FISICA DE COLOIDES

Autor: TIRADO MIRANDA MARIA.
Año: 2001.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS, UNIVERSIDAD DE GRANADA.

Resumen: Esta tesis contiene un estudio de los procesos de agregacion de particulas coloidales sin modificar y previamente modificados superficialmente. En concreto, se trata de sistemas coloidales con macromoleculas adsorbidas. El estudio de agregacion se presenta desde dos vertientes, una cinetica y otra estructural. En el primer caso, cuando se trata de particulas sin modificar, el analisis se realiza a la luz de la teoria de estabilidad DLVO. Cuando las particulas se encuentran recubiertas con proteina, se amplia la teoria para considerar las interacciones debidas a las moleculas adsorbidas. La caracterizacion estructural en ambos casos se realiza en terminos del coeficiente estructural de los agregados. En este trabajo, se busca una relacion entre el coeficiente estructural y el coeficiente de difusion medio de los agregados, lo que implica la busqueda de un kernel de agregacion capaz de describir todos los resultados experimentales. Entre los resultados mas destacables se obtienen: Cuando las particulas estan modificiadas superficialmente mediante la adsorción de proteina, es necesario incluir en la descripcion cinetica tres mecanismos de agregacion diferentes a cuando no existe proteina en el medio. Estos son: coagulacion, floculacion debil y floculacion por puenteo. La influencia de estos mecanismos se recoge en un modelo que relaciona la velocidad de agregacion con el grado de recubrimiento de los monomeros. Cuando se investigan los potenciales de interaccion, ademas de los clasicos repulsivo y atractivo London-van der Waals, se consideran fuerzas estructurales y potenciales osmótico-esterico para dar cuenta de las interacciones debidas a las moleculas adsorbidas. Se confirma que el mecanismo de agregacion predominante es el de agregacion por puenteo a recubrimientos intermedios. Finalmente, la evidencia de que el coeficiente estructural se relaciona con el empaquetamiento espacial de las esferas, confirma que dicho coeficiente contiene informacion valiosa sobre la estructura interna de los agregados, y por tanto, la dimension fractal es insuficiente para caracterizar la estructura del agregado.

Autor: RIPOLL HERNANDO M. SOLEDAD.
Año: 2001.
Universidad: NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS. UNED.

Resumen: El problema que se aborda en la Tesis es el del estudio teórico, con los métodos de teoría cinética, de las propiedades hidrodinámicas de un conjunto de técnicas de simulación mesoscópicas denominadas genéricamente, Dinámica de Partículas Disipativas. La idea de la que arranca el planteamiento es que el estudio de las propiedades de transporte de estos modelos requiere el uso de conceptos de hidrodinámica generalizada que dan lugar a coeficientes de transporte que dependen de la longitud de onda de las perturbaciones hidrodinámicas. Los objetivos que se plantean en la Tesis se centran en la clarificación de los distintos regímenes hidrodinámicos que pueden aparecer en los diferentes modelos de simulación mesoscópicos considerados. Asimismo, se pretende delimitar los rangos de validez por lo que respecta a escalas temporales y espaciales de la hidrodinámica convencional, para la cual la teoría cinética en sus aproximaciones más sencillas da lugar a expresiones explícitas de los coeficientes de transporte. La metodología escogida es la idónea para estudiar los objetivos planteados, ya que sólo con los métodos de la teoría cinética es posible abordar el problema de la hidrodinámica generalizada. Además, en situaciones escogidas, se han desarrollado simulaciones numéricas que han permitido validar las predicciones de la teoría cinética. Como aportaciones más originales de la Tesis se pueden citar el descubrimiento de dos regímenes hidrodinámicos distintos en el modelo DPD, que dependen de cómo se comparan las escalas características de las perturbaciones hidrodinámicas con las escalas mesoscópicas del modelo, el análisis exhaustivo de la hidrodinámica generalizada del modelo y, por último, la posibilidad de utilizar los métodos de teoría cinética para el estudio de los errores numéricos que aparecen en la discretización de las ecuaciones hidrodinámicas del continuo. Por último, es conveniente hacer constar que los resultados contenidos en esta Tesis han dado lugar ya a publicaciones en revistas internacionales de reconocido prestigo, como son Journal of Chemical Physics, Journal of Heat and Tecnology e International Journal of Moderm Physics C.

