Omitir e ir al contenidoIr a la página de accesibilidadMenú de atajos de teclado
Logo de OpenStax
Química 2ed

11.5 Coloides

Química 2ed11.5 Coloides

Menú
Índice
  1. Prefacio
  2. 1 Ideas esenciales
    1. Introducción
    2. 1.1 La química en su contexto
    3. 1.2 Fases y clasificación de la materia
    4. 1.3 Propiedades físicas y químicas
    5. 1.4 Mediciones
    6. 1.5 Incertidumbre, exactitud y precisión de las mediciones
    7. 1.6 Tratamiento matemático de los resultados de las mediciones
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  3. 2 Átomos, moléculas e iones
    1. Introducción
    2. 2.1 Las primeras ideas de la teoría atómica
    3. 2.2 Evolución de la teoría atómica
    4. 2.3 Estructura atómica y simbolismo
    5. 2.4 Fórmulas químicas
    6. 2.5 La tabla periódica
    7. 2.6 Compuestos iónicos y moleculares
    8. 2.7 Nomenclatura química
    9. Términos clave
    10. Ecuaciones clave
    11. Resumen
    12. Ejercicios
  4. 3 Composición de sustancias y soluciones
    1. Introducción
    2. 3.1 La fórmula de masa y el concepto de mol
    3. 3.2 Determinación de fórmulas empíricas y moleculares
    4. 3.3 Molaridad
    5. 3.4 Otras unidades para las concentraciones de las soluciones
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  5. 4 Estequiometría de las reacciones químicas
    1. Introducción
    2. 4.1 Escritura y balance de ecuaciones químicas
    3. 4.2 Clasificación de las reacciones químicas
    4. 4.3 Estequiometría de la reacción
    5. 4.4 Rendimiento de la reacción
    6. 4.5 Análisis químico cuantitativo
    7. Términos clave
    8. Ecuaciones clave
    9. Resumen
    10. Ejercicios
  6. 5 Termoquímica
    1. Introducción
    2. 5.1 Conceptos básicos de energía
    3. 5.2 Calorimetría
    4. 5.3 Entalpía
    5. Términos clave
    6. Ecuaciones clave
    7. Resumen
    8. Ejercicios
  7. 6 Estructura electrónica y propiedades periódicas de los elementos
    1. Introducción
    2. 6.1 Energía electromagnética
    3. 6.2 El modelo de Bohr
    4. 6.3 Desarrollo de la teoría cuántica
    5. 6.4 Estructura electrónica de los átomos (configuraciones de electrones)
    6. 6.5 Variaciones periódicas de las propiedades de los elementos
    7. Términos clave
    8. Ecuaciones clave
    9. Resumen
    10. Ejercicios
  8. 7 Enlace químico y geometría molecular
    1. Introducción
    2. 7.1 Enlace iónico
    3. 7.2 Enlace covalente
    4. 7.3 Símbolos y estructuras de Lewis
    5. 7.4 Cargas formales y resonancia
    6. 7.5 Fuerza de los enlaces iónicos y covalentes
    7. 7.6 Estructura molecular y polaridad
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  9. 8 Teorías avanzadas del enlace covalente
    1. Introducción
    2. 8.1 Teoría de enlace de valencia
    3. 8.2 Orbitales atómicos híbridos
    4. 8.3 Enlaces múltiples
    5. 8.4 Teoría de los orbitales moleculares
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  10. 9 Gases
    1. Introducción
    2. 9.1 Presión del gas
    3. 9.2 Relaciones entre presión, volumen, cantidad y temperatura: la ley de los gases ideales
    4. 9.3 Estequiometría de sustancias gaseosas, mezclas y reacciones
    5. 9.4 Efusión y difusión de los gases
    6. 9.5 La teoría cinético-molecular
    7. 9.6 Comportamiento no ideal de los gases
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  11. 10 Líquidos y sólidos
    1. Introducción
    2. 10.1 Fuerzas intermoleculares
    3. 10.2 Propiedades de los líquidos
    4. 10.3 Transiciones de fase
    5. 10.4 Diagramas de fase
    6. 10.5 El estado sólido de la materia
    7. 10.6 Estructuras de red en los sólidos cristalinos
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  12. 11 Soluciones y coloides
    1. Introducción
    2. 11.1 El proceso de disolución
    3. 11.2 Electrolitos
    4. 11.3 Solubilidad
    5. 11.4 Propiedades coligativas
    6. 11.5 Coloides
    7. Términos clave
    8. Ecuaciones clave
    9. Resumen
    10. Ejercicios
  13. 12 Cinética
    1. Introducción
    2. 12.1 Tasas de reacciones químicas
    3. 12.2 Factores que afectan las tasas de reacción
    4. 12.3 Leyes de velocidad
    5. 12.4 Leyes de tasas integradas
    6. 12.5 Teoría de colisiones
    7. 12.6 Mecanismos de reacción
    8. 12.7 Catálisis
    9. Términos clave
    10. Ecuaciones clave
    11. Resumen
