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La ciencia de las interfaces y los coloides es una intersección interdisciplinaria de ramas de la química , la física , la nanociencia y otros campos [ 1 ] que se ocupan de los coloides , sistemas multifásicos heterogéneos que contienen interfaces extensas. Un ejemplo es la solución coloidal , que es una mezcla heterogénea en la que el tamaño de partícula de la sustancia es intermedio entre una solución verdadera y una suspensión , es decir, entre 1 y 1000 nm. El humo de un incendio es un ejemplo de un sistema coloidal en el que diminutas partículas sólidas flotan en el aire. Al igual que las soluciones verdaderas, las partículas coloidales son pequeñas y no se pueden ver a simple vista. Atraviesan fácilmente el papel de filtro. Pero las partículas coloidales son lo suficientemente grandes como para ser bloqueadas por papel pergamino o membranas animales. Los materiales porosos humedecidos y las películas delgadas de aceite en la interfaz agua-líquido son otros ejemplos de sistemas estudiados por la ciencia de las interfaces y los coloides.
La ciencia de las interfaces y los coloides tiene aplicaciones y ramificaciones en la industria química, farmacéutica, biotecnología, cerámica, minerales, nanotecnología y microfluídica, entre otras.
Historia
La ciencia de las interfaces y los coloides se mantuvo empírica durante mucho tiempo. Existieron algunos modelos matemáticos esporádicos, como las teorías electrocinéticas de Marian Smoluchowski en 1903 [ 2 ] [ 3 ] o la teoría del movimiento browniano de Albert Einstein en 1905 [ 4 ] [ 5 ] . Sin embargo, estos fueron excepciones que enfatizaron un enfoque más empírico para el problema principal de esta ciencia, incluida la estabilidad de los coloides y las películas delgadas.
Esta situación cambió drásticamente después de la invención de la teoría DLVO en la década de 1940 por las escuelas de Boris Derjaguin y Theodoor Overbeek . [ 6 ] [ 7 ] El progreso de la teoría DVLO fue descrito por Pierandrea Lo Nostro y Barry Ninham en 2019 como: [ 8 ]
Así, en una sola generación, la ciencia de los coloides pasó de ser un campo secundario de la química física, donde se encontraba estancada en el fango, a ocupar un lugar central en la física teórica.
Estudios posteriores realizados por diversos grupos revelaron fisuras en los fundamentos de la ciencia de las interfaces y los coloides. Ninhan, junto con otros coautores, formuló los dos problemas principales en varios artículos. [ 8 ] [ 9 ] El primero se relaciona con la interacción entre la doble capa electrostática macroscópica y las fuerzas de Van der Waals . El segundo se asocia con el papel del gas disuelto y su autoorganización, aspectos que se ignoran en las teorías modernas.
Véase también
Referencias
- ↑ Lyklema, J. (30 de marzo de 2005). Fundamentos de la ciencia de las interfaces y los coloides: coloides particulados . Elsevier. ISBN 978-0-08-045439-9.
- ↑ von Smoluchowski, M. (1903). "Contribución a la teoría de la endosmosis eléctrica y de los fenómenos correlativos". Toro. Int. Acad. Ciencia. Cracovia . 184 .
- ↑ Dukhin, Andrei S.; Xu, Renliang (2025). Potencial zeta: fundamentos, métodos y aplicaciones . Londres Cambridge, MA: Academic Press. ISBN 978-0-443-33443-6.
- ^ Einstein, Alberto (1905). "Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen" [ Sobre el movimiento de pequeñas partículas suspendidas en líquidos estacionarios requerido por la teoría cinética molecular del calor ] (PDF) . Annalen der Physik (en alemán). 322 (8): 549– 560. Bibcode : 1905AnP...322..549E . doi : 10.1002/andp.19053220806 . Archivado (PDF) desde el original el 9 de octubre de 2022.
- ↑ Feynman, Richard (1964). "El movimiento browniano" . Las conferencias de física de Feynman, volumen I. pág. 41.
- ↑ Derjaguin, B.; Landau, L. (1941), "Teoría de la estabilidad de soles liofóbicos fuertemente cargados y de la adhesión de partículas fuertemente cargadas en soluciones de electrolitos", Acta Physico Chimica URSS , 14 : 633
- ↑ Verwey, EJW; Overbeek, J. Th. G. (1948), "Teoría de la estabilidad de los coloides liofóbicos", The Journal of Physical and Colloid Chemistry , 51 (3), Ámsterdam: Elsevier: 631–6 , doi : 10.1021/j150453a001
- 1 2 Nostro, PL; Ninham, BW (2020), "Después de DLVO : Hans Lyklema y los guardianes de la fe" , Advances in Colloid and Interface Science , 276 , Ámsterdam: Elsevier: 102082
- ↑ Ninham, BW (2017). "La división entre las ciencias biológicas y físicas, y la era de la sinrazón" . Substantia . 1(1) : 7–24 .
Lecturas adicionales
- Hackley, VA y Ferraris, CF "El uso de la nomenclatura en la ciencia y la tecnología de la dispersión" , NIST, publicación especial 960-3 (2001);
- Lyklema, J. “Fundamentos de la ciencia de las interfaces y los coloides” , vol. 2, pág. 3.208, 1995 ISBN 0-12-460529-X
- Russel, WB, Saville, DA y Schowalter, WR “Dispersiones coloidales” , Cambridge University Press, 1992 ISBN 0-521-42600-6
- Israelachvili, Jacob (2010). Fuerzas intermoleculares y superficiales, segunda edición: con aplicaciones a sistemas coloidales y biológicos . Londres: Academic Press. pág. 480. ISBN 978-0-12-375181-2.
Enlaces externos
- Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces
- División de Química Coloidal y de Superficies de la Sociedad Química Estadounidense
- mezclas químicas
- Química coloidal
- Física de la materia condensada
