ADSORCIÓN DE PARTÍCULAS DE POLIESTIRENO EN SUPERFICIES PLANAS

La adsorción de partículas coloidales o macromoléculas en una superficie adsorbente es un fenómeno muy común en muchos campos de la química, biología y física. La adsorción tiene muchas aplicaciones. En la industria es usada para separar sustancias, en la preparación de pinturas, etc. Un sistema modelo a estudiar es el proceso de adsorción en una suspensión de esferas de poliestireno que son adsorbida en una superficie de vidrio. En éste trabajo vamos más allá y adicionamos otro factor a nuestro sistema el cual es la probabilidad  del pegado irreversible entre ellas.
Más allá de la simplicidad del problema, el proceso de  adsorción está determinado por la interrelación de  varios fenómenos: el movimiento browniano de las partículas libres,  la fuerza gravitacional, las interacciones hidrodinámicas mediadas por el solvente, y la interacción directa entre partículas libre y las adsorbidas, así como entre las partículas y las paredes.  La adsorción irreversible nos lleva a configuraciones fuera del equilibrio, las cuales estudiamos aquí.

Usamos una solución acuosa de esferas de poliestireno una fracción de volumen de 4 x 10-3. El diámetro de las partículas es s=1.9mm. Para inducir la adsorción en la pared de vidrio del fondo adicionamos NaCl a la suspensión a diferentes concentraciones desde 10mM a 90mM en incrementos de 20mM. También creamos una celda, la cual consiste de un portaobjetos y 3 cubreobjetos dispuestos como se muestra en la figura.

Los sistemas son observamos usando un microscopio óptico invertido enfocado en la primera capa de partículas adsorbida al fondo de la celda. La evolución temporal inicial del proceso es grabada continuamente para seguir la cinética de la adsorción, la  evolución temporal tardía es grabada a diferentes horas después y hasta que el sistema llegado a un número de partículas adsorbidas constante.

10mM	30mM	50mM	70mM	90mM

Fig1. Imágenes de la distribución de partículas en la pared de vidrio del fondo, tomadas varios días después  de realizado el sistema. Podemos notar que existen más partículas en el sistema 50mM. En el de 10mM y 30mM existen partículas que todavía no están adsorbidas al vidrio, y para los sistemas de 70mM y 90mM las partículas están muy juntas, pero existen más espacios vacios.

Fig2. Se muestra la cinética de la adsorción, representada por la fracción de área de las partículas en función del tiempo.

Conclusión

La adsorción de partículas depende fuertemente de la cantidad electrolito en el sistema.
La presencia del  electrolito apantalla la interacción electrostática partícula-pared, pero también apantalla la interacción partícula-partícula. Entonces la agregación de partículas es inducida con mayor fuerza  para las concentraciones más altas de electrolito. Esto explica que a bajo apantallamiento el área cubierta por las partículas adsorbidas es más baja,  ésta se incrementa a medida que las concentraciones de electrolito se incrementan pero entonces la agregación de partículas reduce el área cubierta debido a que las partículas se encuentran adheridas a otras  antes de alcanzar la pared del fondo.

 

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