Fisiología Vegetal - Soluciones & sistemas coloidales

1. 1
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE AGRONOMIA
“SOLUCIONES Y SISTEMAS
COLOIDALES”
FISIOLOGIA VEGETAL
J.J. Chávez M.
SOLUCIONES
• Son mezclas homogéneas de sustancias en
iguales o distintos estados de agregación. La
concentración de una solución constituye una
de sus principales características.
• Está compuesto por un soluto y un solvente.
• Las soluciones verdaderas se diferencian de
las soluciones coloidales y de las suspensiones
en que las partículas del soluto son de tamaño
molecular, y se encuentran dispersas entre las
moléculas del solvente.

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CARACTERÍSTICAS DE LAS SOLUCIONES:
1. Las partículas de soluto tienen menor
tamaño que en las otras clases de mezclas.
2. Presentan una sola fase, es decir, son
homogéneas.
3. Si se dejan en reposo durante un tiempo,
las fases no se separan ni se observa
sedimentación, es decir las partículas no
se depositan en el fondo del recipiente.
4. Son totalmente transparentes, es decir,
permiten el paso de la luz.
5. Sus componentes o fases no pueden
separarse por filtración
 Las disoluciones constituyen un tipo
particular de mezclas. El aire de la
atmósfera o el agua del mar son ejemplos
de disoluciones.
 La solubilidad es la capacidad que tiene
una sustancia para disolverse en otra, la
solubilidad de un soluto es la cantidad de
este.

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4. 4
Reglas generales de solubilidad:
• Son solubles en agua;
* Sales de sodio: potasio y amonio.
* Sulfatos, (excepto los de plomo y bario) muy
poco (los de calcio, estroncio y plata.
* Cloratos, nitratos y acetatos
* Cloruros (excepto los de plata y mercurio),
levemente el de plomo.
• Son insolubles en agua:
Fosfatos, carbonatos, óxidos, sulfates, sulfitos
y silicatos a excepción de los de sodio,
potasio y amonio.
Los hidróxidos con excepción de los de sodio,
amonio y potasio, levemente los de
calcio, bario y estroncio.
Clasificación de las Soluciones:
A. De acuerdo a sus dos fases:
1. Solución de un gas en un líquido. Ejemplo: el
nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, anhídrido carbónico en
agua.
2. Solución de líquido en líquido: Ejemplo el alcohol
con agua (fácilmente medibles), éter con agua
(solución limitante) poco importante en biología.
3. Solución de un sólido en líquido. Ejemplo: el cloruro
de sodio en agua. etc.
B. De acuerdo al grado de disolución (naturaleza del
soluto):
1. Molecular o no electrolítica (no conducen corriente
eléctrica). Ejemplo: sustancias orgánicas, sacarosas,
éter, alcohol en agua, etc.
2. iónica o electrolítica (conducen contente eléctrica).
Ejemplo sustancias inorgánicas: bases, sales y ácidos
en agua.

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C. De acuerdo a su concentración:
PÒR SU
ESTADO DE
POR SU CONCENTRACION
SÓLIDAS
SOLUCION NO-SATURADA; Es aquella en donde la fase
dispersa y la dispersante no están en equilibrio a una
temperatura dada; es decir, ellas pueden admitir más soluto
hasta alcanzar su grado de saturación.
LIQUIDAS 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 consideración, el solvente no
es capaz de disolver más soluto. Ejm una disolución acuosa
saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5 disueltos en 100
g de agua a 0 ºC.
GASEOSAS
SOLUCION SOBRE SATURADA: Representan un tipo de
disolución inestable, ya que presenta disuelto más 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 enfría el sistema
lentamente. Estas soluciones son inestables, ya que al añadir un
cristal muy pequeño del soluto, el exceso existente precipita; de
igual manera sucede con un cambio brusco de temperatura.

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Expresiones de las soluciones:
1. En porcentaje (%)
2. Partes por mil (PPM)
3. Partes por millón (ppm=mg soluto/L disolución)
4. Molar
5. Molal
6. Normal
7. Miliosmoles por litro (mosmol)
8. Peso/peso (P/P)
9. Peso/volúmen (P/V)
10.Volúmen/volúmen (V/V)