    12. Ejercicios
  14. 13 Conceptos fundamentales del equilibrio
    1. Introducción
    2. 13.1 Equilibrio químico
    3. 13.2 Constantes de equilibrio
    4. 13.3 Equilibrios cambiantes: el principio de Le Châtelier
    5. 13.4 Cálculos de equilibrio
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  15. 14 Equilibrios ácido-base
    1. Introducción
    2. 14.1 Ácidos y Bases de Brønsted-Lowry
    3. 14.2 pH y pOH
    4. 14.3 Fuerza relativa de los ácidos y las bases
    5. 14.4 Hidrólisis de sales
    6. 14.5 Ácidos polipróticos
    7. 14.6 Tampones
    8. 14.7 Titulaciones ácido-base
    9. Términos clave
    10. Ecuaciones clave
    11. Resumen
    12. Ejercicios
  16. 15 Equilibrios de otras clases de reacción
    1. Introducción
    2. 15.1 Precipitación y disolución
    3. 15.2 Ácidos y Bases de Lewis
    4. 15.3 Equilibrios acoplados
    5. Términos clave
    6. Ecuaciones clave
    7. Resumen
    8. Ejercicios
  17. 16 Termodinámica
    1. Introducción
    2. 16.1 Espontaneidad
    3. 16.2 Entropía
    4. 16.3 La segunda y la tercera ley de la termodinámica
    5. 16.4 Energía libre
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  18. 17 Electroquímica
    1. Introducción
    2. 17.1 Repaso de química redox
    3. 17.2 Celdas galvánicas
    4. 17.3 Potenciales del electrodo y de la celda
    5. 17.4 Potencial, energía libre y equilibrio
    6. 17.5 Baterías y pilas de combustible
    7. 17.6 Corrosión
    8. 17.7 Electrólisis
    9. Términos clave
    10. Ecuaciones clave
    11. Resumen
    12. Ejercicios
  19. 18 Metales representativos, metaloides y no metales
    1. Introducción
    2. 18.1 Periodicidad
    3. 18.2 Incidencia y preparación de los metales representativos
    4. 18.3 Estructura y propiedades generales de los metaloides
    5. 18.4 Estructura y propiedades generales de los no metales
    6. 18.5 Incidencia, preparación y compuestos de hidrógeno
    7. 18.6 Incidencia, preparación y propiedades de los carbonatos
    8. 18.7 Incidencia, preparación y propiedades del nitrógeno
    9. 18.8 Incidencia, preparación y propiedades del fósforo
    10. 18.9 Incidencia, preparación y compuestos del oxígeno
    11. 18.10 Incidencia, preparación y propiedades del azufre
    12. 18.11 Incidencia, preparación y propiedades de los halógenos
    13. 18.12 Incidencia, preparación y propiedades de los gases nobles
    14. Términos clave
    15. Resumen
    16. Ejercicios
  20. 19 Metales de transición y química de coordinación
    1. Introducción
    2. 19.1 Incidencia, preparación y propiedades de los metales de transición y sus compuestos
    3. 19.2 Química de coordinación de los metales de transición
    4. 19.3 Propiedades espectroscópicas y magnéticas de los compuestos de coordinación
    5. Términos clave
    6. Resumen
    7. Ejercicios
  21. 20 Química orgánica
    1. Introducción
    2. 20.1 Hidrocarburos
    3. 20.2 Alcoholes y éteres
    4. 20.3 Aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres
    5. 20.4 Aminas y amidas
    6. Términos clave
    7. Resumen
    8. Ejercicios
  22. 21 Química nuclear
    1. Introducción
    2. 21.1 Estructura y estabilidad nuclear
    3. 21.2 Ecuaciones nucleares
    4. 21.3 Decaimiento radiactivo
    5. 21.4 Transmutación y energía nuclear
    6. 21.5 Usos de los radioisótopos
    7. 21.6 Efectos biológicos de la radiación
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  23. A La tabla periódica
  24. B Matemáticas esenciales
  25. C Unidades y factores de conversión
  26. D Constantes físicas fundamentales
  27. E Propiedades del agua
  28. F Composición de los ácidos y las bases comerciales
  29. G Propiedades termodinámicas estándar de determinadas sustancias
  30. H Constantes de ionización de los ácidos débiles
  31. I Constantes de ionización de las bases débiles
  32. J Productos de solubilidad
  33. K Constantes de formación de iones complejos
  34. L Potenciales de electrodos estándar (media celda)
  35. M Semivida de varios isótopos radiactivos
  36. Clave de respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
    12. Capítulo 12
    13. Capítulo 13
    14. Capítulo 14
    15. Capítulo 15
    16. Capítulo 16
    17. Capítulo 17
    18. Capítulo 18
    19. Capítulo 19
    20. Capítulo 20
    21. Capítulo 21
  37. Índice

