Diapositiva 1

SISTEMA DISPERSO
Fase interna, discontinua
o dispersa
Fase externa, continua
o dispersante

Tipos de sistema disperso
TIPO DE
DISPERSION
TAMAÑO DE
PARTICULA
EJEMPLO
Molecular
(disolución)
Coloidal
< 1 nm Glucosa en agua
1 nm – 0,5 µ∗ Gelatina en agua
Grosera > 0,5 µ Suspensiones y
emulsiones
Límite superior: 0,1 µ a 1 µ según distintas fuentes bibliográficas.

mm 0,000001 0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1
Átomos
Moléculas
Coloides
Partículas suspendidas
Bacteria
Microscopio
mµ 1 10 100 1000 10.000 100.000 1.000.000
µ 0.001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Clasificación
Sistemas líquidos
Soluciones (sistemas homogéneos)
Sistemas dispersos (no homogéneos, 2 o más fases)
Sistemas sólido-líquido
Sistemas coloidales
Liófilos
Liófobos
Suspensiones
Geles
Magmas
Suspensiones groseras
Sistemas líquido-líquido
Emulsiones

Caracteres distintivos:
• Afinidad
• Estabilidad

Coloides
• Son sistemas dispersos de sólido en
líquido, donde el sólido tiene un tamaño
comprendido entre 1 y 500 mµ
(macromoléculas o agregados
moleculares).
• Las micelas se encuentran en el rango de
tamaño coloidal.

Clasificación
Liofobos, verdaderos,
irreversibles,
suspensoides
No aumenta la viscosidad
No disminuye la tensión
superficial
Efecto Tyndall y
movimiento browniano
Sensible a la presencia de
electrolitos
Liofilos, protectores,
reversibles (mucílagos),
emulsoides
Aumenta la viscosidad
Disminuye la tensión
superficial
Sin efecto Tyndall ni
movimiento browniano
Menor sensibilidad a
electrolitos

Coloides liofilos
• Afines al solvente
• Termodinámicamente estables
• Partículas solvatadas
• Pérdida de estabilidad:
– Por adición de elevadas cc de electrolitos
(efecto salino)
– Por mezcla de coloides hidrófilos con cargas
opuestas (coacervación)

Coloides liofobos
• No afines al solvente
• Termodinámicamente inestables
• Estabilización:
– Haciendo que las partículas adquieran carga
eléctrica por agregado de pequeñas
cantidades de electrolitos (adsorción)
– Empleando coloides protectores
– Agregando tensioactivos

Formación y estabilidad
• Hay que aplicar una energía suficiente para vencer la
energía de superficie.
• Cualquier expansión de la superficie del líquido requiere
trabajo que se acumulará en el sistema como energía
libre.
W = γ . ∆A
• La tensión superficial mide la energía libre de la molécula
en la superficie.
• La tensión interfacial = entre dos líquidos, entre sólido y
liquido o entre líquido y gas. Es la energía que se opone al
aumento de superficie.
• Para formar un sistema disperso estable debemos
disminuir la tensión interfacial. Para esto se emplean los
tensioacivos.

Propiedades
• Los sistemas dispersos se caracterizan por
tener una elevada relación superficie/volumen
con mucha energía libre. Las propiedades
superficiales son importantes:
– Adsorción
– Carga eléctrica
– Tensión superficial
• Otras propiedades importantes:
– Cinéticas (movim browniano, difusión, sedimentac)
– Ópticas (efecto Tyndall)
– Eléctricas

Interfases sólido-líquido
• Humectación: desplazamiento en una superficie
sólida del aire que lo rodea por un líquido.
• Cuando las fuerzas de adhesión (del líquido al
sólido) > las de cohesión (de las moléculas de
líquido entre sí) el líquido se esparce sobre el
sólido.
• Cuando las fuerzas de adhesión son < que las
de cohesión, no se extiende.
• Los humectantes aumentan la adhesión.

Interfases líquido-líquido
• Adsorción: hay sustancias que se
adsorben en la superficie o interfase
(tensioactivos) disminuyendo la tensión
superficial y permitiendo que se mezclen
las dos fases.
• La parte hidrófila de la molécula del
tensioactivo se orienta hacia el agua.
• Los tensioactivos son iónicos o no iónicos,
dependiendo de las características de la
parte polar.

Estabilidad. Teoría DLVO
• Explica la estabilidad en función de las fuerzas de atracción y
repulsión entre las partículas.
• Fuerzas de atracción:
– fuerzas de Van der Waals
• Fuerzas de repulsión: por adquisición de cargas eléctricas:
– por grupos ionizables
– adsorción preferente de iones del medio
– adsorción de tensioactivos.
– defectos en el cristal.
• Doble capa eléctrica:
Atracción sobre la superficie de iones de signo contrario
(contraiones).
En una segunda capa volvemos a encontrar iones del mismo signo
que la molécula.
A cierta distancia de la superficie tenemos electroneutralidad.

