07 Coloides 30 03 05

quimica general e inorganica

facultad de farmacia y bioquimica (uba)

1. 1
QUIMICA GENERAL E INORGANICAQUIMICA GENERAL E INORGANICA
Curso 2005 Curso 2005
Clase 7. Marzo 30Clase 7. Marzo 30
Coloides. Coloides.
Soluciones cristaloides y coloidalesSoluciones cristaloides y coloidales

2. 2
ColoidesColoides
n Tamaño de partícula de 50-1000 nm
n Las partículas no se ven al microscopio pero
presentan “efecto Tyndall”
n No pasan las membranas semipermeables
n Las partículas tienen una carga eléctrica, el
potencial de superficie, que contribuye a su
estabilidad
El reconocimiento de los “coloides” comienza con la
diferenciación de las soluciones acuosas en “cristaloides o
verdaderas” y “coloidales”. De acuerdo a Graham (1861):

3. 3
Solución cristaloide “verdadera”:
transparente y sin dispersión de la
luz
90 °
180 °
Solución o dispersión coloidal: efecto Tyndall (A) y/o dispersión
de la luz (opalescencia) (B)
A B

4. 4
Concepto actual de coloidesConcepto actual de coloides
n Tamaño de las partículas: de 10 nm a 10 
n Propiedades ópticas: Las partículas mas
pequeñas presentan “efecto Tyndall”, las medianas
dan dispersiones opalescentes, y las mas grandes se
ven al microscopio.
nPropiedades eléctricas: Las partículas tienen una
carga eléctrica, el potencial de superficie, que es
esencial en la estabilidad de la dispersión.
En las dispersiones (suspensiones) coloidales se diferencia
una “fase dispersa” (coloide o partícula coloidal) y una
“fase dispersante”:

5. 5
Coloides Coloides
n Partículas de sólidos (AuPartículas de sólidos (Au
oo
y AgCl) y AgCl)
n Macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos, Macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos,
polisacáridos, polímeros)polisacáridos, polímeros)
n Agregados moleculares (micelas)Agregados moleculares (micelas)
n Emulsiones (dispersiones W/O y O/W)Emulsiones (dispersiones W/O y O/W)
n Organismos (virus)Organismos (virus)
Los coloides constituyen un grupo heterogéneo (verdadero Los coloides constituyen un grupo heterogéneo (verdadero
zooloógico) con límites imprecisos en cuanto a (a) tamaño zooloógico) con límites imprecisos en cuanto a (a) tamaño
de la partícula, y (b) a la diferenciación entre soluciones de la partícula, y (b) a la diferenciación entre soluciones
verdaderas, soluciones coloidales, suspensiones y verdaderas, soluciones coloidales, suspensiones y
emulsiones. Los coloides incluyen:emulsiones. Los coloides incluyen:

6. 6
Molécula
soluto
Molécula
solvente
Solución verdadera o cristaloide

7. 7
Fase dispersa
Fase dispersante
(continua)
Solución coloidal o coloide
El diámetro de las partículas de la fase dispersa es
de 50 a 50000 diámetros de la molécula de agua

8. 8
Tipo Fase dispersa Fase continua ó dispersante
Aerosol sólido sólido gas
Aerosol líquido líquido gas
Espuma gas líquido
Emulsión líquido líquido
Suspensión sólido líquido
Espuma sólida gas sólido
Emulsión sólida líquido sólido
Suspensión sólida sólido sólido



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

9. 9
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
––
+
–
–
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.
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
––
+
–
–
+
+
+
+

10. 10
Las partículas coloidales adquieren su carga Las partículas coloidales adquieren su carga
eléctrica por (a) ionización, o (b) adsorción de eléctrica por (a) ionización, o (b) adsorción de
ionesiones
n Adsorción de iones: Au
o
, AgCl,
emulsiones O/W (adsorben ácidos
grasos y tensioactivos en la interfase).
nIonización: geles, proteínas, acidos
nucleicos, polisacáridos, micelas.

