MARCO TEÓRICO

Tanto en la vida cotidiana como en la naturaleza, las sustancias químicas no se

encuentran en forma libre, sino unidas a otra u otras sustancias, con las cuales
forman mezclas o sistemas dispersos.

3.1. Sistemas dispersos

Los sistemas dispersos son mezclas de dos o más sustancias simples o

compuestas en donde hay una fase dispersa o discontinua, que en la mayoría de
casos esta en menor cantidad, y una fase dispersante o continua, que
generalmente interviene en mayor proporción. Estas fases interactúan en menor o
mayor grado según el tipo de sistema disperso que conformen.

En el caso de soluciones, la fase dispersante se llama solvente y la fase dispersa

se llama soluto.

3.2. Importancia de los sistemas dispersos

La gran mayoría de las reacciones inorgánicas y bioquímicas (en animales y

plantas) no sería posible si los reactivos implicados no estuvieran disueltos en
agua.

Los fluidos corporales de los animales son soluciones electrolíticas (soluciones

que contienen iones).

Los iones realizan importantes papeles reguladores en el cuerpo: ayudan a

mantener el fluido adecuado y el balance (o equilibrio) acido-base óptimo. Los
cationes biológicos son el K+, Na+, Ca+2 y Mg+2, y los aniones son el HCO-3, Cl-,
HPO4-2, proteínas, aniones de ácidos orgánicos, etc.

Las medicinas suelen ser soluciones acuosas o alcohólicas de compuestos

fisiológicamente activos.

La mayor parte de la contaminación en la sociedad moderna se describe en

función de desperdicios sólidos y de soluciones tanto acuosas como gaseosas.
Sin embargo, el enorme problema de contaminación del agua por los detergentes
y del aire por partículas (smog químico) pertenece al área de la ciencia coloidal, y
las macropartículas en el aire que son suspensiones.

Los tejidos vivos son de naturaleza coloidal, por lo tanto, para interpretar las
reacciones bioquímicas complejas es necesario conocer la química coloidal. La
tierra de labor o tierra de cultivo, en parte, es materia coloidal. En la industria, la
ciencia coloidal es importante en la fabricación de pinturas, cerámicas, plásticos,
películas fotográficas, colas, tintas cementos, adhesivos, goma, cuero, aderezos
alimenticios, mantequilla, queso, leche, detergente, geles, lubricantes, jabones,
insecticidas, spray, etc. Además, procesos como el blanqueo, la desodorización, el
curtido, la purificación y la flotación de minerales dependen de la adsorción en la
superficie de materia coloidal.

En nuestros hogares también encontramos sistemas dispersos como la leche,

tinta, pintura, vinagre, mantequilla, acero inoxidable, gas doméstico, etc. Al
observarlos alguna vez nos hemos preguntado cómo se han formado o que
sustancias los conforman. Estos nos obliga a conocer las características y
propiedades de los sistemas dispersos, así tendremos mayor visión para
comprenderlos y darles una mejor aplicación o uso.

El aire que respiramos, el agua potable que bebemos, el acero de las

herramientas y maquinarias son soluciones. La pintura, la leche y la niebla son
coloides, mientras que la leche de magnesia y la myllanta son suspensiones.

Algunos ejemplos de sistemas dispersos: el caño esta hecho de bronce, que es

una solución solida de cobre y estaño, el agua potable es una solución liquida,
mientras que la espuma del jabón es un tipo de coloide. La leche de magnesia es
un tipo común de suspensión usado como antiácido y laxante.

3.3. Tipos de Sistemas Dispersos

Las dispersiones se clasifican en tres tipos, en función del tamaño de las

partículas dispersas y de ciertas características particulares.
Algunos ejemplos

a) Agua azucarada a solución acuosa de sacarosa.

b) La neblina o niebla es un coloide formado por partículas de agua líquida

dispersadas en el aire.
 c) El agua turbia es una suspensión.