Objetivos de aprendizaje

Al final de esta sección, podrá:

  • Describir la composición y las propiedades de las dispersiones coloidales
  • Enumerar y explicar varias aplicaciones tecnológicas de los coloides

Es posible que de niño haya hecho suspensiones como mezclas de barro y agua, harina y agua, o una suspensión de pigmentos sólidos en agua, conocida como témpera. Estas suspensiones son mezclas heterogéneas compuestas por partículas relativamente grandes que son visibles (o que pueden verse con una lupa). Son turbias y las partículas en suspensión se asientan después de la mezcla. Por otro lado, una solución es una mezcla homogénea en la que no se produce sedimentación y en la que las especies disueltas son moléculas o iones. Las soluciones tienen un comportamiento completamente diferente al de las suspensiones. Una solución puede estar coloreada, pero es transparente, las moléculas o los iones son invisibles y no se sedimentan al estancarse. Otra clase de mezclas llamadas coloides (o dispersiones coloidales) presentan propiedades intermedias entre las de las suspensiones y las soluciones (Figura 11.29). Las partículas de un coloide son más grandes que la mayoría de las moléculas simples; sin embargo, las partículas coloidales son lo suficientemente pequeñas como para que no se sedimenten al estancarse.

Esta figura contiene tres fotos y los correspondientes diagramas de partículas. En a, se muestra una foto de un acuario con peces. El diagrama de partículas que aparece debajo muestra 90 pequeñas esferas rojas. En b, se muestra una foto de leche vertida en una taza. El diagrama de partículas correspondiente muestra unas 25 esferas rojas de tamaño medio. En c, se muestra una foto de dos pares de pies con sandalias en el barro. El diagrama de partículas de abajo muestra 10 esferas rojas bastante grandes.
Figura 11.29 (a) Una solución es una mezcla homogénea que parece clara, como el agua salada de este acuario. (b) En un coloide, como la leche, las partículas son mucho más grandes, pero permanecen dispersas y no se asientan. (c) Una suspensión, como el lodo, es una mezcla heterogénea de partículas en suspensión que parece turbia y en la que las partículas pueden asentarse (créditos: foto a: modificación del trabajo de Adam Wimsatt; foto b: modificación del trabajo de Melissa Wiese; foto c: modificación del trabajo de Peter Burgess).

