INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMAN UNIDAD DE APRENDIZAJE FUNDAMENTOS DE LA QUIMICA APLICADA A LA INGENIERIA PETROLERA UNIDAD TEMATICA II “ESTADOS DE LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES” 2.1.1 GASES ELABORADO POR LOS ALUMNO:
ARANDA LÓPEZ ERICK EMIR DEL JESÚS GARCÍA MANZANAREZ BRIAN DAVID SOLÍS SAMAYOA MANUEL DE JESÚS TRUJILLO MARTÍNEZ HÉCTOR MAURICIO 1PM1 Ingeniería petrolera DOCENTE:
Miércoles 28 de Octubre de 2015
S LE A D OI S L CO NE S IO NE NS O E I RS USP E S SP DI
Y
QUÉ ES UNA EsSUSPENSIÓN una mezcla heterogénea formada por un solido en polvo o por pequeñas partículas no solubles que se dispersan en un medio liquido. Se pueden separar por filtración, son turbias, sus partículas se ven a simple vista Solido en suspensión: Son partículas inmersas en un fluido turbulento que actúa sobre la partícula, contrarrestando la fuerza de gravedad, impidiendo que el solido se deposite en el fondo. También influye la forma de la partícula su densidad y su tamaño
QUÉ ES UN COLOIDE
Es la dispersión de partículas de una sustancia entre un medio dispersor, formado por otra sustancia.
Es la suspensión de partículas diminutas de una sustancia, llamada fase dispersada, en otra llamada continua o medio de dispersión.
Poseen un aspecto lechoso, turbio e incluso trasparente
DISPERSION COLOIDAL Y SUSPENSION Las principales diferencias son: 1.
El tamaño de las partículas de la fase dispersa. En el caso de la suspensión son visibles a nivel macroscópico (1 µm) y los coloides a nivel microscópico (1 nm- 1µm)
2.
Al reposar las fases de una suspensión, se separan , mientras en un coloide no lo hacen
Las partículas de una dispersión coloidal , son tan pequeñas que el choque incesante con las moléculas del medio es suficiente para mantener a las partículas en suspensión Su movimiento al azar bajo la influencia de este bombardeo molecular, es llamado Movimiento Browniano Pero si la fuerza de gravedad aumenta notablemente, la suspensión puede llegar a romperse y las partículas se precipitarían.
EFECTO TYNDALL La manera correcta de diferenciar un coloide de una disolución es examinar su comportamiento frente a la luz. En una disolución el recorrido del haz luminoso no es visible, pero si lo es en una mezcla coloidal. La trayectoria del haz, se hace visible debido a la dispersión de las partículas coloidales
ELECTROFORESIS Es el movimiento de las partículas coloidales a través de un fluido bajo la influencia de un campo eléctrico, fue un método ideado en 1937 por Tiselius.
Utilizado para estudiar las proteínas y diagnosticar enfermedades que producen anormalidades en el suero sanguíneo
Tanto la fase suspendida , o dispersada, como el medio de suspensión, pueden ser solidos líquidos o gaseosos. Aunque un coloide no se define por el tipo de sustancia sino por el tamaño de las partículas (fase dispersada y dispersante)
EJEMPLOS Un aerosol es una dispersión coloidal de un solido en un gas
Un insecticida en spray es una dispersión coloidal de partículas liquidas en un gas
En el caso de una dispersión coloidal de partículas liquidas en otra liquida, se le conoce como emulsión. Tal es el caso de la mayonesa que contiene glóbulos diminutos de aceite en agua
EJEMPLOS Un gel, al igual que la pintura y la gelatina son suspensiones coloidales de partículas solidas en un liquido
DISPERSIONES COLOIDALES
OBTENCION INDUSTRIAL DE COLOIDES En líquidos se obtiene triturando de manera intensiva un sólido o batiendo de la misma manera dos líquidos con un agente humidificante el cual funciona de estabilizador Un estabilizador permite que la grasa de fraccione en pequeños glóbulos que quedan en suspensión
COMO PURIFICAR UNA DISPERSION COLOIDAL No puede ser purificada por filtración debido al tamaño de las partículas, las cuales no atraviesan los poros finos. Pero si puede ser dializada Así las impurezas disueltas se difundirán gradualmente a través de la bolsa, mientras que las partículas coloidales permanecerán aprisionadas dentro de ella Si la diálisis continua, la suspensión se romperá porque su estabilidad depende de las cargas eléctricas (que dependen de los electrolitos disueltos)
CON UN PRECIPITADOR ELECTROESTATICO Desarrollado en 1906, para eliminar las impurezas como el humo, polvo, o vapor suspendido en el aire Proporciona alto voltaje, ioniza las impurezas, carga las partículas en suspensión y como los electrodos tienen una carga opuesta, hace que las partículas se depositen en la superficie.
