SISTEMAS DISPERSOS Y SU IMPORTANCIA PARA LOS ORGANISMOS VIVOS

Biol. Juan Carhuapoma Garay docente

Materia

Es todo lo que posee peso, y ocupa un lugar en el espacio.Sistema Material

Porcin de materia que se asla para su estudio:

Sistema Homogneo Es aquel sistema que en todos los puntos de su masa posee iguales propiedades fsicas y qumicas (mismas propiedades intensivas). No presenta solucin en su continuidad ni aun con el ultramicroscopio.

Sistema Heterogneo Es aquel sistema que en diferentes puntos del mismo tiene distintas propiedades fsicas y quimeras (distintas propiedades intensivas). Presenta solucin en su continuidad (superficie de separacin).

SISTEMA HOMOGENEO

SUSTANCIA PURA con propiedades intensivas constantes que resisten los procedimientos mecnicos y fsicos del anlisis.

SOLUCIN constituido por dos o ms sustancias puras o especies qumicas

Simples Sustancia que no se puede descomponer en otras. Esta formada por tomos de un mismo elemento.

Compuesto Sustancia que se puede descomponer en otras. Esta formada por tomos de diferentes elementos.

Soluto Sustancia en menor abundancia dentro de la solucin.

Solvente Sustancia cuyo estado fsico es el mismo que el que presenta la solucin

SISTEMA HETEROGENEO

DISPERSIN GROSERA

DISPERSIN FINA

DISPERSIN COLOIDAL

visibles a simple vista.

visible al microscopio (10000000 A < partculas < 500000 A).

no visible al microscopio comn, visible al ultramicroscopio.

Suspensiones Dispersiones finas con la fase dispersante liquida y la dispersa slida.

Emulsiones Dispersiones finas con ambas fases liquidas.

SOLUCIONES

Las soluciones en qumica, son mezclas homogneas de sustancias en iguales o distintos estados de agregacin. La concentracin de una solucin constituye una de sus principales caractersticas. Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxgeno y nitrgeno del aire, el gas carbnico en los refrescos. La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de solvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta.

Las soluciones verdaderas se diferencian de las soluciones coloidales y de las suspensiones en que las partculas del soluto son de tamao molecular, y se encuentran dispersas entre las molculas del solvente.

Solubilidad

La solubilidad es la capacidad que tiene una sustancia para disolverse en otra, la solubilidad de un soluto es la cantidad de este.En la mayora de las sustancias, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura del solvente. En el caso de sustancias como los gases o sales orgnicas de calcio, la solubilidad aumenta a medida que disminuye la temperatura. En general, la mayor solubilidad se da en soluciones que molculas tienen una estructura similar a las del solvente. La solubilidad de las sustancias varia, algunas de ellas son muy poco solubles o insolubles: La sal de cocina, el azcar y el vinagre son muy solubles en agua, pero el bicarbonato de sodio casi no se disuelve. Algunos lquidos, como el agua y el alcohol, pueden disolverse entre ellos en cualquier proporcin.

Propiedades fsicas de las soluciones:

Al aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de ebullicin y desciende el punto de solidificacin. Otra propiedad destacable de una solucin es su capacidad para ejercer una presin osmtica. Las partculas de soluto tienen menor tamao que en las otras clases de mezclas. Presentan una sola fase, es decir, son homogneas.

Si se dejan en reposo durante un tiempo, las fases no se separan ni se observa sedimentacin, es decir las partculas no se depositan en el fondo del recipiente.Son totalmente transparentes, es decir, permiten el paso de la luz. Sus componentes o fases no pueden separarse por filtracin

Clasificacin de las solucionesPOR SU ESTADO POR SU CONCENTRACION SOLUCION NO-SATURADA es aquella en donde la fase dispersa y la dispersante no estn en equilibrio a una temperatura dada; es decir, ellas pueden admitir ms soluto hasta alcanzar su grado de saturacin. SOLUCION SATURADA en estas disoluciones hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a la temperatura que se tome en consideracin, el solvente no es capaz de disolver ms soluto. SOLUCION SOBRE SATURADA representan un tipo de disolucin inestable, ya que presenta disuelto ms soluto que el permitido para la temperatura dada. Para preparar este tipo de disoluciones se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfra el sistema lentamente.