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PARTES POR CIEN (%)
Confidor (Imidacloprid 20% p/v o 200g/L) y dosis: para Pulgones es 0,05%.
Es decir ya está parcialmente diluido: 20 g de Imidacloprid por cada 100
cm3 de solución, equivalente a: 200 g de Imidacloprid por 1 litro de
solucion.
Entonces deberemos de poner 0,05 g de Imidacloprid (no de Confidor) por
cada 100 cm3 de solución.
Dividimos la concentración del producto (Confidor 20 %), o sea 20, entre
la concentración que nos pide las instrucciones 0,05%, o sea 0,05.
=> 20 / 0,05 = 400
400, son los cm3 de solución a los que deberemos añadir 1 cm3 de
Confidor.
 Para 1litro de solución añadir 2,5 cm3.
PARTES POR CIEN (%)
Otro ejm. b) Dimetoato al 10%.
Dosis de aplicación = 0,1%.
=> 10 : 0,1=100,
 100 cm3 de solución y 1 cm3 del insecticida, equivalente
a 10 cm3 del insecticida del envase por 1litro de solución.
c) Si el producto fuera puro, es decir, 100%.
 100 : 0,1= 1000.
 Necesitamos 1000 cc de agua y 1 cm3 del
Dimetoato puro

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PARTES POR MILLÓN (ppm)
Son las partes de masa de soluto por un millón de partes de masa de solución.
Esta concentración se utiliza para soluciones muy diluidas como en el análisis
de agua o preparaciones biológicas.
En estas soluciones muy diluidas, su densidad es muy cercana a la del agua y
se supone que la densidad de la solución es de 1.00 g/mL. Por lo anterior, se
puede hacer la simplificación de mg soluto/Litro de solución.
Ejemplo 1. Una muestra de agua contiene 3.5 mg de iones fluoruro (F-) en 825
mL de solución. Calcule las partes por millón del ion fluoruro en la muestra.
Ejemplo 2. Calcule los mg de fluoruro (F-) que hay en una muestra de
1.25 L de solución que tiene 4.0 ppm de ion fluoruro.
FRACCION MOLAR
n soluto
X soluto = ————————— ( soluciones binarias )
n soluto + n solvente
Donde:
X soluto : fracción molar de soluto
n soluto : número de moles de soluto medido en [ mol ]
n solvente : número de moles de solvente medido en [ mol ]
n solvente
X solvente = —————–——— ( soluciones binarias )
n soluto + n solvente
Donde:
X solvente : fracción molar de solvente
n soluto : número de moles de soluto medido en [ mol ]
n solvente : número de moles de solvente medido en [ mol ]
X soluto + X solvente = 1 ( soluciones binarias )
Donde:
X soluto : fracción molar de soluto
X solvente : fracción molar de solvente

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FRACCION MOLAR
Ejemplo: Una solución está formada por 324 [ g ] de H2O y 120 [ g ] de
CH3COOH. Calcula la fracción molar de cada uno.
PM H2O = 18 [ g / mol ]
PM CH3COOH = 60 [ g / mol ]
120
n soluto = —— = 2 [ mol ]
60
324
n solvente = —— = 18 [ mol ]
18
2
X soluto = ———— = 0,1
2 + 18
Xsoluto + Xsolvente = 0,1 + 0,9 = 1
18
X solvente = ———— = 0,9
2 + 18
1000 × n (moles de soluto)
M = ————–—– = -------------------------------
V litros de disolución
Donde:
M : molaridad de la solución
n : número de moles de soluto medido en [ mol ]
V : volumen de la solución medido en [ ml ]
Ejemplo: Una solución contiene 8,5 [ g ] de NaNO3 por cada 500 [ ml ] .
Calcula su molaridad. PM NaNO3 = 85 [ g / mol ]
1000 × n 1000 × 0,1
M = ——————– = ——————– = 0,2
v 500
8,5
n = —–– = 0,1
85
MOLARIDAD
Solución molar, es cuando se disuelve el peso molecular gramo (mol) en agua
hasta completar un litro de solución.

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MOLALIDAD
1000 × n (moles de soluto)
m = —————— = ——————————————
m solvente (Kilogramo de disolvente)
Donde:
m : molalidad de la solución medida en [ mol / kg ]
n : número de moles de soluto medido en [ mol ]
m solvente : masa de solvente medida en [ g ]
Ejemplo: Se disuelven 17 [ g ] de NaNO3 en 400 [ ml ] de H2O .
Calcula la molalidad de la solución formada.
D solvente = 1 [ g / ml ]
PM NaNO3 = 85 [ g / mol ]
m solvente = 400 × 1 = 400 [ g ]
17
n = —– = 0,2 [ mol ]
85
1000 × 0,2
m = ————— = 0,5
400
Solución molal, es cuando un mol es disulto en un litro de agua, el exceso de
volumen con respecto a un litro de solución se llama volumen de solución del
soluto.
1000 × n equiv Nro de equivalente
N = ————–—— = ----------------------------
V Litro de solución
Donde:
N : normalidad de la solución
n equiv : número de equivalentes gramo de soluto medido en [ equiv ]
V : volumen de la solución medido en [ ml ]
Ejemplo: Una solución contiene 0,74 [ g ] de Ca ( OH ) 2 por cada 500 [ ml ] .
Calcula su normalidad.
PE Ca ( OH ) 2 = 37 [ g / equiv ]
0,74
n equiv = ——– = 0,02 [ equiv ]
37
1000 × 0,02
N = —————– = 0,04
500
NORMALIDAD
Solución normal, es cuando se disuelve el equivalente gramo en agua hasta
completar un litro de solución.