Las partículas de un coloide son lo suficientemente grandes como para dispersar la luz, un fenómeno llamado efecto Tyndall. Esto puede hacer que las mezclas coloidales parezcan turbias u opacas, como los haces de los reflectores que se muestran en la Figura 11.30. Las nubes son mezclas coloidales. Se componen de gotas de agua mucho más grandes que las moléculas, pero lo suficientemente pequeñas como para que no se sedimenten.

Esta es una foto de los haces de los reflectores en el cielo nocturno de una escena de la ciudad.
Figura 11.30 Las trayectorias de los haces de los reflectores se hacen visibles cuando la luz es dispersada por partículas de tamaño coloidal en el aire (niebla, humo, etc.) (créditos: "Bahman"/Wikimedia Commons).

El término "coloide" (de las palabras griegas kolla, que significa "pegamento", y eidos, que significa "similar") fue utilizado por primera vez en 1861 por Thomas Graham para clasificar mezclas como el almidón en agua y la gelatina. Muchas partículas coloidales son agregados de cientos o miles de moléculas, pero otras (como las proteínas y las moléculas de polímeros) están formadas por una sola molécula extremadamente grande. Las moléculas de proteínas y polímeros sintéticos que forman los coloides pueden tener masas moleculares que van desde unos pocos miles hasta muchos millones de unidades de masa atómica.

De forma análoga a la identificación de los componentes de una solución como "soluto" y "solvente", los componentes de un coloide se clasifican de igual manera según sus cantidades relativas. El componente particulado que suele estar presente en una cantidad relativamente menor se denomina fase dispersa y la sustancia o solución en la que se dispersa la partícula se denomina medio de dispersión. Los coloides pueden implicar prácticamente cualquier combinación de estados físicos (gas en líquido, líquido en sólido, sólido en gas, etc.), como ilustran los ejemplos de sistemas coloidales que se dan en la Tabla 11.4.

Ejemplos de sistemas coloidales
Fase dispersa Medio de dispersión Ejemplos comunes Nombre
sólido gas humo, polvo
sólido líquido almidón en agua, algunas tintas, pinturas, leche de magnesia sol
sólido sólido algunas gemas de color, algunas aleaciones
líquido gas nubes, nieblas, brumas, aerosoles aerosol
líquido líquido leche, mayonesa, mantequilla emulsión
líquido sólido jaleas, geles, perlas, ópalos (H2O en SiO2) gel
gas líquido espumas, crema batida, claras de huevo batidas espuma
gas sólido piedra pómez, jabones flotantes
Tabla 11.4

Preparación de sistemas coloidales

Los coloides se preparan produciendo partículas de dimensiones coloidales y distribuyendo estas partículas en un medio de dispersión. Las partículas de tamaño coloidal se forman mediante dos métodos:

  1. Métodos de dispersión: descomponer las partículas más grandes. Por ejemplo, los pigmentos para pintura se producen dispersando partículas grandes mediante la molienda en molinos especiales.
  2. Métodos de condensación: crecimiento a partir de unidades más pequeñas, como moléculas o iones. Por ejemplo, las nubes se forman cuando las moléculas de agua se condensan y forman gotas muy pequeñas.

Algunas sustancias sólidas, al entrar en contacto con el agua, se dispersan de manera espontánea y forman sistemas coloidales. La gelatina, el pegamento, el almidón y la leche en polvo deshidratada se comportan de esta manera. Las partículas ya tienen un tamaño coloidal; el agua simplemente las dispersa. Las partículas de leche en polvo de tamaño coloidal se producen mediante la deshidratación de la leche en aerosol. Algunos atomizadores producen dispersiones coloidales de un líquido en el aire.

