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Física y Química 3.º ESO · Sustancias puras, mezclas y coloides

Coloides: tamaño de partícula y efecto Tyndall

Objetivo: Al terminar, sabrás distinguir disoluciones, coloides y suspensiones por el tamaño de sus partículas y por el efecto Tyndall, y reconocer los tipos de coloides.

Explicación

El tamaño de las partículas decide

Lo que distingue una disolución, un coloide y una suspensión es el tamaño de las partículas dispersas. Como son muy pequeñas, se miden en nanómetros (nm): $1\ \text{nm} = 10^{-9}\ \text{m} \qquad 1\ \mu\text{m} = 1000\ \text{nm} = 10^{-6}\ \text{m}$

	Tamaño aproximado de las partículas	¿Atraviesan un papel de filtro?	¿Sedimentan?	Efecto Tyndall
Disolución	menor de 1 nm	sí	no	no
Coloide	entre 1 nm y 1000 nm (1 µm)	sí	no	sí
Suspensión	mayor de 1000 nm (1 µm)	no (quedan en el filtro)	sí	(son opacas o se ven las partículas)

El efecto Tyndall

Si un haz de luz (un puntero láser o una linterna) atraviesa una disolución, la luz pasa y no se ve el camino del haz dentro del líquido. En un coloide, las partículas son lo bastante grandes como para desviar (dispersar) la luz en todas direcciones, y el haz se ve como una línea luminosa. Esto es el efecto Tyndall, y sirve para distinguir un coloide de una disolución aunque los dos parezcan iguales.

Lo ves en la vida diaria: los faros de un coche en la niebla, los rayos de sol que entran por una ventana cuando hay polvo en el aire o el haz del proyector de clase.

Tipos de coloides

Un coloide tiene una fase dispersa (las partículas) repartida en un medio dispersante:

Tipo	Fase dispersa en medio dispersante	Ejemplos
Aerosol	líquido o sólido en gas	niebla, nubes (líquido); humo (sólido)
Espuma	gas en líquido	nata montada, espuma de afeitar
Emulsión	líquido en líquido	leche, mayonesa
Gel	líquido en sólido	gelatina, gomina
Sol	sólido en líquido	pintura, tinta
Espuma sólida	gas en sólido	piedra pómez, corcho blanco

Puntos clave

Disolución: partículas < 1 nm. Coloide: entre 1 nm y 1 µm. Suspensión: > 1 µm.
1 nm = 10⁻⁹ m; 1 µm = 1000 nm.
Efecto Tyndall: el haz de luz se ve al atravesar un coloide y no al atravesar una disolución.
Las suspensiones sedimentan y se separan por filtración; los coloides no.
Tipos de coloides: aerosol, espuma, emulsión, gel, sol y espuma sólida.

Errores frecuentes

ErrorPensar que el efecto Tyndall consiste en que la luz «no pasa».
Cómo corregirloLa luz sí pasa, pero parte se desvía hacia los lados: por eso se ve el camino del haz dentro del coloide.
ErrorEquivocarse al pasar mm o m a nm.
Cómo corregirloPasa todo a metros y divide entre $10^{-9}$ : $0{,}02\ \text{mm} = 2 \cdot 10^{-5}\ \text{m} = 20\,000\ \text{nm}$ .

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. Un láser y tres vasos experimental
Se preparan tres vasos: A, agua con sal disuelta; B, agua con unas gotas de leche; C, agua con tierra recién removida. Se hace pasar el haz de un puntero láser por un lado de cada vaso, en una habitación a oscuras. Predice qué se verá en cada uno y explícalo. (Precaución: nunca apuntes el láser a los ojos.)

Resolución
- A (agua con sal): el haz atraviesa el vaso y no se ve dentro del líquido; solo el punto en la pared. Es una disolución: las partículas son demasiado pequeñas para desviar la luz.
- B (agua con leche): se ve una línea luminosa dentro del líquido: efecto Tyndall. Es un coloide.
- C (agua con tierra): el líquido está turbio, la luz apenas pasa y con el tiempo la tierra se va al fondo. Es una suspensión.
Ejemplo 2. Clasificar por el tamaño numérico
Clasifica estas mezclas según el tamaño aproximado de sus partículas: a) partículas de 0,3 nm; b) partículas de $2 \cdot 10^{-7}$ m; c) granos de 0,02 mm.