SLIDAS

LIQUIDAS

GASEOSAS

SUSPENSIONES

Las suspensiones son aquellos compuestos en los cuales las partculas contienen ms de una molcula y los agregados son suficientemente grandes para observarse a simple vista o con el microscopio

SISTEMAS DISPERSOS

Un sistema de dispersin es aquel en el cual la fase dispersa consiste de granos o gotas de un componente en el seno de la fase dispersora. Tanto la fase dispersa como el medio de dispersin pueden ser slidos, lquidos o gaseosos. Una dispersin es una mezcla homognea de molculas distintas. En ella aparecen una fase dispersante o disolvente y molculas dispersas o solutos. En las dispersiones acuosas el agua constituye la fase dispersante, mientras que la fase dispersa presenta amplias variaciones: desde pequeas molculas como cloruro de sodio, hasta grandes protenas como las albminas. Las dispersiones cuya fase dispersa posee molculas de baja masa molecular se denominan dispersiones coloidales

Clasificacin de los sistemas dispersos:

1.

Desde el punto de vista estructural: Sistemas incoherente Los sistemas incoherentes estn formados por dos fases bien definidas, una de ellas la fase dispersante, externa o continua, y la otra la fase dispersa, interna o discontinua. Esta ltima fase puede encontrarse en forma de partculas slidas como en las dispersiones coloidales y suspensiones o en forma de gotitas en el caso de las emulsiones. Sistemas coherentes Los sistemas coherentes estn formados por dos fases entremezcladas y estabilizadas por mecanismos fsicoqumicos como sucede en los geles.

2.

De acuerdo al estado fsico de la materia

Sistema

Ejemplo

Gas en gasGaseoso Lquido en gas Slido en gas Gas en lquido Lquido Lquido en lquido Slido en lquido Gas en slido Slido Lquido en slido

AireNiebla, espuma Humo Soda, oxgeno en agua Aceite en agua Arena en agua, tinta china Hielo en aire, piedra pome Agua en arena

Slido en slido

Arena y azufre en polvo

Dispersiones coloidales

Un coloide, suspensin coloidal o dispersin coloidal es un sistema fsico compuesto por dos fases: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partculas, por lo general slidas, de tamao mesoscpico (entre macroscpico y microscpico). Son apreciables a simple vista, pero mucho ms grandes que cualquier molcula. La escala mesoscpica esta situada entre unos 10 nanmetros y 10 micrmetros. El nombre coloide fue introducido por el fsico escocs Thomas Graham en 1861 y proviene de la raz griega kolas que significa que puede pegarse, debido a su tendencia espontnea a agregar o formar. Las dispersiones coloidales pueden presentarse en forma fluida (sol) o con aspecto gelatinoso (gel).El paso de sol a gel siempre es posible, mientras que el paso inverso no lo es siempre. Entre la suspensiones y sistemas dispersos se encuentran las dispersiones coloidales.

FASE DISPERSANTE

FASE DISPERSA COLOIDAL

SOL

GELIFICACIN

GEL

Clasificacin de los coloidesLos coloides se clasifican en funcin del grado de atraccin que hay entre la fase dispersa y el medio dispersante.

Si el medio dispersantes es un lquido; estos sistemas coloidales se llaman soles. Estos soles se pueden dividir en dos categoras: Lifobos: (del griego: aversin al lquido). Poca atraccin entre la fase dispersa y el medio dispersante. . Lifilos: (del griego: aficin al lquido) . Gran atraccin entre la fase dispersa y el medio dispersante.

Si el medio dispersante es los sistemas se denominan:

agua, como en la mayora de

Hidrfobos: (aversin al agua)

Hidrfilos: (aficin al agua)

COLOIDES HIDRFOBOS No modifican la viscosidad del disolvente.

COLOIDES HIDRFILOS O MUCLAGOS Viscosidad superior a la del disolvente.

No modifican la tensin superficial del Tensin superficial un tanto menor a la del disolvente. disolvente. Alta sensibilidad a los electrolitos que Poca sensibilidad frente a los influyen sobre la carga elctrica que electrolitos, por lo cual no modifica circunda a la partcula. mayormente su aspecto por agregado de sales. Inestabilidad por efecto de la dilisis, por eliminacin de los electrolitos. Ms estables con el tiempo ( por su gran hidrfila y carga elctrica); no separan la Presentan efecto Tyndall fase dispersa. Forman por separacin slidos que son Efecto Tyndall poco notable. difciles de resuspender en agua (coloides irreversibles). Por prdida de agua, pueden formar geles, pero son fcilmente redispersables Presentan una gran superficie al medio de (coloides reversibles o emulsoides). dispersin , lo que determina una conducta especial de estas partculas. Poca resistencia frente a bacterias y hongos, por lo que se requiere agregar un No atraviesan membranas. conservador. Presentan movimiento Browniano.

