La floculación puede significar un par de cosas, pero más comúnmente se refiere a la agregación de partículas, el proceso por el cual los coloides suspendidos se agrupan y salen de la suspensión como un flóculo. (Trivia: floc proviene de la palabra latina para “mechón de lana”.)
El estado de la suspensión está determinado por la forma en que las partículas interactúan entre sí. Si la fuerza neta es repulsiva, los coloides permanecen suspendidos; Si la fuerza neta es atractiva, los coloides se agruparán.
Las suspensiones coloides son interesantes porque las partículas individuales son tan pequeñas (y por lo tanto, la relación área / volumen de superficie tan alta) que los efectos de superficie se vuelven dominantes. ¡La principal fuerza atractiva entre las partículas es en realidad las interacciones de van der Waals! Estas son interacciones dipolares inducidas que generalmente se consideran débiles, pero en una partícula con masa minúscula y área de superficie alta, son bastante efectivas.
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El principal contribuyente a la repulsión es la repulsión electrostática de la carga superficial. Las partículas están sujetas a una fuerza repulsiva proporcional a la magnitud de la carga e inversamente al cuadrado de la distancia.
Si representa gráficamente la fuerza repulsiva total frente a la distancia entre partículas, se verá como la suma de estos dos:
Si sus partículas comienzan en una suspensión coloide, probablemente permanecerán suspendidas porque les cuesta energía acercarse (subir la colina desde la derecha) y pasar la barrera de energía.
Podrías cambiar las cosas sobre tus partículas que alteran las fuerzas aquí. Por ejemplo, en el impedimento estérico, la partícula muestra grupos grandes y voluminosos en su superficie que dificultan que las partículas se acerquen demasiado entre sí. Esto aumentaría las fuerzas de repulsión a corta distancia y, por lo tanto, la altura de la barrera de energía.
La floculación ocurre muy comúnmente cuando hay electrolitos presentes. Lo que sucede es que la fuerza repulsiva de una (por ejemplo) partícula cargada negativamente está siendo cancelada por iones positivos en solución que se agrupan alrededor de la superficie de la partícula. Esto se llama blindaje Debye.
Como resultado, tal vez la repulsión se haya debilitado lo suficiente como para que la curva de fuerza resultante se vea más así:
Aquí, las partículas tenderán a caer en el mínimo secundario en lugar de permanecer muy lejos, aumentando las posibilidades de alcanzar una agregación irreversible en el mínimo primario. Cuanto más disminuya la repulsión, mayor será la interacción entre partículas, lo que eventualmente conducirá a la floculación.
En resumen, la estabilidad de una suspensión coloide depende del equilibrio de fuerzas que tienden a agregar o separar partículas, y puede modificarse agregando carga superficial, cadenas estéricas o iones.
Referencias
- Agregación de partículas
- Comprender las dispersiones diluidas de partículas superparamagnéticas bajo campos magnéticos fuertes: una revisión de conceptos, teoría y simulaciones
- Página en rsc.org