Autor: ODRIOZOLA PREGO GERARDO.
Año: 2000.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: Esta tesis presenta un estudio de los procedos de agregación de sistemas coloidales en mezclas binarias. El estudio es afrontado desde un punto de vista teórico mediante la utilización de simulaciones de ordenador de los procesos de agregación en tres dimensiones y un análisis de las cinéticas de agregación a través de la ecuación de Smoluchowski. Esta ecuación se ha resuelto numéricamente utilizando un procedimiento estocástico a partir de los núcleos de agregación propuestos para la caracterización de la agregación reversible. El estudio experimental se ha basado en la utilización de la técnicas de dispersión de luz dinámica y el uso de un sistema SPOS para la determinación individualizada de partículas. Con la ayuda de este sistema se accede directamente a la distribución de tamaños. Esto permite la comparación con los resultados de las simulaciones y la resolución numérica de la ecuación cinética de Smoluchowski. El acuerdo entre teoría y experimento ha sido muy bueno lo que evidencia la existencia de la reversibilidad en la agregación.

Autor: MEGIAS ALGUACIL DAVID.
Año: 1999.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: DEPARTAMENTO DE FISICA APLICADA-FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: En esta tesis,se han estudiado las propiedades de flujo o reológicas de suspensiones coloidales de dos tipos: -En la primera parte, se ha estudiado la viscosidad y el efecto que sobre ésta tiene la presencia de las dobles eléctricas de las partículas, el llamado efecto electroviscoso, utilizando para ello como fase dispersa partículas de látex de etilcelusa esféricas y monodispersas. Los resultados experimentales se comparan con los ofrecidos por los diferentes modelos teóricos existentes, para cuyo cálculo es necesario determinar el potencial zeta a través de medidas de movilidad electroforética. -En la segunda parte del trabajo,se estudia de forma exhaustiva el comportamiento reológico de suspensiones concentradas, cuyas características permiten estudiar fenómenos no detectables en las suspensiones diluidas. La fase dispersa en este caso son partículas de óxido de zirconio de dos tipos:comercial y sintetizado en forma de partículas esféricas y monodispersas. Así, se correlacionan los parámetros que gobiernan el flujo con la estructura microscópica y con la energía de interacción entre partículas. Ambos tipos de parámetros se caracterizan mediante el estudio de las propiedades eléctricas y energéticas superficiales de las partículas que permiten la determinación del potencial de interacción total entre ellas,y las propiedades de flujo, tanto en cizalla estacionaria como en oscilatoria. Finalmente ambos tipos de estudios se comparan y se discute la correlación existente entre ellos. Como resultado de este estudio,se encuentra que: Para suspensiones diluidas, nuestra investigación del efecto electroviscoso muestra que el acuerdo teoría-experimento es cualitativamente aceptable, pero los cálculos parecen subestimar la cuantía del efecto electroviscoso. En un intento de investigar las razones de este divergencia, seha modificado el modelo de Watterson y White para dar cabida a una teoría DSL. El estudio de las diferentes magnitudes que la gobiernan: espesor de la doble capa, potencial zeta, concentraciones iónicas, parámetros de conductividad superficial, etc. Ha mostrado, de forma inequívoca, que esta modificación introduce una reducción cuantitativa del coeficiente electroviscoso respecto al obtenido de la teoría clásica, que ya de por sí subestimaba los valores experimentales, en todas las condiciones. Queda así abierto un problema de tipo fundamental que, en definitiva, debe tener su origen en nuestro limitado conocimiento sobre la compleja dinamica de la doble capa eléctrica. Respecto a las suspensiones concentradas, los experimentos de cizalla estacionaria ponen de manifiesto que todas las suspensiones, tanto de óxido comercial como sintetizado, presentan un comportamiento pseudoplástico con umbral de fluencia. Los reogramas indican una mayor dificultad en el flujo de las suspensiones más concentradas y escaso efecto de la concentración de electrolito. Las suspensiones de esferas sintéticas fluyen más fácilmente que las partículas comerciales. Las curvas de flujo se han podido modelar pr la ecuación de Herchel-Bulkley de forma muy satisfactoria, lo cual ha permitido obtener el esfuerzo umbral teórico. De su análisis se desprende que no hay efecto significativo de la concentración de electrolito sobre él, mientras que sí lo tiene la geometría de partícula, puesto que los valores para el producto comercial son mayores que los correspondientes a los del sintetizado. El umbral de fluencia directo manifiesta un comportamiento respecto a similar al del modelo, aunque los valores son algo mayores. La concentración de sal manifiesta su efecto sólo en las fracciones de volumen más altas. La comparación del esfuerzo umbral con la fuerza máxima de interacción entre partículas muestra un gran acuerdo cualitativo entre los valores teóricos y experimentales en todos los casos, con un acuerdo cuantitativo total para las suspensiones de partículas sintéticas. Con objeto de obtener mayor información de las suspensiones se han realizado experimentos de cizalla oscilatoria. En primer lugar, se ha determinado la zona viscoelástica lineal, y los parámetros que la caracterizan: esfuerzo de cizalla crítico, deformación crítica y módulo elástico. El segundo tipo de ensayos oscilatorios realizados a las suspensiones, la determinación de los espectros mecánicos, permite conocer los tiempos de relajación de las suspensiones y el denominado módulo de alta frecuencia. El análisis muestra que estos tiempos tienden a un valor fijo, para todas las series de concentración de electrolito, de aproximadamente 70 segundos; se encuentra que este punto se corresponde, en cizalla estacionaria, con otro, para cada suspensión, tal que está situado en las cercanías del umbral del fluencia. Se infiere, por tanto que existe una correlación entre la existencia del umbral de fluencia con una meseta en la curva t relaj- . El estudio del módulo de alta frecuencia ha permitido, por un lado, constatar la validez del modelo de Maxwell generalizado en el ajuste del espectro mecánico, y por otro, correlacionar las propiedades reológicas de las suspensiones con las energéticas. Así, la comparación entre los módulos de alta frecuencia experimental y teórica(proporcional a la segunda derivada del potencial de interacción entre partículas a distancias entre ellas determinadas por la ), muestra un acuerdo cualitativo que no se da en términos cuantitativos. Para intentar mejorar el acuerdo entre teoría y experimento, se ha revisado el concepto de módulo de alta frecuencia, considerando que la ordenación de las partículas se debe, más que a características geométricas, al equilibrio determinado por los potenciales de interacción. Tomando las distancias entre partículas tales que el potencial presenta un extremo local, se han recalculado los módulos de alta frecuencia teóricos, obteniéndose valores que mejoran sensiblemente a los primitivos, concluyendose por tanto que las partículas se sitúan en posiciones próximas a las de equilibrio energético. Por último, los ensayos de fluencia-recuperación a los que se ha sometido a las muestras, han corroborado el comportamiento observado tanto en cizalla estacionaria como en las energías de interacción.