3.3.1. Suspensiones

Las suspensiones son mezclas heterogéneas (son difásicos) a nivel microscópico

y a simple vista, cuando están en reposo sedimentan, se pueden separar por
filtración, son turbias, sus partículas ordinarias se distinguen a simple vista,
algunos ejemplos de suspensiones como los antiácidos, el agua de horchata, los
antibióticos en suspensión.
 - Características de las suspensiones

 Mayores de 10000 A.
 Partículas de soluto es visible a simple vista.
 Sistema de 2 fases.
 No son transparentes, tienen aspecto nebuloso.
 Presentan movimiento solo por gravedad.
 Sedimentan al dejar en reposo.
 No pasan a través del papel de filtro.
 Al paso de la luz, tienen aspecto nebuloso a opacas, y a menudo son
translúcidas.
 Constituye sistemas heterogéneos – macroheterogéneos.

El jarabe es una suspensión

3.3.2. Coloides

Cualquier sistema en el cual las partículas dispersas son más grandes que las
moléculas pero a la vez son tan pequeñas que no se pueden observar
al microscopio, adquiriendo sistemas intermedios entre disoluciones homogéneas
y las suspensiones heterogéneas, es lo que se conoce como coloide.
Un sistema coloidal es un sistema disperso, donde las partículas dispersas tienen
un tamaño de 1 nm a 1000 nm (o 10 -7 cm a 10-4 cm), la forma de las partículas
pueden ser laminar, fibrilar y corpuscular.

Para la materia en forma de corpúsculos, el diámetro proporciona una media del

tamaño de partícula y para las partículas laminares y fibrilares se necesitan la
longitud, la anchura y el espesor para indicar el tamaño. No obstante, solo es
necesario que una de estas dimensiones este en el intervalo coloidal para
clasificarlo como partícula coloidal.

Las partículas en un sistema coloidal pueden estar constituidas por unos cientos o
miles de moléculas sencillas, o pueden ser incluso una sola molécula gigante
(macromolécula) como por ejemplo almidón, hemoglobina, virus, etc.

En un coloide, las partículas dispersas, debido a ser de mayor tamaño que los
átomos y las moléculas, se distinguen con el microscopio, pero no a simple vista;
por lo tanto, es un sistema heterogéneo (es difásico) a nivel microscópico.

1) Características de los coloides

 El término sol, se aplica cuando la dispersión coloidal de un sólido se da

en un medio dispersante líquido, sólido o gaseoso.
 Las partículas dispersas son tan pequeñas, que no forman una fase que
se puede distinguir claramente, pero a la vez no son suficientemente
pequeñas como para constituir una solución.
 En un sistema coloidal, el soluto se presenta en agregados de algunos
cientos o miles de moléculas, que a simple vista no se puede distinguir
entre una solución coloidal y una solución molecular o iónica.
 La heterogeneidad de un sistema coloidal se pone de manifiesto por
métodos físicos.
 La distinción entre solución y disolución coloidal y entre ésta y
suspensión, se basa fundamentalmente en el tamaño de las partículas
dispersas, no así de su naturaleza, ni constitución.
 Se puede establecer que el diámetro medio de las partículas coloidales,
llamadas micelas, oscila entre 10-9 nm = 10 A y unos 10-6 nm = 10000 A.
 Las micelas pueden estar constituidas por la agrupación de un elevado
número de átomos o de moléculas, o por una sola molécula gigante.
 Los coloides pueden poseer cargas eléctricas, bien porque ya están
cargados ellos mismos o porque han absorbido electrolitos.

2) Tipos de sistemas coloidales

Por su estado físico existen ocho tipos de dispersiones coloidales debido a que la
fase dispersa, así como la dispersante, puede ser un gas, un líquido o un solido.
Las dos fases no pueden ser gaseosas, puesto que en este caso se trataría de
una solución gaseosa.

Algunos ejemplos

a. La mantequilla, el yogur y el queso son sistemas coloidales que

consumimos cotidianamente.

b. La piedra pómez, roca volcánica, es un tipo de coloide clasificado como

espuma sólida y es tan ligera que flota en el agua.
c. En los incendios se liberan grandes cantidades de humo (aerosol solido) y
para extinguir ciertos tipos de incendios se emplea la espuma liquida, que
es un tipo de coloide.

d. El spray es un coloide

3) Propiedades de los coloides

A. Adsorción
Por su tamaño, las partículas coloidales tienen una relación área/masa
extremadamente grande, por ello son excelentes materiales adsorbentes.

