Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Química Bioquímica y Farmacia
Departamento: Quimica
Área: Qca General e Inorganica
(Programa del año 2014)
(Programa en trámite de aprobación)
(Programa presentado el 16/10/2014 14:59:11)
I - Oferta Académica
Materia Carrera Plan Año Periodo
(OPTATIVA I (4º Año LQ)) QUÍMICA DE SISTEMAS COLOIDALES LIC. EN QUIMICA 5/04 2014 1° cuatrimestre
II - Equipo Docente
Docente Función Cargo Dedicación
VEGA, ENRIQUE DOMINGO Prof. Responsable P.Adj Exc 40 Hs
BERNINI, MARIA CELESTE Responsable de Práctico JTP Exc 40 Hs
III - Características del Curso
Credito Horario Semanal Tipificación Duración
Teórico/Práctico Teóricas Prácticas de Aula Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc. Total C - Teoria con prácticas de aula Desde Hasta Cantidad de Semanas Cantidad en Horas
Periodo
50 Hs. 25 Hs. 25 Hs. 0 Hs. 6 Hs. 1º Cuatrimestre 01/04/2014 30/05/2014 8 50
IV - Fundamentación
La ciencia de coloides ha experimentado un enorme avance en los últimos años tanto en lo que hace a su aspecto teórico como a las múltiples aplicaciones que tiene en diversos campos de la ciencia y de la tecnología.
En cuanto a los aspectos teóricos, se han desarrollado en épocas relativamente recientes, algunas teorías y ecuaciones que permiten explicar, con asombrosa precisión, el comportamiento de los sistemas coloidales en cuanto a su estabilidad y fenómenos de adsorción, entre otros.
Respecto a las aplicaciones, los coloides se encuentran en forma casi omnipresente en prácticamente todos los procesos tecnológicos e industriales, de allí la importancia de su estudio.
V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje
Aportar a los alumnos del curso los elementos necesarios para el dominio de temáticas relacionadas con los sistemas coloidales, procesos de adsorción para sistemas sólido-líquido, siendo este un tópico no abordado con la suficiente profundidad durante el desarrollo de los cursos de grado en la currícula de la carrera.
Se abordan las aplicaciones de las diferentes técnicas de adsorción a la tecnología química, sistemas biológicos y otros campos de aplicación.
VI - Contenidos
TEMA 1: Generalidades (Temas de revisión)
Sistemas coloidales: Características generales. Importancia biológica y tecnológica de los coloides. Métodos generales de preparación de suspensiones coloidales. Comportamiento microscópico de los coloides. Propiedades ópticas. Determinación del tamaño de partícula. Comportamiento de los coloides en sistemas de flujo.

TEMA 2: Termodinámica de las superficies
Temas de revisión: Cálculo de la energía interna. Relaciones de Maxwell. Propiedades molares parciales. Tensión interfacial. Presión capilar: Ecuación de Young-Laplace. Leyes de Kelvin y Ostwald. Equilibrio de fases. Isoterma de adsorción de Gibbs. Aspectos moleculares de la adsorción. Modelos moleculares de isotermas. Energías de adsorción. Exceso superficial. Aplicaciones de la mecánica estadística.

TEMA 3: Interfases sólido-líquido
La doble capa eléctrica (DCE). Modelo de Helmholtz-Perrin. Teoría de Gouy-Chapman. Tratamiento de Stern para la doble capa compacta. Caída de potencial. Cálculo de la carga total para la DCE. Fenómenos electrocinéticos. Cálculo del potencial zeta: Ecuación de Hückel. Tratamiento de Smoluchowski. Modelo de Poisson-Boltzmann. Efectos viscoeléctricos.

TEMA 4: Sistemas de adsorción sólido-líquido
Temas de revisión: Aspectos cuali y cuantitativos de la adsorción. Energías de interacción. Modelo de Langmuir. Derivación termodinámica y cinética de la ecuación de Langmuir.
Isotermas de adsorción. Parámetro de interacción de Flory-Huggins. Adsorción de multicomponentes. Isoterma de Frumkin-Fowler-Guggenheim. Entropía configuracional. Cinética de la adsorción. Estudio de casos.

TEMA 5: Interacción entre partículas libres y adsorbidas
Interpretación a través de interacciones entre dos DCE. Fuerzas de atracción-repulsión. Energía potencial de interacción. Presión osmótica. Constante de Hamaker. Regla de Schulze-Hardy. Cálculo de la concentración crítica de coagulación. Teoría DLVO de la estabilidad coloidal. Cinética de la coagulación. Efecto de los cambios estructurales post-adsorción. Morfología de los agregados coloidales, aplicación de la Teoría de los fractales.