Una emulsión se puede preparar agitando o mezclando dos líquidos inmiscibles. Esto rompe un líquido en gotas de tamaño coloidal, que luego se dispersan por el otro líquido. Los vertidos de petróleo en el océano pueden ser difíciles de limpiar, en parte porque la acción de las olas puede hacer que el petróleo y el agua formen una emulsión. Sin embargo, en muchas emulsiones, la fase dispersa tiende a fusionarse, formar grandes gotas y separarse. Por ello, las emulsiones suelen estabilizarse con un agente emulsificante, una sustancia que inhibe la coalescencia del líquido disperso. Por ejemplo, un poco de jabón estabilizará una emulsión de queroseno en agua. La leche es una emulsión de grasa butírica en agua, con la proteína caseína como agente emulsificante. La mayonesa es una emulsión de aceite en vinagre, con componentes de yema de huevo como agentes emulsificantes.

Los métodos de condensación forman partículas coloidales por agregación de moléculas o iones. Si las partículas crecen más allá del rango de tamaño coloidal, se forman gotas o precipitados, y no se produce ningún sistema coloidal. Las nubes se forman cuando las moléculas de agua se agrupan y forman partículas del tamaño de un coloide. Si estas partículas de agua se unen para formar gotas de agua líquida suficientemente grandes o cristales de agua sólida, se asientan en el cielo en forma de lluvia, aguanieve o nieve. Muchos métodos de condensación implican reacciones químicas. Se puede preparar una suspensión coloidal roja de hidróxido de hierro(III) mezclando una solución concentrada de cloruro de hierro(III) con agua caliente:

Fe3+(aq)+3Cl(aq)+6H2O(l)Fe(OH)3(s)+H3O+(aq)+3Cl(aq).Fe3+(aq)+3Cl(aq)+6H2O(l)Fe(OH)3(s)+H3O+(aq)+3Cl(aq).

Un sol de oro coloidal resulta a partir de la reducción de una solución muy diluida de cloruro de oro(III) por un agente reductor como el formaldehído, el cloruro de estaño(II) o el sulfato de hierro(II):

Au3++3eAuAu3++3eAu

Algunos soles de oro preparados en 1857 siguen intactos (las partículas no se han fusionado ni asentado), lo que ilustra la estabilidad a largo plazo de muchos coloides.

Jabones y detergentes

Los pioneros fabricaban el jabón hirviendo las grasas con una solución fuertemente básica obtenida por lixiviación de carbonato de potasio, K2CO3, a partir de cenizas de madera con agua caliente. Las grasas animales contienen poliésteres de ácidos grasos (ácidos carboxílicos de cadena larga). Cuando las grasas animales se tratan con una base como el carbonato de potasio o el hidróxido de sodio, se forma glicerol y sales de ácidos grasos como el palmítico, el oleico y el esteárico. Las sales de los ácidos grasos se llaman jabones. La sal sódica del ácido esteárico, el estearato de sodio, tiene la fórmula C17H35CO2Na y contiene una cadena de hidrocarburo no polar sin carga, la unidad C17H35—, y un grupo carboxilato iónico, la unidad —CO2CO2 (Figura 11.31).

Esta figura muestra una fórmula estructural del jabón conocido como estearato de sodio. Se muestra una cadena de hidrocarburos compuesta por 18 átomos de carbono y 35 átomos de hidrógeno con un extremo iónico con 2 átomos de oxígeno y carga negativa. En el extremo iónico también se muestra un superíndice Na más cargado positivamente.
Figura 11.31 Los jabones contienen un extremo hidrocarbonado no polar (azul) y un extremo iónico (rojo). El extremo iónico es un grupo carboxilato. La longitud del extremo de hidrocarburo puede variar de un jabón a otro.