En la superficie de las partículas existen fuerzas de Van der Waals e incluso

enlaces interatómicos que el estar insatisfechos pueden atraer y retener átomos,
iones o moléculas de sustancias extrañas. A esta adherencia de sustancias ajenas
en la superficie de una partícula se le llama adsorción. Las sustancias adsorbidas
se mantienen firmemente unidas en capas que suelen tener no más de una o dos
moléculas (o iones) de espesor. Aunque la adsorción es un fenómeno general de
los sólidos, resulta especialmente eficiente en dispersiones coloidales, debido a la
enorme cantidad de área superficie.

B. Efecto Tyndall

Es aquella propiedad óptica que consiste en que un haz luminoso se hace visible
cuando atraviesa un sistema coloidal. Este fenómeno se debe a que las partículas
coloidales dispersan la luz en todas las direcciones haciéndola visible. Los rayos
de luz pueden ser vistos al pasar a través de un bosque, por ejemplo, como
resultado de la dispersión de la luz por las partículas coloidales suspendidas en el
aire del bosque.

Aunque todos los gases y líquidos dispersan la luz, la dispersión por una sustancia
pura o por una solución es muy pequeña, que generalmente no es detectable.
 C. Movimiento browniano

Es aquella propiedad cinética el cual el movimiento desordenado de dichas

partículas coloidales es debido al bombardeo o choque con las moléculas del
medio dispersante, y en los ejemplos citados seria por las moléculas presentes en
el aire (N2, O2, Ar, Cr2, etc).

El movimiento se conoce como movimiento browniano en memoria del botánico

ingles Robert Brown, quien observo por primera vez este movimiento irregular de
partículas en 1827, mientras estudiaba con el microscopio el comportamiento de
los granos de polen suspendidos en agua. El movimiento browniano impide que
las partículas coloidales se asienten o sedimentos.

D. Electroforesis

Consiste en la migración de partículas coloidales cargadas dentro de un campo

eléctrico. Como señalamos oportunamente, las partículas coloidales adsorben
iones en su superficie cargándose positiva o negativamente, aunque todo el
sistema coloidal es eléctricamente neutro, estas partículas viajan hacia los
electrodos (cátodo y ánodo) mediante fuerzas eléctricas de atracción.
 E. Diálisis

Se define como el movimiento de iones y moléculas pequeñas a través de una

membrana porosa, llamada membrana dialítica o dializante, pero no de moléculas
grandes o partículas coloidales. La diálisis no es una propiedad exclusiva de los
coloides, puesto que ciertas soluciones también se pueden dializar, por ejemplo,
los bioquímicos utilizan con frecuencia la diálisis para separar moléculas
proteínicas de iones acuosos.

En los coloides, la diálisis permite purificar el sistema coloidal, puesto que se

eliminan iones y otras moléculas pequeñas consideradas impurezas. Se utilizan
como membranas dialíticas, el celofán y las membranas de origen animal.

4) Clasificación de los coloides

En general, las partículas coloidales, según su afinidad o su repulsión por el medio

dispersor se clasifican como
  Liófilos (que aman al medio dispersor) y
 Liófobos (que odian o rechazan al medio dispersor).

Los colides más importantes son aquellos en los que el medio dispersor es el
agua. Estos coloides se clasifican en hidrofilicos (que aman el agua) y en
hidrofobicos (que rechazan al agua). Como ejemplo de coloide hidrofilico tenemos
la gelatina, donde las proteínas (moléculas gigantes o macromoléculas) son
atraídas por las moléculas de agua mediante fuerzas de London y enlace puente
de hidrogeno.

