Revisión y desarrollo de técnicas experimentales para la determinación de la carga efectiva de partículas coloidales modelo y su relación con la estabilidad coloidal

Résumé

El objetivo de esta tesis ha sido la determinación experimental de las cargas efectivas (Z*) de varios tipos de partículas coloidales estabilizadas electrostáticamente por métodos tanto de conjunto como singulares. En este estudio se ha realizado además el intento de poner en una base común los distintos resultados existentes en la literatura, los cuales presentaban diferencias significativas dependiendo del método y las condiciones experimentales empleadas, sin que se conociese hasta la fecha ninguna explicación para este hecho. En este contexto se han llevado a cabo con éxito experimentos de conductividad a baja frecuencia en condiciones de interacción ligeramente diferentes, variando la densidad del número de partículas (n) y la temperatura ambiente (T). Los resultados muestran que, fijando el resto de parámetros, la conductividad aumenta linealmente con n y T con independencia del tamaño de partícula y de la fase en la que ésta se encuentre. Por otro lado, la comparación de las movilidades experimentales con las teóricas sugiere que la movilidad de la partícula en una dispersión coloidal en la fase cristalina coincide con la movilidad de una partícula aislada. Nuestro estudio ha permitido expresar Z* obtenida por medidas de conductividad en función de n y T mediante un modelo derivado de los de Drude y Schafer con una movilidad de partícula distinta a cero, el cual describe cuantitativamente nuestros datos experimentales. Las cargas efectivas obtenidas mediante cálculos numéricos a partir del modelo de celda de Poisson-Boltzmann concuerdan con las cargas efectivas obtenidas mediante conductividad. Otro resultado a destacar ha sido la obtención de la correlación entre las cargas efectivas obtenidas a partir del módulo de cizalladura (Z*(G)) y de la conductividad, siendo Z*(cond.)/Z*(G) = 1,51 independientemente del tamaño de partícula empleada. Finalmente, dentro del marco de los métodos de conjunto, se han empleado complejos montajes ópticos para estudiar la carga efectiva mediante el uso de pinzas ópticas lineales. Con esta tesis creemos firmemente que hemos contribuido a avanzar en ese difícil camino hacia el entendimiento de los sistemas coloidales y sus propiedades.