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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Campo 1 Departamento de Fisicoquímica Ingeniería Química Fisicoquímica de superficies y sistemas dispersos

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 7 “PREPARACIÓN, DIFUSIÓN Y PURIFICACIÓN DE SISTEMAS DISPERSOS”. Grupo: 1501 B

Equipo: 4

Profesor: Juan José Mendoza Flores Integrantes: Montaño Santos Aylin Peña Solís Luis Charbel Reséndiz Navarrete Sergio Armando Fecha de entrega: 12 de Noviembre de 2018

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 7 “PREPARACIÓN, DIFUSIÓN Y PURIFICACIÓN DE SISTEMAS DISPERSOS”. CONTENIDO Introducción………………………………………………………….……...3 Objetivos……………………………………………………………..………4 Desarrollo experimental……………………………………………………5 Presentación de Resultados………………………………………………6 Análisis de resultados……………………………………………………...6 Conclusión…………………………………………………………………..7 Memoria de Calculo………………………………………………………..7 Bibliografía…………………………………………………………………10

INTRODUCCIÓN En física y química un coloide, sistema coloidal, suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema conformado por dos o más fases, normalmente una fluida (líquido) y otra dispersa en forma de partículas generalmente sólidas muy finas, de diámetro comprendido entre 10-9 y 10-5 m. La fase dispersa es la que se halla en menor proporción. Normalmente la fase continua es líquida, pero pueden encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación de la materia.

Los coloides se diferencian de las suspensiones químicas, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en los coloides no son visibles directamente, son visibles a nivel microscópico (entre 1 nm y 1 µm), y en las suspensiones químicas sí son visibles a nivel macroscópico (mayores de 1 µm). Además, al reposar, las fases de una suspensión química se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión química es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable. Los coloides se clasifican según la magnitud de la atracción entre la fase dispersa y la fase continua o dispersante. Si esta última es líquida, los sistemas coloidales se catalogan como «soles» y se subdividen en «liófobos» (poca atracción entre la fase dispersa y el medio dispersante) y «liófilos» (gran atracción entre la fase dispersa y el medio dispersante). Sistemas coloidales

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Emulsiones: Se llama emulsión a una suspensión coloidal de un líquido en otro inmiscible con él, y puede prepararse agitando una mezcla de los dos líquidos ó, pasando la muestra por un molino coloidal llamado homogenizador. Una emulsión es un sistema donde la fase dispersa y la fase continua son líquidas. Soles: Los soles liófobos son relativamente inestables (o meta estables); a menudo basta una pequeña cantidad de electrólito o una elevación de la temperatura para producir la coagulación y la precipitación de las partículas dispersadas. Geles: La formación de los geles se llama gelación. En general, la transición de sol a gel es un proceso gradual. Espuma: La fase dispersante puede ser líquida o sólida y la fase dispersa un gas.

Propiedades de los coloides 

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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 llamadas de Van der Waals e incluso enlaces inter-atómicos que al 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. Efecto Tyndall: 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. Movimiento browniano: Son ejemplos de este fenómenos los movimientos observados en partículas de polvo que se desplazan libres al azar en un rayo de sol que ingresa a través de una ventana (o una cortina abierta), o partículas de polvo y humo moviéndose en un rayo de luz proveniente del cuarto de proyección de una sala de cine. 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). Electroforesis: Consiste en la migración de partículas coloidales cargadas dentro de un campo eléctrico. Las partículas coloidales absorben 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. 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, en bioquímica se utiliza con frecuencia la diálisis para separar moléculas proteínicas de iones acuosos. OBJETIVOS 

Conocer los métodos de preparación de sistemas coloidales.

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Preparar sistemas coloidales por el método de condensación y por el método de dispersión, así como establecer sus diferencias.

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Analizar de forma cualitativa las diferencias existentes entre una solución de electrolitos y una solución coloidal.

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Conocer los diferentes métodos de purificación de sistemas coloidales y aplicar el método de diálisis.