11. 11
Modelos de la doble capa eléctrica:Modelos de la doble capa eléctrica:
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
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–
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+-
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--
+
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+
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–
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–
–
–
–
-
-
-
+
+
-
-
-
+
Helmholtz Gouy-Chapman Stern
(1879) (1904) (1924)

12. 12

13. 13
El potencial de doble capa de los coloides
nEl tratamiento matemático del potencial de doble El tratamiento matemático del potencial de doble
capa es similar al de un condensador eléctrico de capa es similar al de un condensador eléctrico de
placas paralelasplacas paralelas
nEl potencial de doble capa también se conoce como El potencial de doble capa también se conoce como
potencial zeta y expresa la movilidad electroforética potencial zeta y expresa la movilidad electroforética
de los coloidesde los coloides
 = 4 = 4  d / e D d / e D
potencial zeta; d: distancia recorrida; e: potencial zeta; d: distancia recorrida; e:
potencial aplicado; D: constante dieléctrica del potencial aplicado; D: constante dieléctrica del
medio)medio)
nLos valores del potencial zeta son del rango de 10 a Los valores del potencial zeta son del rango de 10 a
75 mV75 mV

14. 14

Movilidad electroforética de partículas
coloidales
Coloides 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

15. 15
Efecto de los electrolitos sobre la estabilidad
de los coloides
n El efecto es claramente bifásico: El efecto es claramente bifásico:
n (a) a bajas concentraciones, favorecen la (a) a bajas concentraciones, favorecen la
estabilidad y el establecimiento de un potencial estabilidad y el establecimiento de un potencial
zeta.zeta.
n (b) a altas concentraciones, las cargas iónicas (b) a altas concentraciones, las cargas iónicas
apantallan la repulsión eléctrica entre las partículas apantallan la repulsión eléctrica entre las partículas
coloidalescoloidales
n Bajas concentraciones = 10 mM a 0.15 M; altas
concentraciones 0.1 a 3 M, según los sistemas
coloidales (“salting in” y “salting out”).

16. 16
Interés farmacéutico de las Interés farmacéutico de las
soluciones/suspensiones coloidalessoluciones/suspensiones coloidales
nSoluciones de macromoléculas (proteínas, Soluciones de macromoléculas (proteínas,
anticuerpos, antígenos, ácidos nucleicos, anticuerpos, antígenos, ácidos nucleicos,
polisacáridos, polímeros conteniendo drogas) polisacáridos, polímeros conteniendo drogas)
nDrogas que forman coloides micelaresDrogas que forman coloides micelares
nMicelas con componentes farmacológicamente Micelas con componentes farmacológicamente
activosactivos
nLiposomasLiposomas
nEmulsiones O/W para alimentación parenteralEmulsiones O/W para alimentación parenteral
nVirus y bacterias inactivados o atenuados como Virus y bacterias inactivados o atenuados como
vacunasvacunas

17. 17
• A baja concentración (50-200 M) producen una
marcada disminución de la tensión superficial.
Formación de Micelas
• A mayor concentración (1-5 mM) forman en la solución
estructuras relativamente estables, llamadas micelas.
Agentes Tensioactivos o Surfactantes
Las micelas son estables cinéticamente e
inestables termodinamicamente.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
--

18. 18
Es la concentración del tensioactivo en la que las moléculas
individuales se agregan para formar micelas.
Formación de Micelas
Concentración micelar crítica (cmc)

Turbidez

Concentración
CMC
Propiedad


19. 19
Micelas e interés farmacéutico
n Las micelas poseen un medio interior
hidrofóbico
n Las micelas secuestran moléculas
hidrofóbicas (con acción farmacológica)
en el interior de la micela.
n Drogas, que son moléculas anfipáticas grandes ( )
en solución forman agrupamientos moleculares (micelas
o microemulsiones).
La formulación como
microemulsión para la
ciclosporina (CP) tiene mejor
biodisponibilidad.
[CP]
plasma
tiempo
CP - suspensión
CP - microemulsión

20. 20
Micelas de interés fisiológico
Las micelas digestivas (A) y las lipoproteínas (B) son
micelas fisiológicas
ácidos grasos
sales biliares
triglicéridos
A
B
fosfolípidos
colesterol (C)
ésteres de C
triglicéridos
apoproteína

21. 21
La lipoproteína plasmática de baja
densidad (LDL)

22. 22
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.

23. 23
Esquema de una crema semisólida preparada con alcohol
cetoesteárico, agua y un surfactante iónico, formando una emulsión
w/o/w (w
1
es el agua dispersante (bulk water); o es la bicapa lamelar; y
w
2
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.