Limusa, Mxico, 1984.