Los detergentes (sustitutos del jabón) también contienen cadenas de hidrocarburos no polares, C12H25—, y un grupo iónico, como un sulfato—OSO3,OSO3, o un sulfonato—SO3SO3 (Figura 11.32). Los jabones forman compuestos insolubles de calcio y magnesio en el agua dura; los detergentes forman productos solubles en el agua, lo que supone una clara ventaja para los detergentes.

Esta figura muestra la fórmula estructural de un detergente conocido como lauril sulfato de sodio. Se muestra una cadena de hidrocarburos compuesta por 12 átomos de carbono y 25 átomos de hidrógeno con un extremo iónico que incluye un azufre cargado negativamente y cuatro átomos de oxígeno en el extremo iónico de la cadena. En el extremo iónico también se muestra un superíndice Na más cargado positivamente.
Figura 11.32 Los detergentes contienen un extremo hidrocarbonado no polar (azul) y un extremo iónico (rojo). El extremo iónico puede ser un sulfato o un sulfonato. La longitud del extremo de hidrocarburo puede variar de un detergente a otro.

La acción limpiadora de los jabones y detergentes puede explicarse en términos de las estructuras de las moléculas implicadas. El extremo hidrocarbonado (no polar) de una molécula de jabón o detergente se disuelve en sustancias no polares, como el aceite, la grasa o las partículas de suciedad, o es atraído por ellas. El extremo iónico es atraído por el agua (polar), como se ilustra en la Figura 11.33. Como resultado, las moléculas de jabón o detergente se orientan en la interfaz entre las partículas de suciedad y el agua, por lo que actúan como una especie de puente entre dos tipos diferentes de materia, la no polar y la polar. Este tipo de moléculas se denominan anfifílicas, ya que tienen una parte hidrofóbica ("temerosa del agua") y otra hidrofílica ("amante del agua"). Como consecuencia, las partículas de suciedad quedan suspendidas en forma de partículas coloidales y son arrastradas con facilidad.

Esta figura muestra una gota de aceite en la que aproximadamente treinta colas de hidrocarburo están orientadas hacia el centro de la gota con extremos iónicos indicados como pequeñas esferas rojas en la superficie de la gota de aceite. Los cationes disueltos se indican como esferas púrpuras rodeadas por grupos de moléculas de H subíndice 2 subíndice O que se muestran como pequeños grupos de esferas de oxígeno centrales rojas con dos esferas de hidrógeno blancas adheridas.
Figura 11.33 Este corte transversal en forma de diagrama de una gota de aceite emulsionada en agua muestra cómo el jabón o el detergente actúan como emulsionantes.

La química en la vida cotidiana

Derrame de petróleo de Deepwater Horizon

La explosión de la plataforma petrolífera Deepwater Horizon el 20 de abril de 2010 en el Golfo de México, cerca de Mississippi, dio comienzo al mayor vertido de petróleo marino de la historia de la industria petrolífera. En los 87 días siguientes a la explosión, se calcula que se derramaron 4,9 millones de barriles (210 millones de galones) de petróleo del pozo roto, a 5.000 pies bajo la superficie del agua. El pozo se declaró finalmente sellado el 19 de septiembre de 2010.

