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QUIMICA GENERAL E INORGANICA Curso 2005
Clase 7. Marzo 30
Coloides. Soluciones cristaloides y coloidales
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Coloides
El reconocimiento de los coloides
comienza con la diferenciación de las soluciones
acuosas en cristaloides o verdaderas y
coloidales. De acuerdo a Graham (1861)

• Tamaño de partícula de 50-1000 nm
• Las partículas no se ven al microscopio pero
  presentan efecto Tyndall
• No pasan las membranas semipermeables
• Las partículas tienen una carga eléctrica, el
  potencial de superficie, que contribuye a su
  estabilidad

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Solución cristaloide verdadera transparente y
sin dispersión de la luz
Solución o dispersión coloidal efecto Tyndall
(A) y/o dispersión de la luz (opalescencia) (B)
180
A
B
90
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Concepto actual de coloides
En las dispersiones (suspensiones) coloidales se
diferencia una fase dispersa (coloide o
partícula coloidal) y una fase dispersante

• Tamaño de las partículas de 10 nm a 10 m.
• Propiedades ópticas Las partículas mas pequeñas
  presentan efecto Tyndall, las medianas dan
  dispersiones opalescentes, y las mas grandes se
  ven al microscopio.
• Propiedades eléctricas Las partículas tienen una
  carga eléctrica, el potencial de superficie, que
  es esencial en la estabilidad de la dispersión.

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Coloides
Los coloides constituyen un grupo heterogéneo
(verdadero zooloógico) con límites imprecisos en
cuanto a (a) tamaño de la partícula, y (b) a la
diferenciación entre soluciones verdaderas,
soluciones coloidales, suspensiones y emulsiones.
Los coloides incluyen

• Partículas de sólidos (Auo y AgCl)
• Macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos,
  polisacáridos, polímeros)
• Agregados moleculares (micelas)
• Emulsiones (dispersiones W/O y O/W)
• Organismos (virus)

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Molécula soluto
Molécula solvente
Solución verdadera o cristaloide
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Solución coloidal o coloide
Fase dispersa
Fase dispersante (continua)
El diámetro de las partículas de la fase dispersa
es de 50 a 50000 diámetros de la molécula de agua
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Sistemas dispersos con muy baja afinidad
molecular (sin uniones intermoleculares) entre
fase dispersa y fase dispersante, incluyendo a
los coloides con fase dispersante gaseosa o
líquida
Tipo Fase dispersa Fase continua ó
dispersante Aerosol sólido
sólido gas Aerosol líquido
líquido gas Espuma gas líquido Emulsi
ón líquido líquido Suspensión
sólido líquido Espuma sólida
gas sólido Emulsión sólida
líquido sólido Suspensión sólida
sólido sólido  
 
 
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Las partículas coloidales tienen carga eléctrica
y se encuentran rodeadas de iones con la carga
eléctrica contraria, los contraiones. Se genera
una doble capa eléctrica. Las cargas eléctricas
establecen una repulsión entre las partículas que
las hace estables.


















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Las partículas coloidales adquieren su carga
eléctrica por (a) ionización, o (b) adsorción de
iones

• Adsorción de iones Auo, AgCl, emulsiones O/W
  (adsorben ácidos grasos y tensioactivos en la
  interfase).
• Ionización geles, proteínas, acidos nucleicos,
  polisacáridos, micelas.

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Modelos de la doble capa eléctrica
Helmholtz Gouy-Chapman Stern
(1879) (1904)
(1924)
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(No Transcript)
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El potencial de doble capa de los coloides

• El tratamiento matemático del potencial de doble
  capa es similar al de un condensador eléctrico de
  placas paralelas
• El potencial de doble capa también se conoce como
  potencial zeta y expresa la movilidad
  electroforética de los coloides
• z 4 p d / e D
• (z potencial zeta d distancia recorrida
  e potencial aplicado D constante dieléctrica
  del medio)
• Los valores del potencial zeta son del rango de
  10 a 75 mV

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  Movilidad electroforética de partículas
coloidales Coloides m
(m/s/V/cm)   Vidrio Pyrex (100 nm, pH 4.0) -
2.10 Albúmina de huevo (pH 3.4) 1.25 ADN de
timo (pH 8.5) - 4.85 Vaselina líquida (1
proteína, pH 4.2) 0.97 Eritrocitos de conejo
(pH 7.4) - 0.55 Eritrocitos humanos (pH 7.4) -
1.31
 
 
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Efecto de los electrolitos sobre la estabilidad
de los coloides

• El efecto es claramente bifásico
• (a) a bajas concentraciones, favorecen la
  estabilidad y el establecimiento de un potencial
  zeta.
• (b) a altas concentraciones, las cargas iónicas
  apantallan la repulsión eléctrica entre las
  partículas coloidales
• Bajas concentraciones 10 mM a 0.15 M altas
  concentraciones 0.1 a 3 M, según los sistemas
  coloidales (salting in y salting out).

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Interés farmacéutico de las soluciones/suspensione
s coloidales

• Soluciones de macromoléculas (proteínas,
  anticuerpos, antígenos, ácidos nucleicos,
  polisacáridos, polímeros conteniendo drogas)
• Drogas que forman coloides micelares
• Micelas con componentes farmacológicamente
  activos
• Liposomas
• Emulsiones O/W para alimentación parenteral
• Virus y bacterias inactivados o atenuados como
  vacunas

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Formación de Micelas
Agentes Tensioactivos o Surfactantes

• A baja concentración (50-200 mM) producen una
  marcada disminución de la tensión superficial.

• A mayor concentración (1-5 mM) forman en la
  solución estructuras relativamente estables,
  llamadas micelas.

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Las micelas son estables cinéticamente e
inestables termodinamicamente.
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Formación de Micelas
Concentración micelar crítica (cmc)
Es la concentración del tensioactivo en la que
las moléculas individuales se agregan para formar
micelas.
P
Propiedad
Turbidez
L
g
CMC
Concentración
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Micelas e interés farmacéutico

• Las micelas poseen un medio interior
  hidrofóbico
• Las micelas secuestran moléculas hidrofóbicas
  (con acción farmacológica) en el interior de la
  micela.

• Drogas, que son moléculas anfipáticas grandes (
  ) en solución forman agrupamientos
  moleculares (micelas o microemulsiones).

CP plasma
CP - microemulsión
La formulación como microemulsión para la
ciclosporina (CP) tiene mejor biodisponibilidad.
CP - suspensión
tiempo
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Micelas de interés fisiológico
Las micelas digestivas (A) y las lipoproteínas
(B) son micelas fisiológicas
A
B
fosfolípidos colesterol (C) ésteres de C
triglicéridos apoproteína
ácidos grasos sales biliares
triglicéridos
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La lipoproteína plasmática de baja densidad (LDL)
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Química de coloides

• Interés actual en la química, la física y la
  fisicoquímica de los coloides
• Muy desarrollado por las aplicaciones en la
  industria farmacéutica, cosmética y de la
  alimentación.

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Esquema de una crema semisólida preparada con
alcohol cetoesteárico, agua y un surfactante
iónico, formando una emulsión w/o/w (w1 es el
agua dispersante (bulk water) o es la bicapa
lamelar y w2 es el agua interlamelar. El
surfactante encierra una fase oleosa dispersa en
estructuras de cristal líquido (hidrato
cristalino). La textura de la crema es excelente.