DE N O CI ES A L LIZ IDA I B O TA OL S C SE S DE ONE Y D RSI A E LID ISP I B D TA ES
S LA
Según la constitución química diferenciamos dos grupos de disoluciones coloidales: Emulsoides Suspensoides
Emulsoides Los
emulsoides son coloides hidrófilos o liófilos, es decir, sus partículas tienen una afinidad fuerte por el disolvente.
Hidrófilos/liófilos Sustancias
de naturaleza orgánica cuyas moléculas están constituidas por la larga cadena hidrocarbonada con un grupo polar en uno de los extremos.
La
tensión superficial de la disolución coloidal es menor que la del disolvente.
La viscosidad es mayor en el emulsoide que en el disolvente puro.
Lo
más importante es que, en los emulsoides la carga eléctrica influye menos en la estabilidad de la disolución.
La
casi totalidad de los coloides biológicos emulsoides de marcada afinidad por el agua.
son
Hidrófilos/liófilos La
hidratación se debe a la atracción mutua de las moléculas de agua y las micelas, las cargas de signo contrario se atraen y finalmente se unen.
Hidrófilos/liófilos Este
fenómeno de fijación de agua por parte de las micelas es llamado gelificación, y puede demostrarse introduciendo un trozo de gelatina en un recipiente con agua, éste comienza a hincharse, absorbiendo agua, y adquiriendo una consistencia blanda.
Suspensoides Los
suspensoides se llaman hidrófobos o liófobos, por la tendencia natural a separarse las partículas del disolvente, o lo que es igual, a separarse las dos fases del sistema heterogéneo.
Hidrófobos/liófobos No
hay diferencias importantes entre la viscosidad de los suspensoides y la del disolvente.
Los suspensoides, una vez precipitados de la disolución difícilmente pueden re disolverse y volver al mismo estado coloidal.
Los suspensoides se mantienen en dispersión por la influencia de sus cargas eléctricas.
Son
menos estables que los coloides hidrófilos.
Presentan el Fenómeno Tyndall-Faraday.
Hidrófobos/liófobos La
estabilización de los suspensoides liófobos se consigue de dos maneras: Mediante Por
los llamados coloides protectores
absorción de iones
Coloides protectores Son
coloides hidrófilos y su acción estabilizadora se debe a la formación de una capa monomolecular que rodea a las gotitas del coloide hidrófobo.
Absorción de iones Al
formarse las partículas coloidales, éstas, adsorben iones, se cargan eléctricamente y entonces las micelas se repelen entre sí, evitando que se unan unas con otras.
En conclusión En
los emulsoides el agente estabilizante que predomina es el grado de hidratación de la partículas.
Los
suspensoides se mantienen en dispersión, ante todo por la influencia de sus cargas eléctricas.
U EM
S NE O I LS
SE TA C E DIR
AS RS E INV
¿Qué es una emulsión? La
emulsión es un proceso que consiste en la mezcla de dos líquidos diferentes que no se puedan mezclar, es decir, que sean inmiscibles entre sí. Uno de los líquidos se encontrará formando la fase, conocida con el nombre de dispersa, que se encontrará constituida por el líquido que será dispersado dentro del otro líquido que conforma la mezcla, el cual será el formador de la fase conocida como, continua, o también, dispersante.
EMULSIONES DE ACEITE EN AGUA O DIRECTA Es aquella cuya fase continua es agua o un electrolito y la fase dispersa un aceite o una mezcla de aceites. Estas se caracterizan porque se comportan de acuerdo con las características del agua (que es la fase continua) puesto que son iónicas, disuelven sales hidrosolubles, tienen un valor de pH, su valor dieléctrico es muy bajo, etc., en una palabra se comportan como electrolitos. Estas emulsiones son modificadas por la adición de sales hidrosolubles o por la presencia de sólidos hidrodispersables como son las gomas, polímeros, arcillas, etc., a los cuales dispersan.