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Peso equivalente: Cantidad de sustancia que reacciona o se
combina con un mol de átomos de hidrógeno.
Peso equivalente = Peso formula /ө
SUSTANCIA (SOLUTO)
VALOR DE ө
Acido
Bases
Sales
Oxidantes o reductores
Número de H+ sustituibles
Número de OH-
Carga total de cualquiera de sus iones.
Número de electrones ganados o cedidos
Ejemplos: H2SO4 = 2; HNO3 = 1; H3PO4 = 3; HCL = 1; HBr = 1;
NaOH = 1; Ca(OH)2 = 2; Al(OH)3 = 3; Pb(OH)4 = 4;
Fe2O3= 6; BaCl2 = 2; KMnO4 = 1; etc.
Relación entre normalidad y molaridad:
Normalidad = Molaridad x valencia

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SISTEMAS COLOIDALES
 Coloide es una sustancia cuyas partículas
pueden encontrarse en suspensión en un
líquido, merced al equilibrio coloidal; dichas
partículas no pueden atravesar la membrana
semi-permeable de un osmómetro.
 Las partículas que forman los sistemas
coloidales tienen un tamaño comprendido entre
50 y 2000 Aº
 Las partículas coloidales tienen un tamaño
diminuto, tanto que no pueden separarse de
una fase dispersante por filtración.
Características de los sistemas coloidales
Dispersión coloidal: tamaño de partícula 1 nm a 1 m
Dispersión
fase dispersante (fase continua)
fase dispersa (material particulado)
Gran relación área superficial a volumen
Energía libre interfacial  intestabilidad termodinámica
G =  A

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En las dispersiones coloidales se distinguen dos
partes:
a. Fase dispersa: las llamadas micelas.
b. Fase dispersante: en las que están dispersas las
partículas coloidales.
TIPOS DE SISTEMAS COLOIDALES:
En la actualidad se sabe que cualquier sustancia,
puede alcanzar el estado coloidal, ya que la fase
dispersante como la fase dispersiva, pueden ser
una gas, un líquido o un sólido, excepto que
ambos no pueden estar en estado gaseoso, son
posibles ocho sistemas coloidales:
Características de los sistemas coloidales
Medio de
dispersión
Fase
dispersa
Nombre Ejemplos
Gas
Líquido
Sólido
Aerosol
líquido
Aerosol
sólido
Niebla, nubes,
polvo, humo.
Líquido
Gas
Líquido
Sólido
Espuma
Emulsión
Sol
Espumas (de jabón , cerveza,
etc.), nata batida.
Leche, mayonesa.
Pinturas, tinta china, goma
arábiga, jaleas
Sólido
Gas
Líquido
Sólido
Espuma
sólida
Emulsión
sólida
Sol sólido
Piedra pómez.
Mantequilla, queso.
Algunas aleaciones, piedras
preciosas coloreadas

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MORFOLOGIA DE LAS MICELAS EN LOS
SISTEMAS COLOIDALES:
• Esféricas: cuyos coloide se llaman globulares,
que son los más importantes, dentro de estos los
de mayor importancia están formados por
compuestos inorgánicos. Su grado de viscosidad
es pequeño
• En forma de fibra: coloides fibrosos, formados
por largas cadenas macromoleculares, de gran
viscosidad.
• Laminares: coloides laminares de viscosidad
intermedia.
Clasificación de coloides de acuerdo a
su afinidad por el medio de dispersión
Liofílicos
(afines al solvente)
Liofóbicos
(no afines al solvente)
 Soluciones de
macromoléculas
 Coloides por asociación
(micelas)
 Dispersiones
coloidales
 Suspensiones
emulsiones aerosoles
Termodinámicamente
inestables
Termodinámicamente
estables

