fisicoquimica

Comportamiento de los coloides
Propiedades cinéticas
Las propiedades que estudiaremos en esta sección, a excepción de la ósmosis, se refieren al movimiento de las partículas que componen un coloide. Las llamadas “propiedades cinéticas” de los coloides tienen su origen en los movimientos de las partículas que forman un coloide. Aun y cuando puede parecer muy complejo, o imposible, describir losmovimientos de miles de partículas de tamaño coloidal, es posible obtener una teoría que produce fórmulas sencillas basada en argumentos estadísticos. Las propiedades cinéticas que cubriremos en este curso, serán:
Movimiento browniano
Difusión
Osmosis
Sedimentación
Una característica de las propiedades cinéticas es que, a excepción del movimiento browniano, se pueden usar para determinarpesos moleculares de macromoléculas tales como polímeros sintéticos, proteínas y bandas de ADN.
Movimiento browniano
Alrededor de 1828, el botánico Robert Brown hacía observaciones de granos de polen suspendidos en agua bajo un microscopio. Observó que los granos se movían continuamente y cambiaban la dirección de su movimiento al azar. En un principio se creyó que este movimiento (que se denominó“browniano”) era una propiedad exclusiva de partículas provenientes de seres vivos (tal vez un resabio de la teoría vitalista). Cuando se demostró que lo que importaba era sólo el tamaño de la partícula y no su origen, se tomó como evidencia de la teoría cinética molecular, la cual explicaba el movimiento de las partículas como resultado de colisiones con las moléculas del medio líquido. Elmovimiento browniano se puede describir matemáticamente como un “paseo aleatorio”.
Supongamos que tenemos una masa sólida dentro de un líquido y que esa masa es de dimensiones macroscópicas. Las moléculas de líquido chocan continuamente con el sólido. Como el sólido es muy grande comparado con el tamaño de las moléculas, se presentan dos efectos: (a) el golpe de una sola molécula sobre el sólido tiene unefecto insignificante sobre el movimiento del sólido y, (b) un número muy grande de moléculas golpea simultáneamente al sólido de modo que, si se considera que las moléculas se mueven aleatoriamente, la fuerza resultante sobre la masa sólida es cero, dado que todas las direcciones de colisión son igualmente probables. A medida que reducimos el tamaño de la masa sólida, el efecto de cada moléculaes cada vez mayor y el número de moléculas que chocan con la partícula es menor. Cuando la partícula alcanza tamaño coloidal es lo suficientemente pequeña como para que, en un momento determinado, la fuerza resultante sea diferente de cero, lo cual impulsa a la partícula en la dirección impartida por la fuerza resultante.
Difusión
La difusión es una de las llamadas “propiedades de transporte”.Algunas otras propiedades de transporte son: efusión, conductividad térmica y viscosidad. Estas propiedades se describen como flujos y dado, que las propiedades de transporte son proporcionales al gradiente de alguna propiedad del sistema, hablamos de cómo se transmite una propiedad a través de nuestro sistema termodinámico. En el caso de la difusión, ésta es proporcional a un gradiente deconcentración, por lo cual hablamos de un flujo de masa a lo largo de un gradiente de concentración.
Primera ley de Fick de la difusión
Si existe un gradiente de potencial químico para una misma sustancia a lo largo de una cierta distancia dx, entonces se requiere efectuar un trabajo para mover una partícula. Si definimos al flujo, Jo, como al número de partículas que atraviesan un plano de área A,perpendicular a la dirección del movimiento, en un tiempo (delta)t, tenemos que:
Jo = (1/A)[(No(x)/2) - (No(x+(delta)x)/2)]/[(delta)t]
Jo = (1/A)[(No(x)) - (No(x+(delta)x))]/[2(delta)t]
ahora, para establecer una base que determine el número de partículas que estamos manejando, es conveniente tomar un elemento de volumen de forma cúbica con lados de longitud (delta)x (la distancia recorrida por...