Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.1.4. Cromatografía iónica  4.2. Técnicas electroanalíticas  4.2.1. Voltametría y Polarografía  4.2.2. Conductometría y potenciometría  4.2.3. Colometría  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.3.2. Espectroscopía de Fluorescencia  4.3.3. Difracción de rayos X  4.3.4. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  4.4. Quimiometría  4.4.1. Procesamiento de datos y métodos estadísticos  4.4.2. Análisis multidisciplinario  4.4.3. Aprendizaje Automático en Química Analítica
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.2. Métodos de química cuántica  5.3. Diseño de fármacos computacional  5.4. Aprendizaje automático en química  5.5. Dinámica molecular ab initio
  6. Biofísica y Química Medicinal  6.1. Descubrimiento y diseño de fármacos  6.2. Cinética enzimática e inhibición  6.3. Enfoque de biología química  6.4. Interacciones proteína-ligando  6.5. Química bioortogonal
  7. Química de materiales  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerización  7.1.2. Polímeros Funcionales  7.1.3. Polímero Biodegradable  7.1.4. Polímeros conductores y semiconductores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas y nanoestructuras  7.2.2. Nanomateriales basados en carbono  7.2.3. Quantum dots  7.3. Química Energética y Ambiental  7.3.1. Química de Baterías y Pilas de Combustible  7.3.2. Química verde y materiales sostenibles  7.3.3. Fotocatálisis

Doctorado → Química Física → Química de Superficies y Coloides ↓


Estabilidad Coloidal


La estabilidad coloidal es un tema importante en la química de superficies y coloides, y se refiere a la capacidad de los sistemas coloidales para permanecer uniformemente distribuidos sin que las partículas se agregen o sedimenten. Los sistemas coloidales, como los soles, emulsiones y espumas, consisten en partículas insolubles finamente dispersas suspendidas en otra sustancia. La estabilidad de estos coloides es importante en una amplia gama de aplicaciones científicas e industriales, como productos farmacéuticos, producción de alimentos y cosméticos.

Introducción a los coloides

Los coloides son mezclas donde una sustancia está dispersa uniformemente a lo largo de otra sustancia. Las partículas dispersas en un coloide varían en tamaño de 1 a 1000 nanómetros. Estas partículas pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas, mientras que el medio en el que se dispersan también puede estar en uno de estos estados. Por ejemplo, las emulsiones como la leche contienen gotas de grasa líquida dispersas en la fase líquida de agua. Otros ejemplos incluyen aerosoles, espumas, geles y soles.

Leche (Emulsión): Grasa líquida en agua Humo (Aerosol): Partículas sólidas en aire Gelatina (Gel): Líquido en sólido

Fuerzas que afectan la estabilidad coloidal

La estabilidad de los sistemas coloidales se ve afectada por varias fuerzas que actúan sobre las partículas. Estas incluyen:

1. Fuerza de Van der Waals

Las fuerzas de Van der Waals son fuerzas atractivas que ocurren entre moléculas. Estas fuerzas surgen debido a fluctuaciones temporales en la densidad electrónica que inducen dipolos. En los coloides, las fuerzas de Van der Waals hacen que las partículas se atraigan entre sí, lo que puede llevar a la agregación. La fuerza de estas fuerzas depende del tamaño de las partículas y de su distancia.

Atracción de Van der Waals

2. Fuerza electrostática

Las partículas coloidales a menudo llevan cargas eléctricas. El potencial eléctrico alrededor de las partículas cargadas puede actuar como una barrera para la agregación. La doble capa eléctrica, compuesta por una capa rígida y una capa extendida, contribuye a estas fuerzas electrostáticas. Las partículas cargadas se repelen entre sí, manteniendo la estabilidad al prevenir que se aproximen demasiado.

Capa de Stern: Iones fuertemente ligados Capa Difusa: Iones contrarios débilmente asociados

3. Fuerza estática

La inmovilización estática ocurre cuando los polímeros se adhieren a la superficie de las partículas coloidales. Estas cadenas de polímeros forman una barrera física que impide que las partículas se acerquen lo suficiente como para experimentar fuerzas atractivas. Este tipo de inmovilización es especialmente útil en sistemas no acuosos.