DESARROLLO EXPERIMENTAL Material

Reactivos

1 Matraz Erlenmeyer (50 mL)

Yoduro de potasio 0.1N

5 Matraces Erlenmeyer (25 mL)

Nitrato de plata 0.1N

3 Pipeta graduadas (10mL)

Cloruro férrico 32%

2 Pipetas volumétricas (1mL)

Solución jabonosa 1%

1 Pipeta volumétrica (5mL)

Gelatina en polvo

2 Vasos de precipitados (150mL)

Benceno

1 Vaso de precipitados (500mL)

Azufre

1 Embudo de boca chica

Etanol

2 Tubos de ensayo corto

Agua destilada

2 Tubos de ensayo (15mL) 1 Vaso de precipitados (50mL) 1 Termómetro 1 Varilla de vidrio 1 Piseta 1 Parrilla 1 Vidrio de reloj

1 Espátula

PREPARACIÓN, DIFUSIÓN Y PURIFICACIÓN DE SISTEMAS DISPERSOS.

Sol. de Yoduro de Plata

Sol. de Fierro (III)

Coloide de Bneceno

Colocar 1mL de KI (0.1N) y diluir a 12.5 mL en un matraz erlenmeyer de 50mL.

Verter en 100mL de agua en ebullicion, 1.6 mL de FeCl3 (32%).

En dos tubos de ensayo colocar 8mL de agua destilada.

Colocar 0.5mL de AgNO3 (0.1N) y diluir a 12.5 mL en otro matraz de 25mL.

Anotar observaciones.

En agitacion constante verter la solucion de AgNO3 sobre la de KI.

Dejar reposar 10 min. Anotar observaciones.

En un tubo agregar 0.5 mL de Benceno y 1 mL de sol. jabonosa.

En el otro agregar 0.5mL de benceno.

Agitar vigorosamente y anotar observaciones.

PREPARACIÓN, DIFUSIÓN Y PURIFICACIÓN DE SISTEMAS DISPERSOS.

Coloide de Azufre

Coloide de gelatina

FeCl3 (32%).

Preparar una solucion saturada de azufre en 10mL de etanol.

Preparar 25mL de sol. de gelatina (4%) en agua en ebullicion.

Tomar un pedaso de tela (manta de cielo), y humedecerla.

Filtrar y tomar 2 mL de la sol.

Vaciar 5mL de la sol. de gelatina en cada uno de los tubos de ensaye.

Vaciar una pequeña cantidad de FeCl3 (32%), en la tela humeda.

Vertir poco a poco, en 20 mL de agua destilada, con agitacion constante.

Dejar enfriar

Anotar observaciones.

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS Sistema coloidal Sol. Yoduro de plata

Sol. Hierro (III)

Coloide de benceno

Coloide de azufre

Coloide de gelatina

FeCl3 (32%)

ANÁLISIS DE RESULTADOS A partir de la sesión experimental, se pudieron clasificar en dos los sistemas dispersos con los que se trabajó basándonos en su método de preparación, estas dos clasificaciones, son la de Agregación, la cual se basa en fenómenos de nucleación y crecimiento, en el cual, se caracteriza, ya que suele ser lenta debido a la formación de núcleos, resultando en pequeñas partículas, dentro de esta clasificación se encuentran: 

Sol de Hierro III: Durante la preparación de este sistema coloidal, al ir agregando FeCl3, el sistema iba cambiando de color, inicialmente se tornó en un amarillo, para posteriormente cambiar aun naranja claro, y oscureció progresivamente hasta llegar a un tono rojizo. Este sistema se puede representar por: 𝐹𝑒𝐶𝑙3 + 3𝐻2𝑂 → 𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 (𝑐𝑜𝑙𝑜𝑖𝑑𝑒) + 3𝐻 + + 3𝐶𝑙 − Este sistema presento una dispersión lio fóbica, ya que se disocia en iones como se puede observar en la ecuación antes mostrada, y al exponerlo a la luz, se podía observar como esta era adsorbida por el sistema, debido a esta característica, se dice que este tipo de sistemas son reacciones de producción de soles, esto se debe primeramente al color característico rojizo del Fe(OH)3.