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Termodinámicamente estables
Solvatación en superficie de partículas  estabilización
a) Por adición de concentración elevada de electrolito
Coloides liófilos
b) Por mezcla de coloides hidrófilos con carga + y -
formación de agregados
Soluciones verdaderas  una sola fase
aglomeración y sedimentación
Pérdida de la estabilidad:
efecto salino
coacervación
Coloides por asociación (micelas)
• A baja concentración (50-200 M) producen una
marcada disminución de la tensión superficial.
• A mayor concentración (1-5 mM) forman en la solución
estructuras relativamente estables, llamadas micelas.
Agentes Tensioactivos o Surfactantes
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- - -

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La formación de micelas por los detergentes
posibilita el secuestro de moléculas grasas en el
interior de la micela
Las micelas permiten un pequeño medio
interior hidrofóbico en un medio acuoso.
ácidos grasos
sales biliares
triglicéridos
A B
fosfolípidos
colesterol
triglicéridos
apoproteínas
Algunas drogas, que son moléculas anfipáticas
relativamente grandes, están en su forma
farmacéutica como micelas (microemulsiones)
Las micelas digestivas (A) y las lipoproteínas (B)
son componentes fisiológicos de tipo micelar
Micelas
Coloides liofóbicos
Estabilización se puede llevar a cabo por dos medios:
a) Haciendo que las partículas adquieran carga eléctrica
por agregado de pequeñas cantidades de electrolitos
Termodinámicamente inestables
coloides protectores
b) Rodeando cada partícula con una película protectora
que evite que se adhieran entre sí
agentes defloculantes
c) Agregando un agente con actividad superficial

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Coloides liofóbicos
Emulsiones
Dos líquidos no miscibles (uno disperso en el otro en
formas de gotas de tamaño coloidal)
Estabilidad mínima, puede ser aumentada añadiendo
tensioactivos, sólidos finamente divididos.
Emulsión
Fase dispersa o interna
Fase continua o externa
Acuosa: o/w
Oleosa: w/o
Propiedades de los sistemas coloidales
Ópticas: efecto Tyndall (dispersión de la luz en todas las
direcciones)
Osmóticas: permite determinar PM de las partículas
coloidales
Eléctricas: las partículas poseen carga eléctrica en su
superficie, ya sea por:
a) Ionización
b) Adsorción
c) Fricción
Cinéticas: Movimiento browniano  Difusión
Sedimentación  
o
o gr
v


9
2 2



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Coloides: la doble capa eléctrica
+
+
+
+
+
+
--
-
-
-
-
-
--
-
-
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
Partícula
Plano de Stern
Capa fija Capa difusa
Preparación de coloides:
La preparación de un sistema coloidal,
se puede realizar mediante:
• Métodos de dispersión: esto es por
disgregación de grandes partículas en
otras más pequeñas.
• Métodos de condensación: es decir,
unión de pequeñas partículas, hasta
conseguir partículas de tamaño
adecuado.

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ESTABILIDAD DE LOS SISTEMAS COLOIDALES
• Mediante los llamados coloides protectores: son
hidrófilos y su acción estabilizadora se debe a la
formación de una capa monomolecular que rodea a
las gotitas del coloide hidrófobo. La parte
hidrocarbonada esta dirigida hacia dentro atraídas
por las moléculas del aceite; y los grupos polares,
están dirigidos hacia la superficie atraídos por el
conjunto de moléculas de agua.
• Por absorción de iones: tiene lugar en hidrófobos
de naturaleza inorgánica. Al formarse las partículas
coloidales, éstas, adsorben iones, presentes en el
medio dispersivo. Esta adsorción es selectiva, las
partículas solo adsorben una especie de iones.
Como resultado de esta adsorción selectiva, las
partículas coloidales, se cargan eléctricamente.
El efecto de la adsorción de polímero sobre las
interacciones entre las partículas coloidales

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A esta interacción repulsiva hay que añadir la interacción
atractiva de tipo Van Der Waals entre las partículas coloidales.
Distancias grandes: Las esferas pequeñas comunican a las
grandes en todas las direcciones se compensa y la fuerza
total sobre las esferas grandes es cero.

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Distancias intermedias: en el espacio dejado por las esferas
grandes no caben demasiadas esferas pequeñas. Comienza a
existir una descompensación en el momento total transferido
a lo largo de la distancia que une las dos esferas grandes.
Distancias pequeñas:
no existe espacio
suficiente entre las
esferas grandes, de
manera que las
esferas pequeñas no
pueden penetrar
entre las grandes y
aquéllas comunican
un momento neto a
éstas que produce
una atracción
efectiva entre las
esferas grandes.