Los coloides hidrofobicos solo se pueden preparar en agua si se estabilizan de

alguna forma, de lo contrario su falta de afinidad por el agua hace que se separen
de ella. Una forma de estabilizar es mediante la absorción de iones en su
superficie; estos iones adsorbidos interactúan con el agua y estabilizan el coloide,
además la repulsión mutua entre partículas colídales con iones adsorbidos que
tiene la misma carga evita que las partículas choquen y se hagan más grandes

Los coloides hidrofobicos también pueden estabilizarse por la presencia de otras

sustancias cuyas moléculas poseen un grupo hidrófobo y un grupo hidrófilo (por
ejemplo jabón o detergente), estas sustancias se denominan agentes
emulsificantes.

Una emulsión de aceite en agua se puede lograr con un poco de jabón.

Si se añade jabón la emulsión se queda para siempre. Cuando ocurre esto se dice
que la reacción está emulsionada. El aceite actúa como sustancia emulsionante.

3.3.3. Soluciones o disoluciones

Una solución es un sistema químico homogéneo (sistema monofásico), en donde

cualquier parte elemental de su volumen (su parte mínima) posee una
composición química y propiedades idénticas. Resulta de mezclar dos o más
sustancias en proporciones variables.

En una solución, las partículas dispersas (átomos, iones o moléculas) no se

distinguen con el microscopio; por lo tanto es un sistema homogéneo a nivel
microscópico y a simple vista.

1) Los componentes de una solución

a) Soluto (sto), sustancia que se dispersa homogéneamente a nivel

atómico, iónico o molecular y que generalmente interviene en menor
proporción.
b) Disolvente o solvente (ste), medio dispersante, que interviene en
mayor cantidad, generalmente. Si el disolvente es agua, se
llama solución acuosa.

Una solución binaria contiene un soluto y un solvente.

En general, una solución contiene más de un soluto, así:

Las soluciones pueden ser también sólidas, como por ejemplo el acero (C en Fe) y
soluciones gaseosas, como por ejemplo el aire seco (O2, N2, CO2, H2, Ar, etc.) o el
gas doméstico (CH3HS en C3H3).
2) Características de las soluciones

 Partículas de soluto son invisibles al microscopio.

 Sistema de una sola fase.
 Poseen movimiento molecular.
 No sedimentan al dejar en reposo.
 Pasan a través del papel de filtro y membranas como el papel
pergamino.
 No reflejan ni dispersan la luz, no presenta efecto Tyndall.
 Constituye un sistema homogéneo.
 Al hacer pasar un haz de luz a través de la disolución o de un líquido
puro, se hace invisible al observar desde cualquier posición, esto se
debe a que el diámetro medio de las partículas es menor que la longitud
de onda de los rayos.
 Los diámetros de casi todos los iones, los átomos y las moléculas en
solución van desde aproximadamente 0.5 A a alrededor de 3 A (1 A = 10-
8 cm)

 Todas las soluciones líquidas son claras o transparentes.

 Una solución es transparente cuando es atravesado por un rayo de luz,
dirigido a ella.
 3) Tipos de soluciones según su estado físico

TIPO DE ESTADO FISICO ESTADO ORIGINAL

EJEMPLOS
SOLUCION DEL SOLVENTE DEL SOLUTO

NaCl en H2O (salmuera)

Solido
I2 en C2H5OH (alcohol yodado)
CH3COOH en H2O (vinagre)
Liquida Liquido Liquido
C2H5OH en H2O (aguardiente)
CO2 en H2O (agua gasificada)
Gas
O2 en H2O de rio, lago, mar
C en Fe (acero)
Solido Zn en Cu (latón)
Sn en Cu (bronce)
Solida Solido Hg en Ag (amalgama dental)
Liquido
Hg en Au (amalgama de oro)
H2 en Pd (oclusión de H2 en Pd)
Gas
H2 en Pt (oclusión de H2 en Pt)
I2 en aire
Solido
C10H8 (naftalina) en aire
H2O en aire (aire húmedo)
Gaseosa Gas Liquido
Gasolina en aire
CH3HS en C3H8 (gas doméstico)
Gas
O2 en N2 (aire artificial)