Dispersiones coloidales y cómo medir su estabilidad

Una dispersión coloidal se compone de partículas sólidas, líquidas o gaseosas dispersas en una fase continua (sólida, líquida o gaseosa). El término "coloidal" se refiere a partículas con al menos una dimensión que oscila entre 1 nm y 1 µm. Las dispersiones coloidales más habituales son las dispersiones sólido-líquido (suspensiones), líquido-líquido (emulsiones), gas-líquido (espumas) y sólido-gas (aerosoles).

Este tipo de dispersiones son sistemas termodinámicamente inestables por naturaleza, ya que tienden a minimizar la energía superficial. Por lo tanto, la estabilidad de un sistema coloidal está ligada de manera inevitable a la noción del tiempo, definida por el proceso, el uso y la aplicación.

Análisis del tamaño de las partículas - Resumen de productos

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Estabilidad de las dispersiones coloidales

Se distinguen dos categorías de estabilidad: estabilidad coloidal y estabilidad gravitatoria.

1. La estabilidad coloidal está relacionada con el cambio en el tamaño de las partículas (p. ej., acumulación o aglomeración). Si las partículas no están sujetas a variaciones de tamaño, la dispersión se considera coloidalmente estable. Por lo tanto, la estabilidad coloidal depende de varios tipos de interacciones, como:

Interacciones de Van der Walls y electrostáticas (teoría clásica de Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek o DLVO)
Interacciones estéricas (p. ej., adsorción de polímeros)
Efecto hidrófobo

2. La estabilidad gravitatoria se refiere a la capacidad de las partículas para resistir la migración (p. ej., sedimentación o cremado) y depende principalmente de las propiedades reológicas de la dispersión coloidal como la viscosidad y la densidad de la fase continua, el tamaño y la densidad de las partículas. En el caso de partículas coloidales diluidas en un fluido newtoniano, este fenómeno de migración se puede describir con la ley de Stokes.

A veces, la sedimentación se considera erróneamente como una inestabilidad coloidal.

Por ejemplo, una dispersión de partículas en un disolvente puede ser coloidalmente estable (sin variaciones en el tamaño de las partículas), pero inestable en términos gravitatorios (las partículas se sedimentan por haber una densidad diferente a la del disolvente).

Cabe destacar que la desestabilización de la dispersión coloidal puede provocar inestabilidad gravitatoria (las partículas más grandes empiezan a sedimentarse rápidamente).

¿Cómo medir la estabilidad de la dispersión coloidal?

La dispersión de luz electroforética (ELS) es una técnica común utilizada para evaluar el potencial de una dispersión para permanecer estable. La ELS permite medir el potencial zeta de una dispersión, lo que proporciona información sobre las interacciones electrostáticas y, por extrapolación, su tendencia a aglomerarse. El potencial zeta es un indicador fiable de la estabilidad de la dispersión, pero varios parámetros, como los efectos estéricos, la sedimentación o los efectos hidrófobos, también tendrán una gran influencia. Por consiguiente, basarse en los valores del potencial zeta sólo puede conducir a falsas interpretaciones de la estabilidad, por ejemplo, con nanopartículas metálicas en medios complejos, soles acuosos de sílice y emulsiones de aceite en agua.

La técnica SMLS ofrece sólidas ventajas para la caracterización de fenómenos desestabilizadores. Tanto la estabilidad gravitacional como la coloidal de las dispersiones pueden evaluarse con una manipulación mínima de las muestras. Y lo que es más importante, los resultados se obtienen analizando las formulaciones en sus estados nativos, lo que garantiza la representatividad de los resultados.

En Microtrac, proponemos una gama de dispositivos basados en SMLS, Turbiscan, que proporcionan un análisis cuantitativo de la estabilidad hasta 1.000 veces más rápido que las pruebas convencionales. Si desea más información, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

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