Cadena de polímero

Mecanismos de estabilidad

Principio de DLVO

La teoría DLVO, desarrollada por Derjaguin, Landau, Verwey y Overbeek, describe la estabilidad de las dispersiones coloidales considerando el equilibrio entre las fuerzas atractivas de Van der Waals y las fuerzas repulsivas electrostáticas. La teoría predice si las partículas se agregarán en función de la energía potencial como una función de la distancia entre las partículas.

La energía potencial total, V_total, se da por:

V_total = V_atractivo + V_repulsivo

Donde V_atractivo es la energía debida a las fuerzas de Van der Waals y V_repulsivo es la energía debida a las fuerzas electrostáticas. Según esta teoría, la estabilidad de un coloide está determinada por la presencia de una barrera energética. Si la energía cinética de las partículas es menor que esta barrera energética, el sistema permanece estable.

colectado estable

Ley de Stokes y sedimentación

Otro factor que afecta la estabilidad coloidal es la sedimentación debida a la gravedad. La ley de Stokes describe la velocidad de sedimentación de partículas esféricas en un fluido. Según la ley de Stokes, la velocidad terminal v se da por:

v = (2/9) * (r^2 * (ρ_partícula - ρ_fluido) * g) / η

donde r es el radio de la partícula, ρ_partícula y ρ_fluido son las densidades de la partícula y del fluido, g es la aceleración debida a la gravedad, y η es la viscosidad dinámica del fluido. Cuanto más pequeñas sean las partículas en un coloide sedimentable, más lentamente se asientan, y la estabilidad se incrementa a menudo reduciendo el tamaño de las partículas y aumentando la viscosidad del fluido.

Factores que afectan la estabilidad coloidal

Varios factores afectan la estabilidad de un coloide:

pH

El pH de un sistema coloidal afecta la carga en la superficie de las partículas porque afecta los grupos ionizables. Los cambios en el pH pueden neutralizar las cargas y llevar a la inestabilidad. Por ejemplo, las proteínas basadas en aminoácidos en coloides pueden perder estabilidad si el pH se ajusta a su punto isoeléctrico, donde su carga neta es cero.

Temperatura

El aumento de la temperatura puede proporcionar la energía cinética necesaria para superar las fuerzas de repulsión, llevando a la agregación. Además, los cambios de temperatura pueden afectar la solubilidad, viscosidad y tasas de reacción que afectan indirectamente la estabilidad coloidal.

Fuerza iónica

La concentración de iones en el medio afecta el grosor de la doble capa eléctrica. Un aumento en la fuerza iónica comprime la doble capa reduciendo así la repulsión, lo que puede resultar en coagulación o floculación. La leve presencia de ciertos iones multivalentes puede tener efectos desestabilizantes significativos.

Maneras de aumentar la sostenibilidad

Se pueden tomar varias medidas para asegurar la estabilidad de los sistemas coloidales:

Modificación de la superficie

Modificar químicamente la superficie de las partículas coloidales puede mejorar la estabilidad. Recubrir las partículas con surfactantes o agregar funcionalidades para unir polímeros ayuda en la estabilización estérica.

Uso de surfactantes

Se pueden añadir surfactantes para cambiar la carga de las partículas e incrementar la repulsión entre ellas. Esta es una forma común de estabilizar emulsiones y espumas.

Ajuste de pH

Al ajustar el pH para evitar que las partículas alcancen su punto isoeléctrico, lo que maximizaría la carga superficial neta, se puede prevenir la agregación.

Conclusión

La estabilidad coloidal es sutil y está gobernada por un equilibrio entre fuerzas atractivas y repulsivas. Comprender estas fuerzas y factores ambientales juega un papel vital en el diseño y aplicación de sistemas coloidales estables en diversas industrias. Técnicas como la teoría DLVO, el control de la fuerza iónica y la modificación de superficies ofrecen conocimientos para el diseño de nuevos materiales coloidales. La investigación continua y el avance tecnológico en la química coloidal están ampliando las capacidades y aplicaciones de estos fascinantes materiales.


Doctorado → 3.5.3


U
username
0%
completado en Doctorado

← Anterior (3.5.2)
Surfactantes y micelas
Siguiente (3.5.4) →
Nanomateriales e Interfaces

Comentarios 



Estabilidad Coloidal

https://www.chemistryelite.com/phd/3.5.3?ceal=es