Posgrado
  1. Química Física  1.1. Termodinámica  1.1.1. Leyes de la Termodinámica  1.1.2. Entalpía y capacidad calorífica  1.1.3. Entropía y energía libre  1.1.4. Equilibrio de Fase  1.1.5. Termodinámica estadística  1.1.6. Ciclo termodinámico  1.1.7. Fugacidad y actividad  1.2. Química Cuántica  1.2.1. Principios de la mecánica cuántica  1.2.2. Ecuación de Schrödinger  1.2.3. Partícula en una caja  1.2.4. Operadores y valores propios  1.2.5. Orbitales atómicos  1.2.6. Teoría de orbitales moleculares  1.2.7. Teoría de perturbaciones  1.2.8. Teoría del enlace de valencia  1.2.9. Hibridación y enlace químico  1.3. Cinética química  1.3.1. Leyes de velocidad y mecanismos de reacción  1.3.2. Teoría de colisiones  1.3.3. Teoría del estado de transición  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reacciones en cadena y polimerización  1.3.6. Reacciones fotoquímicas  1.4. Mecánica estadística  1.4.1. Función de partición  1.4.2. Funciones de distribución molecular  1.4.3. Distribución de Boltzmann  1.4.4. Estadísticas de Bose–Einstein y Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopía  1.5.1. Espectroscopía Rotacional  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopía Electrónica  1.5.4. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear  1.5.5. Espectrometría de Masas  1.5.6. Espectroscopía Raman  1.5.7. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  1.6. Química de superficies y coloides  1.6.1. Isoterma de absorción  1.6.2. Tensión superficial y mojado  1.6.3. Estabilidad Coloidal  1.6.4. Catalisis  1.6.5. Emulsiones y micelas  1.7. Electroquímica  1.7.1. Ecuación de Nernst  1.7.2. Células electroquímicas  1.7.3. Conductividad y movilidad  1.7.4. Guerra  1.7.5. Celdas de combustible  1.7.6. Electrólisis
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones pericíclicas  2.2. Espectroscopia y determinación estructural  2.2.1. Espectroscopía UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopía de RMN  2.2.4. Espectrometría de Masa  2.2.5. Cristalografía de rayos X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidad y actividad óptica  2.3.2. Análisis estructural  2.3.3. Isomería geométrica  2.3.4. Estereoquímica Dinámica  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.4.2. Reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio  2.4.3. Complejos de metales de transición  2.4.4. Enlace metal-carbono  2.5. Química de polímeros  2.5.1. Mecanismo de polimerización  2.5.2. Características de los Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradable  2.5.4. Polímero conductor  2.5.5. Polímeros supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Diseño y desarrollo de fármacos  2.6.2. Farmacocinética y farmacodinámica  2.6.3. Relaciones estructura-actividad  2.6.4. Acoplamiento molecular y selección de fármacos
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Teoría del campo cristalino  3.1.2. Teoría del campo de ligandos  3.1.3. Serie espectroquímica  3.1.4. Quelación y estabilidad  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalysis por complejos organometálicos  3.2.3. Metalocenos  3.3. Química bioinorgánica  3.3.1. Metaloproteínas y enzimas  3.3.2. El rol de los metales en los sistemas biológicos  3.3.3. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  3.4. Química del estado sólido  3.4.1. Estructuras Cristalinas  3.4.2. Teoría de bandas de los sólidos  3.4.3. Superconductors  3.4.4. Defectos en el cristal  3.5. Lantánidos y Actínidos  3.5.1. Configuración electrónica en lantánidos y actínidos  3.5.2. Química de coordinación de los lantánidos  3.5.3. Propiedades Magnéticas de los Lantánidos
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Resolución  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.2.2. Difracción de rayos X  4.2.3. Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente  4.3. Métodos electroanalíticos  4.3.1. Potenciometría  4.3.2. Voltametría  4.3.3. Colometría  4.4. Espectrometría de masas  4.4.1. Técnica de Ionización  4.4.2. Patrón de Fragmentación  4.5. Chemometría  4.5.1. Análisis multidisciplinario  4.5.2. Aprendizaje Automático en Química
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.1.1. Force fields and energy minimization  5.1.2. Simulación de Monte Carlo en simulaciones de dinámica molecular  5.2. Métodos químicos cuánticos  5.2.1. Teoría de Hartree–Fock  5.2.2. Teoría del funcional de la densidad  5.2.3. Métodos semiempíricos  5.3. Diseño computacional de fármacos  5.3.1. Alineamiento Molecular  5.3.2. Modelado QSAR  5.3.3. Tamizaje Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inhibición  6.2. Metabolismo y Bioenergética  6.2.1. Glicólisis  6.2.2. Ciclo del ácido cítrico  6.2.3. Cadena de transporte de electrones  6.3. Biología Molecular  6.3.1. Replicación y reparación del ADN  6.3.2. La síntesis de proteínas  6.3.3. Regulación Génica  6.4. Bioquímica Estructural  6.4.1. Plegado de proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efecto invernadero  7.1.2. Agotamiento del ozono  7.1.3. Contaminantes del aire y humo  7.2. Química del Agua  7.2.1. pH y dureza del agua  7.2.2. Tratamiento de aguas residuales  7.2.3. Química Acuática  7.3. Química del Suelo  7.3.1. Contaminación por metales pesados  7.3.2. pH del Suelo y Amortiguación  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicología y Seguridad Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Evaluación de Riesgos en Toxicología y Seguridad Química en Química Ambiental  7.4.3. Efectos de los contaminantes en el medio ambiente

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Estabilidad Coloidal


La estabilidad coloidal se refiere a la capacidad de un sistema coloidal para permanecer uniformemente disperso a lo largo del tiempo. Cuando se habla de estabilidad en este contexto, nos referimos a la resistencia a procesos como agregación, sedimentación, cremado y fusión, que pueden llevar a la separación de fases. Las partículas coloidales suelen estar en el rango de 1 a 1000 nanómetros y pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas dispersas en una fase continua.

