Propiedades adsortivas de las interfases sólidos coloidales-solución acuosa

• Autores: Giacomelli, Carla Eugenia
• Año de publicación: 1997
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: De Pauli, Carlos Primo; Cámara, Osvaldo Raúl; Velazco, Manuel Ignacio; Fidelio, Gerardo Daniel
• Materia: Titanio; Química de superficie; Implantes artificiales; Acido aspártico; Oxido de titanio; Biomateriales; Suspensión Coloidal; Adsorción; Alanina
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 1997.
Fil: Giacomelli, Carla Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica; Argentina.
Fil: Giacomelli, Carla Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.
Cuando una sustancia se disuelve en otra para formar una solución verdadera, las partículas de soluto son de dimensiones moleculares; como máximo, algunas moléculas pueden unirse para formar asociaciones. Los radios de estas moléculas de soluto son del orden de los nanometros o menores; consecuentemente, las moléculas de soluto y solvente son de tamaños comparables y habitualmente se supone que el soluto está uniformemente distribuído en el solvente. Sin embargo, existe un tipo de material cuya unidad dispersa en el solvente es mucho más grande en dimensiones que las moléculas de solvente. Dichos sistemas son las llamadas dispersiones coloidales y pueden aparecer bajo una gran variedad de formas. Si una sustancia A es insoluble en una sustancia B es posible dividir a A en pequeñas partículas que pueden distribuirse más o menos homogéneamente a través de B. En estas condiciones, A es la llamada fase dispersa y B el medio dispersivo. Justamente, la distribución de A en el medio B manteniendo la naturaleza discreta de las partículas A (es decir previniendo la agregación) conforma una considerable parte de la teoría y práctica de la ciencia de los sistemas coloidales. El límite inferior para el tamaño de estas dispersiones es alrededor de 1 nm, partículas menores se hacen finalmente indistinguibles de las soluciones verdaderas. El límite superior está, normalmente, localizado en un radio de 1 im, aunque no hay una distinción clara en el comportamiento de estas partículas y aquéllas un poco mayores que habitualmente se encuentran en emulsiones, en los procesos de separación de minerales o en la ingeniería de cerámicos. Existen, además, moléculas que individualmente son mayores que 1 nm, tales como proteínas, polisacáridos y polímeros sintéticos. Fue, justamente, una sustancia de este tipo (una goma natural) que dio origen al nombre coloides, a partir de la palabra griega ko/la. Estas macromoléculas que se pueden encontrar uniformemente dispersas en un medio fluído forman las soluciones coloidales, aunque el desarrollo de la ciencia de polímeros constituye, en este momento, una disciplina completamente separada. Una tercera categoría de dispersiones coloidales aparece cuando un número determinado de moléculas se unen para formar agregados, tales como las moléculas de jabón que a concentraciones suficientemente altas se asocian para formar micelas. La distinción importante que presentan los sistemas coloidales frente a otros es la gran relación área/volumen que poseen las partículas involucradas, por lo que el área de contacto entre las partículas dispersas y el medio de dispersión es relativamente grande y juega un rol preponderante en determinarlas propiedades del sistema. La importancia del área expuesta de las partículas coloidales puede entenderse claramente si se supone que una partícula cúbica inicialmente de 1 cm de lado comienza a ser subdividida en cubos cada vez más pequeños. Cuando esta partícula cúbica alcanza dimensiones coloidales el área total (área por unidad de volumen del material) expuesta al medio es de varios cientos de metros cuadrados por centímetro cúbico de material, un valor que es 6 6 7 órdenes de magnitud mayor que el área del cubo original. El pequeño tamaño de las partículas coloidales hace que una gran parte de los átomos que la constituyen se encuentren en la superficie, lo que hace que los efectos de los fenómenos superficiales sean de gran relevancia en el comportamiento del sistema global. Por este motivo, el estudio de los sistemas coloidales se ubica entre los dos extremos, el de la física y química de los niveles moleculares, atómicos y subatómicos y el área de estudio del seno de los materiales. Probablemente, debido al creciente interés no sólo académico sino también en el desarrollo tecnológico de estos sistemas a lo largo de los últimos 50 años, la ciencia de los sistemas colidales ha sufrido una revolución. Se ha transformado desde algo más que una colección de observaciones cualitativas de comportamientos macroscópicos a una disciplina con fundamentos teóricos sólidos. Es posible, en estos momentos, utilizar una serie de conceptos que permiten la comprensión de algunos de los extraños e interesantes comportamientos que los sistemas coloidales exhiben. Prácticamente, todas las técnicas y procedimientos teóricos de la tísica y la química moderna han sido y son aplicados al estudio de estos sistemas. La experiencia técnica que surge del estudio de los sistemas coloidales ha sido y es utilizada en muy variadas aplicaciones industriales. Algunas de las aplicaciones más relevantes de los sistemas coloidales se encuentran en la industria del papel, tanto la celulosa como las arcillas que se utilizan para rellenar y dar la adecuada textura son coloides. La tinta utilizada en lapiceras, xerografía o impresiones de alta velocidad, posee propiedades coloidales especiales y adecuadas para sus distintos usos, así como también las distintas variedades de pinturas y cosméticos. Los productos cerámicos utilizados en la construcción de ladrillos están hechos a partir de dispersiones de arcilla en agua y las técnicas coloidales modernas están siendo usadas para desarrollar una nueva variedad de materiales cerámicos, resistentes a las fracturas, para la perforación de rocas, el encendido de automóviles y las prótesis médicas. La ciencia coloidal es importante en la extracción de petróleo y de minerales de depósitos geológicos, en la fabricación de cubiertas de goma, en los aerosoles para productos domésticos y con aplicaciones en agricultura. La mayor parte de la industria de alimentos, referidos al procesamiento, preservación y empaquetamiento, necesita de la química coloidal y las ciencias agropecuarias requieren del conocimiento de las propiedades coloidales de los suelos para optimizar el crecimiento y cuidado de los cultivos. Las técnicas modernas de microcápsulas coloidales permiten controlar la biodisponibilidad de una droga o, en algunos casos, dirigir el efecto a un órgano particular. Las aplicaciones más de rutina de la química coloidal se dan en la preparación de emulsiones y suspensiones que deben ser estables por largos períodos o redispersarse por agitación. Además de la contribución de la química coloidal a la ingeniería, agricultura, biología y medicina, esta ciencia juega un importante rol en reducir los peligrosos efectos del desarrollo tecnológico. Algunos problemas de contaminación ambiental se deben a la presencia no deseada de materiales coloidales y su remoción del aire o de los cursos de agua necesita de la aplicación de técnicas de la química coloidal. Las propiedades adsortivas específica de los coloides pueden ser también utilizadas para remover, concentrar y posiblemente recuperar productos industriales (especialmente iones metálicos) del aire y del agua.
Fil: Giacomelli, Carla Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica; Argentina.
Fil: Giacomelli, Carla Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.