EMULSIONES DE ACEITE EN AGUA O DIRECTA
EMULSIONES DE AGUA EN ACEITE O Es aquella que INVERSA tiene como fase continua aceite y
como fase dispersa agua o electrolitos. Estas emulsiones se comportan en función de su fase continua, es decir como aceites por lo que son fluidos no iónicos de alto valor dieléctrico, disuelven materiales liposolubles como grasas, asfaltos, aceites pesados, etc., pero no disuelven sales hidrosolubles ni dispersan sólidos hidrodispersables como las gomas, polímeros, arcillas, etc.
EMULSIONES DE AGUA EN ACEITE O INVERSA
EMULSIONES MÚLTIPLES
LAS EMULSIONES Y EL CRUDO
L DE N IO AC Z I IL AB NES T S IO E E U LS D S EM RE O CT FA
AS
USOS COMERCIALES
El uso de las emulsiones con fines comerciales para la industria alimentaria se encuentra limitado debido a que son sistemas termodinámicamente inestables, lo cual hace difícil mantener en el tiempo las características buscadas, así como controlar de manera exacta, la liberación del principio activo que se encuentra encapsulado en la emulsión interna.
¿PARA QUE NOS SIRVE?
Para lograr proteger el alimento del medio ambiente en que se encuentre
Prolongar su vida útil
Controlar su liberación
¿QUÉ ES UNA EMULSIÓN ESTABLE? Sistema en el que los glóbulos conservan su carácter inicial y permanecen distribuidas uniformemente durante toda la fase continua.
Estabilización emulsiones
de
las
La estabilización de las emulsiones se genera de tres mecanismos:
Formación de una capa o película fuerte de emulgente alrededor de las gotitas individuales del líquido suspendido.
Existencia o formación de una capa electrostáticamente cargada en la superficie de las gotitas individuales.
Incremento en la viscosidad del medio de dispersión. Al aumentar la viscosidad del dispersante, el movimiento browniano se hace más lento, las posibilidades de las partículas para aglomerarse son menores y por tanto se reduce la probabilidad de sedimentación de las partículas o formación de la crema o nata por flotación.
Factores de la estabilización de las emulsiones Acción
mecánica
Acción
sobre la energía de superficie
Tensión
superficial
ACCIÓN MECÁNICA
Para interpretar una sustancia en otra se precisa de una fuerza exterior que aplica normalmente mediante agitación. Con ello se pretende aumentar la superficie de o de las dos fases de forma que la fase discontinua quede finamente dividida en el seno de la fase continua, formándose un sistemahomógeneo.
ACCIÓN SOBRE LA ENERGÍA DE SUPERFICIE
Las gotas de la emulsión además de estar sometidas a la fuerza de gravedad y a una inercia estática que las separa y hace que dos líquidos inmiscibles estén separados, están sometidas a una energía de superficie. Para que las dos fases se unan hay que vencer esa energía de superficie bien agitando (mecánicamente) o bien tensioactivo (este disminuirá la tensión superficial)
Tensioactivo: Los tensoactivos o tensioactivos (también llamados surfactantes) son sustancias que influyen por medio de la tensión superficial en la superficie de o entre dos fases (p.ej., dos líquidos insolubles uno en otro)
TENSIÓN SUPERFICIAL
Es lo que hay que vencer para que dos líquidos inmiscibles se hagan miscibles. No se mezclan porque hay una repulsión entre ellas al mezclarse por la existencia de una tensión interfacial. Al agitarse pretende aumentar la superficie de o de la fase externa con la fase interna. Esta superficie de o se puede aumentar, bien aumentando la energía o bien disminuyendo la tensión superficial. La tensión superficial se consigue disminuir añadiendo un tensoactivo
Se
denomina craqueo o rotura a la separación de una emulsión en sus fases constituyentes.
Una emulsión también puede demostrar inestabilidad de las siguientes maneras: • Floculación • Inversión de fases • Formación de nata
INNOVACIÓN EN EL DESARROLLO DE EMULSIONES Emulsiones múltiples: Fase dispersa contiene gotitas mas pequeñas que son miscibles con la fase continua
a) O/W/O: Fase acuosa se encuentra entre dos fases oleosas
b) W/O/W: Fases acuosas interna y externa están separadas por una fase oleosas
EQUIPOS
Agitadores
Molinos coloidales
Homogeneizadores
Y por ultimo… En la mayonesa, que contiene una alta proporción de aceite, la dilución de la yema con la clara de huevo o la total sustitución de la yema con clara conduce a la formación de un producto menos viscoso y menos estable que el obtenido solo con yemas de huevo.