Comprensión de los sistemas coloidales

Un coloide es una mezcla que consiste en partículas insolubles finamente dispersas de una sustancia suspendida en otra sustancia. Algunos ejemplos incluyen:

  • Leche : Un coloide líquido que consiste en gotas de grasa dispersas en agua.
  • Niebla : Un coloide líquido-gas que consiste en pequeñas gotas de agua dispersas en el aire.
  • Humo : Un coloide sólido-gas cuyas partículas sólidas están dispersas en el aire.

Factores que afectan la estabilidad coloidal

La estabilidad coloidal se ve afectada por una variedad de factores, incluyendo:

  • Fuerzas electrostáticas : Estas son fuerzas repulsivas que surgen debido a las dobles capas eléctricas que rodean a las partículas coloidales. Cuando las partículas tienen la misma carga superficial, se repelen entre sí, lo que contribuye a la estabilidad.
  • Fuerzas de Van der Waals : Estas son fuerzas atractivas que existen entre todas las moléculas. Contribuyen a la agregación de las partículas.
  • Hindrance estática : La presencia de grandes moléculas adsorbidas en la superficie de las partículas coloidales puede prevenir físicamente la agregación al crear una barrera.
  • Fuerzas de hidratación : Las moléculas de agua pueden formar capas de hidratación alrededor de las partículas coloidales, lo cual puede estabilizar el sistema.

Principio de DLVO

La teoría de Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) explica la estabilidad coloidal combinando las fuerzas de repulsión electrostática y atracción de Van der Waals. Según esta teoría, la energía potencial total de interacción entre dos partículas coloidales se da por la suma de las fuerzas atractivas y repulsivas.

    V t = V a + V r

Donde:

  • V t es la energía potencial total.
  • V A es el potencial de atracción de Van der Waals.
  • V R es el potencial de repulsión electrostática.

Curva de energía potencial

    ,
    ,
    | Energía |
    | Libre |
    ,
    ,
    ,
    ,
    +-----------------------> Separación

La curva de energía potencial muestra la interacción de las fuerzas atractivas y repulsivas. El mínimo primario corresponde a la agregación de partículas, mientras que el mínimo secundario aún puede llevar a agregación reversible. El máximo representa una barrera que debe superarse para que las partículas se acerquen.

En términos prácticos, si la repulsión en el pico de la curva es mayor que la energía térmica, las partículas permanecerán en reposo.

Tipos de estabilidad coloidal

Basado en diferentes mecanismos, los coloides pueden ser estabilizados a través de lo siguiente:

  • Estabilidad electrostática : Esto se logra asegurando que las partículas tengan la misma carga, lo que provoca repulsión.
  • Estabilidad estática : la adsorción o el injerto de polímeros en las superficies de las partículas impide un acceso cercano.
  • Estabilidad termodinámica : Esto ocurre cuando hay una disminución en la energía libre debido a las interacciones entre el coloide y los componentes del medio, haciendo que el sistema se vuelva estable.

Diagrama visual de estabilidad electrostática y estérica

    ,
    ,
    , 
    ,
     estabilidad estabilidad

Potencial zeta

El potencial zeta es un indicador clave de la estabilidad coloidal. Es el potencial eléctrico a través del plano de deslizamiento de una partícula que se mueve en una solución. Muestra cuán fuerte se repelerán las partículas entre sí, y por lo tanto, su estabilidad.

Un alto potencial zeta (positivo o negativo) generalmente indica estabilidad, ya que las partículas se repelerán entre sí y resistirán la agregación.

Medida de la estabilidad coloidal

Existen varios métodos para medir la estabilidad de los sistemas coloidales:

  • Dispersión de luz dinámica (DLS) : mide el tamaño de las partículas y la distribución, estima la estabilidad.
  • Dispersión de luz electroforética (ELS) : Se usa para medir el potencial zeta, evaluando las propiedades de carga superficial.
  • Observaciones a lo largo del tiempo : Visualización de sedimentación u otros fenómenos de separación.

Aplicaciones de la estabilidad coloidal

La estabilidad coloidal es importante en una variedad de industrias:

  • Farmacéuticos : Los coloides estables son esenciales para los sistemas de administración de medicamentos.
  • Industria alimentaria : Asegurar la estabilidad de las emulsiones y controlar la textura y longevidad de productos como la mayonesa y las cremas.
  • Cosméticos : Proveer una dispersión consistente en lociones y cremas.

Desafíos y estrategias

Mantener la estabilidad coloidal puede ser un desafío debido a cambios en el entorno, impurezas y fluctuaciones en la concentración. Las estrategias para mejorar la estabilidad incluyen:

  • Ajuste del pH : Alterar el pH para optimizar la repulsión de cargas.
  • Aditivos : Usar surfactantes y polímeros para aumentar la estabilidad estática y electrostática.
  • Control de la fuerza iónica : Modificar la concentración de iones para afectar la repulsión electrostática y la compresión de la doble capa eléctrica.

Conclusión

La estabilidad coloidal es importante en muchas áreas de la ciencia y la industria. Al entender las fuerzas subyacentes, incluidas las fuerzas electrostáticas y de Van der Waals, así como técnicas como la teoría DLVO, los profesionales pueden crear sistemas coloidales estables. Mantener tal estabilidad requiere una comprensión integral de la química física e intervenciones estratégicas para asegurar que los productos y aplicaciones que dependen de sistemas coloidales funcionen de manera efectiva y eficiente.


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