TEMA 6: Adsorción de iones y moléculas
Temas de revisión: Importancia del solvente: aspectos fenomenológicos y parámetros fisicoquímicos.
Adsorción de iones y moléculas pequeñas. Adsorción de polímeros y biomoléculas. Estructuras autoensambladas. Micelación. Aspectos termodinámicos y cinéticos. Modelo RSA. Efecto cooperativo. Aplicación de los distintos modelos y ecuaciones de adsorción. Estudio de casos.

TEMA 7: Técnicas experimentales aplicadas al estado adsorbido
Técnicas espectroscópicas. Microscopía electrónica. Métodos de difracción. Métodos de análisis químico. Estudio de casos.

TEMA 8: Aplicaciones de la adsorción para sistemas sólido-líquido
Aplicaciones tecnológicas en catálisis, preservación y conservación de alimentos, medicamentos y productos industriales en general. Aplicaciones a sistemas biológicos: Adsorción de biomoléculas.

VII - Plan de Trabajos Prácticos
Se prevé la realización de cinco trabajos prácticos de 3 horas de duración consistentes en la resolución de problemas de aplicación, discusión y análisis de resultados experimentales especialmente relacionados con la cinética de adsorción-desorción, la determinación de las entalpías de adsorción, la estructura y estabilidad de moléculas adsorbidas. Estudio de casos con aplicaciones en tecnología química y biotecnología.
Se realizará un pre-práctico referido a las Normas de Seguridad en el laboratorio químico.
Trabajo Práctico N° 1: Cálculo de energías superficiales.
Trabajo Práctico N° 2: Comportamiento de los coloides en sistemas de flujo.
Trabajo Práctico N° 3: Interfases sólido-líquido.
Trabajo Práctico N° 4: Interacciones entre partículas: Floculación y coagulación.
Trabajo Práctico N° 5: Adsorción de biomoléculas.
VIII - Regimen de Aprobación
80% de Asistencia y Examinación con presentación de Trabajo Final o Examen Escrito.
No se admitirán alumnos en condición de libres.
IX - Bibliografía Básica
[1] - A. Adamson. Physical Chemistry of surfaces. 5ta. Ed. John Wiley , 2010.-
[2] - J. Lyklema. Fundamentals of Interface and Colloid Science. Vols. I y II. Academic
[3] Press, 1995.-
[4] - R. Hunter. Introduction to Modern Colloid Science. Oxford Science Publications,
[5] 1998.-
[6] - R. Hunter. Zeta Potential in Colloid Science: Principles and applications. Academic
[7] Press, 1981.-
[8] - W. Norde. Colloids and Interfaces in Life Sciences. Marcel Dekker, 2003.-
[9] - G. Attard; C. Barnes. Surfaces. Oxford Science Publications, 2008.-
[10] - M. Minor. Electrodynamics of Colloids. Tesis Doctoral. Universidad de Wageningen,
[11] 2011.-
[12] - J.C. Dijt. Kinetics of Polymer Adsorption, Desorption and Exchange. Tesis Doctoral. Universidad de Wageningen, 2006.-
[13] - C. E. Giacomelli. Adsorption of Immunoglobulins at solid-liquid interfaces. Encyclopedia of Surface and Colloid Science. A. Hubbard (Editor). Marcel Dekker, Inc., Nueva York, 2002.-
[14] - Reprints varios.-
X - Bibliografia Complementaria
 
XI - Resumen de Objetivos
Aportar a los alumnos del curso los elementos necesarios para el dominio de temáticas relacionadas con las propiedades fisicoquímicas de los sistemas coloidales.
XII - Resumen del Programa
Características generales del estado coloidal. Comportamiento microscópico de los coloides. Propiedades ópticas. Termodinámica de las superficies. Interfases sólido-líquido: Modelos y Teorías para su interpretación. Adsorción a partir de soluciones líquidas: Modelos y ecuaciones para las isotermas de adsorción. Interacciones entre partículas. Adsorción de iones y moléculas: Estudio de casos. Métodos experimentales para la determinación del estado adsorbido. Aplicaciones de los procesos de adsorción.
XIII - Imprevistos
Total de horas del curso: 50, 48 son presenciales y las restantes dos horas son destinadas a la elaboración de informes.
XIV - Otros