Resolución
Pasamos todo a nanómetros ( $1\ \text{nm} = 10^{-9}\ \text{m}$ ): a) 0,3 nm < 1 nm → **disolución**. b) $2 \cdot 10^{-7}\ \text{m} = \dfrac{2 \cdot 10^{-7}}{10^{-9}}\ \text{nm} = 200\ \text{nm}$ ; entre 1 y 1000 nm → **coloide**. c) $0{,}02\ \text{mm} = 2 \cdot 10^{-5}\ \text{m} = 20\,000\ \text{nm}$ > 1000 nm → suspensión.

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Media
Clasifica en disolución, coloide o suspensión según el tamaño de partícula: a) $5 \cdot 10^{-10}$ m; b) 0,0005 mm; c) 0,1 mm.

Ver solución
a) Disolución. b) Coloide. c) Suspensión.
a) $5 \cdot 10^{-10}\ \text{m} = 0{,}5\ \text{nm}$ < 1 nm → disolución. b) $0{,}0005\ \text{mm} = 5 \cdot 10^{-7}\ \text{m} = 500\ \text{nm}$ → coloide. c) $0{,}1\ \text{mm} = 10^{-4}\ \text{m} = 100\,000\ \text{nm}$ > 1000 nm → suspensión.
2. Fácil
Para cada coloide, indica la fase dispersa, el medio dispersante y el tipo de coloide: a) nata montada; b) niebla; c) gelatina; d) mayonesa.

Ver solución
a) Gas en líquido: espuma. b) Líquido en gas: aerosol. c) Líquido en sólido: gel. d) Líquido en líquido: emulsión.
a) Burbujas de aire (gas) en la nata (líquido) → espuma. b) Gotitas de agua (líquido) en el aire (gas) → aerosol. c) Agua (líquido) atrapada en una red sólida → gel. d) Gotitas de aceite (líquido) en el huevo y el vinagre (líquido) → emulsión.
3. Media
Tienes dos vasos con líquidos transparentes que a simple vista parecen iguales: uno es agua con azúcar y el otro, agua con un poco de gelatina disuelta en caliente. ¿Cómo los distinguirías sin probarlos?

Ver solución
Con un haz de luz: el de gelatina muestra efecto Tyndall.
Haciendo pasar un haz de luz (puntero láser o linterna potente) en una habitación oscura. En el agua con gelatina (coloide) se ve el haz por el efecto Tyndall; en el agua con azúcar (disolución) no se ve.

Para practicar más

1. Fácil
Explica por qué se ven los haces de luz de los faros de un coche en una noche de niebla, pero no en una noche despejada.

Ver solución
La niebla es un coloide y dispersa la luz (efecto Tyndall).
La niebla es un coloide (gotitas de agua en el aire). Las gotitas desvían la luz hacia los lados y por eso se ve el camino del haz: es el efecto Tyndall. El aire limpio es una disolución de gases y no desvía la luz de forma apreciable, así que el haz no se ve.
2. Media
Ordena de menor a mayor tamaño y clasifica: partícula A, $3 \cdot 10^{-6}$ m; partícula B, 50 nm; partícula C, $4 \cdot 10^{-10}$ m.

Ver solución
C (0,4 nm, disolución) < B (50 nm, coloide) < A (3000 nm, suspensión).
En nm: A = $3 \cdot 10^{-6} : 10^{-9} = 3000$ nm; B = 50 nm; C = $4 \cdot 10^{-10} : 10^{-9} = 0{,}4$ nm. Orden: C < B < A. C → disolución; B → coloide; A → suspensión.
3. Difícil
En el laboratorio hay tres frascos sin etiqueta: agua con sal, agua con almidón (un coloide) y agua con arena fina. Diseña un procedimiento con un papel de filtro y un puntero láser para identificarlos.
Ver solución
Filtrar: la arena queda en el filtro. Láser en los otros dos: el almidón muestra efecto Tyndall; el agua con sal, no.
1. Se filtra un poco de cada uno: solo en el de arena quedan partículas en el papel de filtro (suspensión).
2. Con los dos líquidos que han atravesado el filtro, se hace pasar el haz del láser: en el que se ve el haz está el almidón (coloide, efecto Tyndall); en el que no se ve, el agua con sal (disolución).