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Sol de Yoduro de plata: Esta reacción se da por: 𝐴𝑔𝑁𝑂3 + 𝐾𝐼 → 𝐴𝑔𝐼 (𝑐𝑜𝑙𝑜𝑖𝑑𝑒) + 𝐾 + + 3𝐶𝑙 −

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Al igual que el sistema anterior, se considera como una dispersión lio fóbica, se dispersa en iones y debido a su adsorción de luz, viéndose de un color tornasol, en el cual se pudieron observar colores predominantes, como el verde, violeta y gris, según la posición en la que se encontrara el matraz respecto a la luz, por lo que se puede decir que cumplió con la adsorción de luz, y se consideró como un sol metálico. Gelatina: En este tipo de coloide, debido a que la gelatina es una proteína compleja, no es posible encontrar la ecuación que la representa, pero se caracterizó ya que presenta partículas tanto líquidas como sólidas suspendidas en el líquido, no presento coloración, debido a su método de preparación, y la formación de núcleos. Además de que las interacciones presentes en el sistema, son las que forman una cuasi- red cristalina, lo que le da la estructura, pero no la rigidez característica de un sólido ni la de un líquido.

Y Disgregación, en la cual por el contrario de la anterior, consiste en la fractura o rompimiento de partículas grandes, hasta alcanzar el tamaño para considerarse sistema coloidal, durante la experimentación, los sistemas que se consideraron de este tipo son: 

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Coloide de Azufre: Se pulverizo el azufre, el cual en contacto con el agua da una emulsión, de un color tornasol, ligeramente azul transparentoso, la cual es la formación del colide, el cual adsorbió luz. Benceno en agua.: El benceno es considerado un sistema disgregado el cual presento un color transparente el cual, además contenía pequeñas partículas brillantes, y al agitar caían como lluvia, además de que si es comparado con el benceno con solución, este sistema coloidal permitió la dispersión de la luz sin problema alguno. Benceno en solución jabonosa: En este sistema, se pudo apreciar la dispersión de una forma un poco menos clara que en el anterior, debido a que al contener dos tipos de partículas, las del jabón y el benceno, las partículas del sistema coloidal general, son mayores, presentando algunas dificultades/ resistencia al paso de la luz.

Finalmente, cada uno de los sistemas coloidales fueron sometidos a la prueba de Tyndall, en la cual se colocaba una muestra en un tubo de ensayo, para posteriormente, dejar pasar un rayo de luz, el cual en todos los casos atravesó los colores, indicando una dispersión de luz y por lo tanto, la presencia de partículas coloidales, ya que el coloide tiene partículas de un tamaño mucho mayor que la de una solución, por lo que la luz ilumina las pequeñas partículas, haciéndolas visibles. Se debe recalcar, que para esto se debe mover el sistema, ya que en algunos ángulos, la forma y tamaño de las partículas puede afectar, el que la luz se vea dispersa o no, esto debido a que la intensidad de la luz dispersa puede ser un máximo o un mínimo, esto para sistemas mono dispersos, pero a diferencia en

los sistemas poli dispersos en la luz dispersada para una dirección corresponde a máximos para unas partículas y a mínimos para otras, lo que resulta en un cambio de intensidad permaneciendo el color blanco para todos los ángulos de observación, indicando la poca casi nula dispersión de luz, como ocurrió con el sistema de benceno con solución jabonosa. Cabe mencionar que los sistemas coloidales considerados como soles se caracterizan por tener una fase dispersante que puede ser líquida y la fase dispersa un sólido. Y debido a sus colores, se utilizan muy frecuentemente en la industria de pintura. CONCLUSIÓN MEMORIA DE CÁLCULOS BIBLIOGRAFÍA Toral, Maria Teresa, (1973) “Fisicoquímica de superficies y sistemas dispersos”, Ediciones Urmo, España. Maron, Prutton, (1973) “Fundamentos de fisicoquímica”, Limusa Wiley, Distrito Federal.

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