Factores que afectan la estabilidad
de coloides
• Temperatura
• Presencia de impurezas
• Adición de electrolitos de signo contrario
• Presencia de estabilizadores adsorbidos
• Repulsión electrostática

Mucílagos
• Son formas farmacéuticas líquidas
acuosas espesas que se estiran en hilos y
tienen evidentes propiedades adhesivas,
características debidas a la presencia de
un principio gomoso que puede estar
disuelto parcialmente o simplemente
hidratado o hinchado.

Reología de los sistemas dispersos
• REOLOGÍA: parte de la física que estudia las
propiedades del flujo y de deformación de los
fluidos en movimiento.
• LEY DE LA VISCOSIDAD DE NEWTON: la
viscosidad está relacionada con la fuerza de
deformación y la velocidad de deformación.
• Fricción interna: sólidos: infinita; gases: nula;
líquidos: intermedia.

dv/dx
F/α
Comportamiento newtoniano
• Cuando aplico una fuerza sobre un líquido se deforma a
velocidad proporcional a la fuerza y fluye. La energía
entregada se disipa como calor para vencer la fricción
interna que se opone al flujo. No tiene capacidad de
retornar como los cuerpos elásticos.
• La viscosidad es una medida de la resistencia a la
deformación, se mide en poise (viscosidad dinámica o
absoluta).
• F/α = µ . dv/dx
• Viscosidad cinemática = µ/δ (Stokes)

Viscosidades de algunos fluidos:
Fluido
Viscosidad dinámica a
20º C (cP*)
Densidad a 20º C
(g/cm 3 )
Agua 0,89 – 1,002 1
Metanol 0,544 0,79
Etanol 1,074 – 1,20 0,79
Etilenglicol 16,1 1,04
Glicerol 934 - 1490 1,26
Acetona 0,306 0,79
Cloroformo 0,58 1,48
Ácido acético 1,056 1,05
Aceite de oliva 84 0,91
Aceite de ricino 986 0,96
Solución de sacarosa 58,5 (60%) 1,32 (85%)
* = mPa.seg

Comportamiento no newtoniano
• Fluidos plásticos (cuerpos de Bingham)
• Fluidos pseudo plásticos
• Fluidos dilatantes
• Comportamientos tiempo dependientes:
– TIXOTROPÍA: disminución de la viscosidad aparente
reversible con el tiempo. Cuando cesa la fuerza de
deformación vuelve al estado original, pero demanda
tiempo.
– REOPEXIA: cuando cesa la fuerza, el sistema se
recupera de forma anómala, sufriendo un
entrecruzamiento de los sistemas.

Plásticos
Reograma:
F/α
F/α = f + µ dv/dx
dv/dx
Ejemplo: suspensiones concentradas.

Pseudoplásticos
µ
F
3 %
2 %
1 %
F/α
Reograma
dv/dx
Ejemplo: dispersiones acuosas de hidrocoloides.

Dilatantes
F/α µ
µ o
dv/dx
cc
Ejemplo: dispersiones que contienen altas concentraciones de partículas
pequeñas (50%).

Aplicaciones en vía oral:
• La reología de los sistemas líquidos dispersos
es importante porque se debe evitar la
sedimentación de partículas durante el reposo
(alta viscosidad), pero por agitación debe
disminuir la viscosidad de modo que el volcado
desde el frasco sea fácil.
• También importa en la tecnología de
recubrimiento de formas farmacéuticas sólidas
donde suele suspenderse un pigmento en
jarabe y debe obtenerse una distribución
uniforme sobre la forma farmacéutica.

Medida de la viscosidad
• Para flujos newtonianos solo es necesario medir la
viscosidad en un punto ya que es constante, para lo que
se puede usar el método capilar (viscosímetro de
Ostwald) midiendo el tiempo que tarda en escurrir entre
dos marcas del capilar, el de Saybolt que mide el tiempo
que tarda en escurrir por un orificio y el de Stokes que
mide la velocidad de caida de una esfera.
• Para flujos no newtonianos es necesario obtener un
reograma que se puede hacer con un viscosímetro
rotacional (Brookfield) o de oscilación que miden
resistencia al giro o la oscilación de un elemento que
puede moverse a distintas velocidades.

Viscosímetros de Saybolt y de
Ostwald:

Determinación de viscosidad:
• Ley de Poiseuille:
η = π r 4 t P / 8 L V
η = K t P
P = h ρ
v 1
/v 2
= t 1
/t 2

Reómetro de extrusión capilar
Ley de Poiseuille:

Viscosímetro rotacional