Tipos de coloidesFase Dispersa

GAS

LIQUIDO

SLIDO Aerosol slido Ejemplos: Humo, polvo en suspensin Dispersin coloidal Ejemplos: Pinturas, tinta china

GAS

No es posible porque todos Aerosol lquido los gases son Ejemplos: niebla, solubles entre bruma s Emulsin Ejemplos: Leche, salsa mahonesa, de crema de manos, sangre

Espuma Fase Ejemplos: LQUIDO Continua Espuma afeitado

SLIDO

Espuma Slida Ejemplos: piedra Pmez

Gel Emulsin slida Ejemplos: Gelatina, Ejemplos: gominola, queso Cristal de rub

Propiedades de las dispersiones:

La adsorcinEs un proceso por el cual las partculas de una sustancia son atradas hacia la superficie de un slido o de una partcula coloidal en suspensin. No debes confundir la adsorcin con la absorcin, que se refiere a la entrada de una sustancia al interior de otra.

La atraccin por adsorcin se origina como consecuencia de la superficie de slidos descompensados elctricamente. Las molculas del agua actan como dipolos y son atradas, por fuerzas electrostticas, sobre la superficie de las partculas que las constituyen.

La dilisisEs un proceso que permite separar las partculas coloidales de las no coloidales.

Este efecto se logra gracias a una membrana semipermeable que permite nicamente el paso de las partculas no coloidales. es el pasaje de una solucin verdadera a travs de una membrana. Las partculas coloidales quedan retenidas en la membrana y pasa la solucin verdadera.Influye el efecto tamiz y la diferencia entre las velocidades relativas de difusin de las sustancias disueltas y las partculas coloidales. Primero se utiliz pergamino, luego membranas de celofn, ahora se utilizan las membranas de ltima generacin que son las de nitrato y acetato de celulosa. Este tipo de separacin se da en nuestros riones, y es simulada en los riones artificiales, donde se hacen las dilisis a la sangre de los pacientes.

Efecto Tyndall

A mediados del siglo XIX, el ingles John Tyndall demostr que la dispersin de la luz en la atmsfera era causada por las partculas en suspensin en el aire.

Este efecto lo utilizaremos para diferenciar, en el laboratorio una disolucin de una dispersin coloidal. Cuando un rayo de luz que atraviesa un lquido con partculas en suspensin invisibles al ojo, es dispersado, estamos en presencia de un coloide. Si el rayo de luz no experimenta ninguna dispersin, el lquido es una disolucin o una sustancia pura.

Qu vamos a hacer? Deja el vaso de gelatina en la nevera durante ms o menos una hora. Cuando lo saques, el lquido se habr solidificado en un gel coloidal. Dirige la luz de un puntero lser de manera que atraviese el coloide: podrs ver perfectamente el rayo de luz.

Sigue experimentandoPuedes aprovechar para comprobar el fenmeno de la reflexin total. Cuando diriges la luz del lser de manera que incide con un cierto ngulo por la parte inferior de la superficie gelatinaaire la luz, en lugar de emerger rebota otra vez dentro de la capa de gelatina.

SMOSISSi ambos lados de una membrana semipermeable se ponen dos diluciones de concentracin diferente, el agua pasa desde la ms diluida a la ms concentrada. Este proceso se denomina smosis y la presin necesaria para contrarrestar el paso del agua se llama presin osmtica.

La smosis se debe a que la membrana semipermeable impide el paso del soluto del medio ms concentrado al menos concentrado, pero si puede pasar el disolvente, el agua, en la mayora de los casos, en sentido diverso. Si se trata de un compartimiento cerrado, este aumento de la cantidad de disolvente a un lado de la membrana semipermeable es el responsable de la presin osmtica.

HIPERTNICO: El medio ms concentrado en solutos.HIPOTNICO: El medio menos concentrado en solutos. ISOTNICOS: Si ambos tienen la misma concentracin.

Comportamiento de dos disoluciones separadas por una membrana semipermeable.

Presin osmtica

membrana semipermeable

hipertnica

hipotnica

Para explicar la smosis platearemos el siguiente experimento terico...