El petróleo crudo es inmiscible y menos denso que el agua, por lo que el petróleo derramado subió a la superficie del agua. Se utilizaron barreras flotantes, barcos separadores de aceites flotantes y quemas controladas para eliminar el petróleo de la superficie del agua en un intento por proteger las playas y los humedales de la costa del Golfo. Además de la eliminación del petróleo, también se intentó reducir su impacto medioambiental haciéndolo "soluble" (en el sentido amplio del término) y permitiendo así que se diluyera hasta niveles que se espera que sean menos dañinos por el gran volumen de agua del océano. Para ello se utilizaron 1,84 millones de galones del dispersante de petróleo Corexit 9527, la mayoría de los cuales se inyectaron bajo el agua en el lugar de la fuga, y se rociaron pequeñas cantidades sobre el derrame. Corexit 9527 contiene 2-butoxietanol (C6H14O2), una molécula anfifílica cuyos extremos polares y no polares son útiles para emulsionar el petróleo en pequeñas gotas, aumentando el área superficial del petróleo y haciéndolo más disponible para que lo digieran las bacterias marinas (Figura 11.34). Si bien este enfoque evita muchos de los peligros inmediatos que el petróleo a granel supone para los ecosistemas marinos y costeros, introduce la posibilidad de efectos a largo plazo derivados de la introducción de los componentes complejos y posiblemente tóxicos del petróleo en la cadena alimentaria del océano. Varias organizaciones participan en el seguimiento del impacto prolongado de este derrame de petróleo, incluida la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (visite este sitio web para obtener más detalles).

En la figura a, se muestra una imagen de satélite con un recuadro que señala la costa del golfo del sur de los Estados Unidos. En la figura b, se muestra una foto de un avión rociando sobre el agua contaminada con aceite. En la figura c, se muestra una molécula compuesta por 6 átomos de carbono negros, 2 átomos de oxígeno rojos y 14 átomos de hidrógeno blancos.
Figura 11.34 (a) Esta imagen de satélite de la NASA muestra la marea negra del derrame de Deepwater Horizon. (b) Un avión de las Fuerzas Aéreas de los EE. UU. rocía Corexit, un dispersante. (c) Se muestra la estructura molecular del 2-butoxietanol (créditos: a: modificación del trabajo de "NASA, FT2, demis.nl"/Wikimedia Commons; b: modificación del trabajo de "NASA/MODIS Rapid Response Team"/Wikimedia Commons).

Propiedades eléctricas de las partículas coloidales

Las partículas coloidales dispersas suelen estar cargadas eléctricamente. Una partícula coloidal de hidróxido de hierro(III), por ejemplo, no contiene suficientes iones de hidróxido para compensar exactamente las cargas positivas de los iones de hierro(III). Así, cada partícula coloidal individual tiene una carga positiva y la dispersión coloidal está formada por partículas coloidales cargadas y algunos iones de hidróxido libres que mantienen la dispersión eléctricamente neutra. La mayoría de los coloides de hidróxido metálico tienen cargas positivas, mientras que la mayoría de los metales y sulfuros metálicos forman dispersiones con carga negativa. Todas las partículas coloidales de cualquier sistema tienen cargas del mismo signo. Esto ayuda a mantenerlas dispersas porque las partículas que contienen cargas similares se repelen entre sí.

La naturaleza cargada de algunas partículas coloidales puede aprovecharse para eliminarlas de diversas mezclas. Por ejemplo, las partículas que componen el humo suelen estar dispersas coloidalmente y cargadas eléctricamente. Frederick Cottrell, un químico estadounidense, desarrolló un proceso para eliminar estas partículas. Las partículas cargadas son atraídas por electrodos altamente cargados, donde se neutralizan y se depositan como polvo (Figura 11.36). Se trata de uno de los métodos importantes utilizados para limpiar el humo de diversos procesos industriales. El proceso también es importante para la recuperación de productos valiosos a partir del humo y el polvo de combustión de las fundiciones, los hornos y las calderas. También existen filtros de aire electrostáticos similares diseñados para uso doméstico con el fin de mejorar la calidad del aire interior.

Retrato de un químico

Frederick Gardner Cottrell

Esta es una foto de Frederick Cottrell.
Figura 11.35 (a) Frederick Cottrell desarrolló (b) el precipitador electrostático, un dispositivo diseñado para frenar la contaminación atmosférica eliminando las partículas coloidales del aire (créditos b: modificación del trabajo de "SpLot"/Wikimedia Commons).

