Propiedades electrocinéticas de sistemas coloidales modelo: efecto del tamaño iónico

Abstract

Esta Tesis tiene como dos objetivos fundamentales: La predicción de datos experimentales de movilidad mciroelectroforética de partículas coloidales y el estudio del fenómeno de sobrecarga en dichos sistemas. Se han empleado dispersiones de látex usando altas concentraciones de diferentes electrolitos mono- y divalentes. Los resultados experimentales han sido analizados mediante dos modelos de doble capa eléctrica, el objetivo era analizar el efecto del tamaño de los iones. En primer lugar se ha hecho uso de las expresiones clásicas de doble capa basadas en la ecuación de Poisson-Boltzamann en la que los iones se consideran cargas puntuales. Por otro lado, se ha realizado un programa de ordenador con objeto de resolver numéricamente un Modelo Primitivo de Doble Capa Eléctrica basado en las ecuaciones integrales HNC/MSA donde las correlaciones de corto alcance entre los iones debido a su volumen de exclusión están incluidas. Este programa se ha diseñado de manera que pueda incluir el caso de mezclas de electrolito. Del estudio de la movilidad electroforética en función de la concentración de electrolito, sólo se observa el fenómeno de la inversión de carga para las partículas de mayor densidad de carga superficial y en presencia de altas concentraciones. Los valores experimentales de movilidad, en general, se ajustan mejor mediante un Modelo Primitivo de Doble Capa que haciendo uso de los modelos clásicos. Por tanto, la inclusión del tamaó de los iones en la teoría permite predecir mejor el comportamiento electroforético de este tipo de sistemas. Cuando se tienen altas concentraciones de electrolito multivalente, la movilidad electroforética de las partículas aquí estudiadas no es una función unívoca de la densidad de carga superficial. El modelo de Gouy-Chapman no es capaz de reproducir estos fenómenos y, aunque el modelo desarrollado en esta Tesis mejora los ajustes, no es capaz de predecir correctamente los datos experimentales sin hacer uso de hipótesis adicionales como suponer una reducción en el tamaño iónico por efecto de la carga del macroión o considerar efectos de absorción iónica en la superficie cargada por interacciones de origen no electrostático. Se han desarrollado también simulaciones Monte Carlo que corroboran el efecto de saturación encontrado experimentalmente en la movilidad electroforética de un sistema sobrecargado y en general, reproducen cualitativamente los resultados experimentales obtenidos con altas concentraciones de electrolito 3.1