COMPORTAMIENTO DE LAS CLULAS EN MEDIOS SALINOS

La membrana de la clula, membrana plasmtica, se comporta como una membrana semipermeable: En un medio HIPERTNICO el interior de la clula perder agua y se producir una PLAMOLISIS. En un medio HIPOTNICO entrara agua en el interior de la clula y esta se hinchara: TURGENCIA O TURGESCENCIA.

En un medio ISOTNICO entrar tanta agua como saldr

COMPORTAMIENTO DE LAS CLULA VEGETAL EN MEDIOS SALINOS:a) Medio hipotnico: b) Medio hipertnico: Turgescencia Plasmolisis

DIFUSION

Las molculas en solucin estn dotadas de energa cintica y, por tanto tienen movimientos que se realizan al azar. La difusin consiste en la mezcla de estas molculas debido a su energa cintica cuando existe un gradiente de concentracin, es decir cuando en una parte de la solucin la concentracin de las molculas es ms elevada.

La difusin tiene lugar hasta que la concentracin se iguala en todas las partes y ser tanto ms rpida cuanto mayor sea energa cintica (que depende de la temperatura) y el gradiente de concentracin y cuanto menor sea el tamao de las molculas.

Algunas sustancias como el agua, el oxgeno, dixido de carbono, esteroides, vitaminas liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de pequeo peso molecular atraviesan la membrana celular por difusin, disolviendose en la capa de fosfolpidos.

Algunas sustancias inicas tambin pueden cruzar la membrana plasmtica por difusin, pero empleando los canales constituidos por protenas integrales llenas de agua. Algunos ejemplos notables son el Na+, K+, HCO3, Ca++, etc. Debido al pequeo tamao de los canales, la difusin a travs de estos es mucho ms lenta que a travs de la bicapa fosfolipdica

Transporte molecularPASIVO SIMPLE: -Sin gasto de energa -A favor del gradiente osmtico -Pequeas molculas (agua) y molculas apolares PASIVO FACILITADO: -Sin gasto de energa -A favor del gradiente osmtico -Precisa de transportadores (protenas) -Pequeas molculas polares (glucosa) e iones

ACTIVO:-Gasto de energa (ATP) -En contra del gradiente osmtico

Transporte cito qumicoTransporte en forma de grandes partculas:

1.

ENDOCITOSIS:

entrada de partculas

FagocitosisPinocitosis

2.

EXOCITOSIS:

salida de partculas

Secrecin Excrecin

TRANSPORTE CITOQUIMICO: FAGOCITOSIS

LAS AMEBAS SE ALIMENTAN MEDIANTE FAGOCITOSIS

TRANSPORTE CITOQUIMICO: EXOCITOSIS

TENSIN SUPERFICIALLa superficie de cualquier lquido se comporta como si sobre esta existe una membrana a tensin. A este fenmeno se le conoce como tensin superficial.

La tensin superficial de un lquido est asociada a la cantidad de energa necesaria para aumentar su superficie por unidad de rea.

Dentro de un lquido, alrededor de una molcula actan atracciones simtricas pero en la superficie, una molcula se encuentra slo parcialmente rodeada por molculas y en consecuencia es atrada hacia adentro del lquido por las molculas que la rodean. Esta fuerza de atraccin tiende a arrastrar a las molculas de la superficie hacia el interior del lquido (tensin superficial), y al hacerlo el lquido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana invisible.

La interaccin de las partculas en la superficie del agua, hace que esta se presente como una superficie elstica, lo que impide que se pueda ingresar al seno del lquido.

La tensin superficial es responsable de la resistencia que un lquido presenta a la penetracin de su superficie, de la tendencia a la forma esfrica de las gotas de un lquido, del ascenso de los lquidos en los tubos capilares y de la flotacin de objetos u organismos en la superficie de los lquidos.

Cuales son las causas de la tensin superficial? La tensin superficial es causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que existen en la interfase. La tensin superficial depende de la naturaleza del lquido, del medio que le rodea y de la temperatura. Lquidos cuyas molculas tengan fuerzas de atraccin intermoleculares fuertes tendrn tensin superficial elevada.

Como influye la temperatura a la tensin superficial? En general, la tensin superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesin disminuyen al aumentar la agitacin trmica. La influencia del medio exterior se debe a que las molculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las molculas situadas en la superficie del lquido, contrarrestando las acciones de las molculas del lquido.