Coloides en Química

En 1861, el fisicoquímico Thomas Graham descubrió que algunas sustancias en disolución, como la sal, el azúcar y el sulfato de cobre, se difunden a través del pergamino, mientras que otras, como la cola, la gelatina y la goma arábiga, no lo hacen. En consecuencia, dividió las sustancias en dos grupos: denominó cristaloides a las que se difundían a través del pergamino y llamó coloides a las que no lo hacían. Creía que la diferencia existente entre un cristaloide y un coloide dependía básicamente del tamaño de las partículas. Sabemos hoy que Graham estaba bastante acertado. Pero sabemos también que la mayoría de los cristaloides pueden ponerse en estado coloidal. Un coloide es una solución cuyas partículas componentes son moléculas grandes o aglomeraciones de moléculas pequeñas, de tamaño que va de una diezmilésima a una millonésima de milímetro.

El disolvente de un coloide recibe el nombre de medio de dispersión y sus partículas el nombre colectivo de fase dispersa. Los coloides se clasifican de acuerdo con el estado físico de la dispersión y la fase dispersa. Muchas sustancias forman coloides naturalmente y decimos que son liofílicas (amantes del disolvente). Cuando se evapora el medio de dispersión de un coloide liofílico, el coloide puede volver a formarse añadiéndole simplemente más medio de dispersión. Los coloides liofóbicos («que odian al disolvente »), en cambio, no se forman naturalmente y
hay que introducir la fase dispersa en el medio de dispersión por métodos físicos o químicos.

Los coloides tienen propiedades muy diferentes de las soluciones o suspensiones propiamente dichas, por el tamaño de sus partículas. En una verdadera solución las partículas son pequeñas y se comportan como las partículas de un líquido, moviéndose al azar. En una suspensión las partículas son demasiado grandes para comportarse como partículas líquidas; las moléculas las bombardean por igual por todos lados del medio de suspensión, y por ese motivo no se mueven al azar. Y como son relativamente pesadas, tienden a sedimentarse por efecto de la gravedad. Un coloide, en cambio, ocupa un término medio entre una solución y una suspensión. Sus partículas son lo suficientemente pequeñas para que las afecten las colisiones moleculares y por eso  se mueven al azar; fenómeno llamado movimiento browniano. Pero, aunque son lo bastante grandes para que les afecte la gravedad, muestran poca o ninguna sedimentación, debido a la viscosidad del medio de dispersión y a la presencia de diminutas corrientes de convección.

Como las partículas de un coloide son mayores que las de una verdadera solución, no pasan por una membrana semipermeable, circunstancia que se aprovecha en el proceso llamado diálisis, empleado para separar una solución o una sustancia cristalina de un coloide. La diálisis se emplea en los riñones artificiales para eliminar las sustancias de desecho solubles de la solución coloidal de las proteínas de la sangre.

Como las verdaderas soluciones, los coloides muestran lo que se llama propiedades coligativas, tales como la osmosis, la reducción de la presión del vapor, la elevación del punto de ebullición y el descenso del de congelación, dependientes todos de la concentración. Pero como las partículas coloidales son mayores que las de una auténtica solución, hay menos partículas por unidad de volumen. Como resultado, son difícilmente apreciables las propiedades coligativas de un coloide.

En un coloide cuyo medio de dispersión es un sólido y la fase dispersa un gas o un líquido, el medio de dispersión sólido tiene mucha área superficial. Todos los sólidos pueden, hasta cierto punto, adsorber otras sustancias debido a la presencia de fuerzas de Van der Waals «sin usar» o de enlaces químicos en la superficie. Al tener una área superficial tan grande, algunos coloides son adsorbentes particularmente buenos. El carbón vegetal, por ejemplo, puede adsorber muchos gases, y por eso se emplea en las máscaras antigás y en las campanas extraetoras de cocinas. El hidróxido de aluminio coloidal se emplea en el teñido como mordiente para sujetar,
mediante adsorción, los tintes a las fibras de las telas.

A veces puede producirse la adsorción en una superficie de contacto de líquido-gas. Algunas menas minerales se pueden separar de las rocas en que se encuentran mediante un proceso llamado flotación en espuma, en el que se separa la mena mineral triturada haciendo que se convierta en parte de una espuma.

Las partículas coloidales casi siempre llevan una carga eléctrica, que es la misma en cada partícula del coloide. La presencia de esas cargas iguales ayuda a las partículas a mantenerse separadas, impidiendo la coagulación del coloide. El hecho de que un coloide tenga carga eléctrica puede ser útil a veces. Las partículas del humo, por ejemplo, se pueden eliminar empleando placas con carga eléctrica en los tubos de humos y chimeneas, reduciendo así la contaminación atmosférica.

Los cristaloides y los coloides se pueden distinguir mediante un experimento simple. Si se pone una solución acuosa de un lado de una membrana de pergamino, con agua del otro lado, un cristaloide (A) se difunde en el agua porque sus moléculas son lo  suficientemente pequeñas para pasar por los poros de la membrana (B). Un coloide (C) no se difunde, porque sus moléculas son demasiado grandes (D)