Nacido en Oakland, California, en 1877, Frederick Cottrell devoraba los libros de texto como si fueran novelas y se graduó de la escuela secundaria a los 16 años. A continuación, ingresó en la Universidad de California (UC), en Berkeley, donde obtuvo una licenciatura en tres años. Ahorró dinero de su salario anual de 1200 dólares como profesor de química en la escuela secundaria de Oakland para financiar sus estudios de química en Berlín con el premio Nobel Jacobus Henricus van 't Hoff, y en Leipzig con Wilhelm Ostwald, otro premio Nobel. Tras obtener su doctorado en química física, regresó a Estados Unidos para enseñar en la Universidad de California en Berkeley. También fue consultor de la empresa DuPont, donde desarrolló el precipitador electrostático, un dispositivo diseñado para frenar la contaminación atmosférica eliminando las partículas coloidales del aire. Cottrell utilizó los ingresos de su invento para fundar una corporación de investigación sin fines de lucro para financiar la investigación científica.

Esta figura muestra un diagrama de un precipitador Cottrell. Una flecha que apunta a una cámara cilíndrica muestra la trayectoria del humo cargado de hollín. En presencia de un alto voltaje de corriente continua y de electrodos puntuales y de placa, las partículas de hollín se eliminan en el fondo de la cámara y el aire libre de hollín sale por la parte superior. Una foto muestra los electrodos de panal de un precipitador electrostático moderno.
Figura 11.36 En un precipitador Cottrell, las partículas cargadas positiva y negativamente son atraídas por electrodos altamente cargados, donde se neutralizan y se depositan en forma de polvo.

Geles

Los postres de gelatina, como Jell-O, son un tipo de coloide (Figura 11.37). La gelatina cuaja al enfriarse porque la mezcla acuosa caliente de gelatina se coagula al enfriarse, lo que produce un cuerpo extremadamente viscoso conocido como gel. Un gel es una dispersión coloidal de una fase líquida en una fase sólida. Parece que las fibras del medio de dispersión forman una red tridimensional compleja, cuyos intersticios están llenos del medio líquido o de una solución diluida del medio de dispersión.

En esta figura, se muestra un gran modelo molecular de gelatina con átomos de carbono negros, átomos de oxígeno rojos, átomos de hidrógeno blancos y átomos de nitrógeno azules. Se muestra una foto del postre de gelatina cortado en rectángulos de colores.
Figura 11.37 Los postres de gelatina son coloides en los que una solución acuosa de edulcorantes y sabores se dispersa a través de un medio de proteínas sólidas (créditos de la foto: modificación del trabajo de Steven Depolo).

La pectina, un hidrato de carbono procedente de los zumos de frutas, es una sustancia gelificante importante en la elaboración de la gelatina. El gel de sílice, una dispersión coloidal de dióxido de silicio hidratado, se forma cuando se añade ácido clorhídrico diluido a una solución diluida de silicato de sodio. El calor enlatado es un gel inflamable que se fabrica mezclando alcohol y una solución acuosa saturada de acetato de calcio.

Cita/Atribución

¿Desea citar, compartir o modificar este libro? Este libro utiliza la Creative Commons Attribution License y debe atribuir a OpenStax.

Información de atribución
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato impreso, debe incluir en cada página física la siguiente atribución:
    Acceso gratis en https://openstax.org/books/qu%C3%ADmica-2ed/pages/1-introduccion
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato digital, debe incluir en cada vista de la página digital la siguiente atribución:
    Acceso gratuito en https://openstax.org/books/qu%C3%ADmica-2ed/pages/1-introduccion
Información sobre citas

© 19 may. 2022 OpenStax. El contenido de los libros de texto que produce OpenStax tiene una licencia de Creative Commons Attribution License . El nombre de OpenStax, el logotipo de OpenStax, las portadas de libros de OpenStax, el nombre de OpenStax CNX y el logotipo de OpenStax CNX no están sujetos a la licencia de Creative Commons y no se pueden reproducir sin el previo y expreso consentimiento por escrito de Rice University.