Autor: PUERTAS LOPEZ ANTONIO MANUEL.
Año: 1998.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: CIENCIAS.

Resumen: En el Capítulo 1 se presentan los fundamentos teóricos que permiten estudiar tanto la difusión Browniana como la interacción entre partículas coloidales. Del estudio de ambos hechos se presenta un modelo cinético general de heteroagregación. El Capítulo 2 se dedica a presentar resultados experimentales de cinética de agregación controlada por atracción. La técnica utilizada es la dispersión de luz láser, trabajando en modo estático. Los experimentos de heteroagregación se hacen entre partículas de igual carga en valor absoluto, pero de signos contrarios. Se muestran resultados en los que se cambia tanto el potencial superficial, la proporción de partículas y la fuerza iónica del medio. El tercer Capítulo se ocupa en exclusiva de los resultados obtenidos mediante simulación de dinámica Browniana y su comparación con los datos experimentales. Se comienza simulando un sistema de dos partículas y luego se extiende a sistemas multipartícula. Se introducen modelos que permiten entender los resultados de las simulaciones. En el último Capítulo, IV, en base tanto a medidas de estructura de agregados, de cinética y de simulaciones, se presenta lo que el doctorando denomina como un nuevo régimen de agregación, controlado por interacciones atractivas. Se le denomina ALCA (Attraction Limitted Cluster Aggregation). Se concluye este trabajo con una exposición de las principales conclusiones que se pueden extraer de esta Tesis.

Autor: FERNANDEZ BARBERO ANTONIO JOSE.
Año: 1993.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: FISICA APLICADA PROGRAMA DE DOCTORADO: FISICA APLICADA.

Resumen: SE HA CONSTRUIDO UN DISPOSITIVO DE DETECCION OPTICA INDIVIDUALIZADA DE PARTICULAS DE TAMAÑO COLOIDAL. SE HA EMPLEADO LA TECNICA DE ESPECTROSCOPIA DE FOTOCORRELACION PARA CARACTERIZAR LA DISTRIBUCION DE AGREGADOS Y SE HA MOSTRADO LA POSIBILIDAD DE OBTENER INFORMACION SOBRE LA CINETICA DE REACCION EN AGREGACION COLOIDAL. FINALMENTE SE HA REALIZADO UN ESTUDIO DE AGREGACION COMPROBANDO LA IMPORTANCIA DE LA INTERACCION VISCOSA, MANIFESTACION DEL ESCALADO ESPACIAL Y TEMPORAL EN EL CRECIMIENTO DE LOS AGREGADOS, ESTUDIANDO ADEMAS LA INFLUENCIA DE LAS VARIABLES EXPERIMENTALES: CONCENTRACION INICIAL DE PARTICULAS, DENSIDAD SUPERFICIAL DE CARGA, TEMPERATURA Y VALENCIA DE LOS CONTRAIONES.