Coloide

La espuma de la cerveza es un sistema coloidal.

En física y química un coloide, sistema coloidal, suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema formado 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.[1] 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.

El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa «que puede pegarse». Este nombre se refiere a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea para agregar o formar coágulos. De ahí viene también la palabra "cola", el fluido pastoso que sirve para pegar. Los coloides también afectan al punto de ebullición del agua y son contaminantes.

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 sistemas coloidales son sistemas no homogéneos en los que las partículas constituyentes de uno o varios de sus componentes (fase dispersa o dispersoide) tienen tamaños comprendidos entre 10 y 2000 Å, mientras que los restantes componentes están constituidos por partículas con tamaño inferior a unos 10 Å (fase dispersante o medio de dispersión).[2]

En algunos casos las partículas son moléculas grandes, como proteínas. En la fase acuosa, una molécula se pliega de tal manera que su parte hidrofílica se encuentra en el exterior, es decir la parte que puede formar interacciones con moléculas de agua a través de fuerzas ión-dipolo o fuerzas puente de hidrógeno se mueven a la parte externa de la molécula. Los coloides pueden tener una determinada viscosidad (la viscosidad es la resistencia interna que presenta un fluido: líquido o gas, al movimiento relativo de sus moléculas).

Tipos de coloide

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). En los coloides liófilos la fase dispersa y el medio dispersante son afines, por lo tanto forman soluciones verdaderas y tienen carácter termodinámicamente estable; en tanto que los coloides liófobos son aquellos donde la fase dispersa y el medio dispersante no son afines, pueden formar dos fases y tienen carácter cinéticamente estable. Una característica fundamental de los coloides liófobos es que no son termodinámicamente estables, como ya se mencionó anteriormente, aunque poseen una estabilidad de tipo cinético que les permite mantenerse en estado disperso durante largos períodos de tiempo. Las partículas coloidales son lo suficientemente pequeñas como para que su comportamiento esté controlado por el movimiento browniano y no por efectos macroscópicos, como las fuerzas gravitatorias. Al agregarles cierta cantidad de electrolito pueden coagular, la cantidad depende de la valencia y la naturaleza del electrolito. Respecto a la clasificación de coloides, cabe destacar también que, si el medio dispersante es agua se denominan «hidrófobos» (repulsión al agua) e «hidrófilos» (atracción al agua).

En la siguiente tabla se recogen los distintos tipos de coloides según el estado de sus fases continua y dispersa:[3]

  Fase dispersa
Gas Líquido Sólido
Fase continua Gas No es posible porque todos los gases son solubles entre sí. Aerosol líquido,

Ejemplos: niebla, bruma

Aerosol sólido,

Ejemplos: humo, polvo en suspensión

Líquido Espuma,

Ejemplos: espuma de afeitado, nata

Emulsión,

Ejemplos: leche, salsa mayonesa, cremas cosméticas

Sol,

Ejemplos: pinturas, tinta china

Sólido Espuma sólida,

Ejemplos: piedra pómez, aerogeles, merengue.

Gel,

Ejemplos: gelatina, gominola, queso

Sol sólido,

Ejemplos: cristal de rubí


En principio, no existe una regla fija que establezca el estado de agregación en el que se tienen que encontrar, tanto la fase dispersa como el medio dispersante. Por lo tanto, son posibles todas las combinaciones imaginables, como se mostró en la tabla anterior.

Actualmente, y debido a sus aplicaciones industriales y biomédicas, el estudio de los coloides ha cobrado una gran importancia dentro de la fisicoquímica y de la física aplicada. Así, numerosos grupos de investigación de todo el mundo se dedican al estudio de las propiedades ópticas, acústicas, de estabilidad y de su comportamiento frente a campos externos. En particular, el comportamiento electrocinético (principalmente las medidas de movilidad electroforética) o la conductividad eléctrica de la suspensión completa.

Por lo general, el estudio de los coloides es experimental, aunque también se realizan grandes esfuerzos en los estudios teóricos, así como en desarrollo de simulaciones informáticas de su comportamiento. En la mayor parte de los fenómenos coloidales, como la conductividad y la movilidad electroforética, estas teorías tan solo reproducen la realidad de manera cualitativa, pero el acuerdo cuantitativo sigue sin ser completamente satisfactorio.

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