o estado coloidal -...
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Prof. M.Sc. Maron Stanley Silva O. Gomes
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Site: marongomes.wix.com/maron
O Estado Coloidal
Química dos Colóides e Superfícies
Profº Janilson Lima SouzaE-mail: [email protected]
O E
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Estudo de sistemas:
Dimensões de partículas: 1 nm a 1 μm
Microeterogêneo é uma descrição apropriada
para a maior parte dos sistemas coloidais
Sistemas coloidais e não coloidais
Não existe separação nítida
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Natureza do sistema coloidal
Dimensão da partícula
Forma e flexibilidade das partículas
Propriedades superficiais
Interações partícula-partícula
Interações partícula-solvente
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Dispersões coloidais Termodinamicamente Instáveis: ∆Gsuperf. > 0
São sistemas irreversíveis – Não se reconstituem após a separação das fases
Soluções verdadeiras Termodinamicamente Estáveis: ∆Gsuperf. < 0
São sistemas reversíveis – Podem se reconstituir após a separação das fases
Colóides de associação São eletrólitos coloidais termodinamicamente
estáveis
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Dispersões
Termodinamicamente instáveis e os sistemas são
irreversíveis.
As partículas são suficientemente grandes para
permitir a existência de superfícies de separação
definidas entre as partículas e o meio.
Sistema: Fase dispersa + Meio de dispersão
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Nome Fase dispersa Meio de dispersão Exemplo
Aerossol Líquido Líquida Gás Névoas, sprays
Aerossol Sólido Sólido Gás Fumaça, poeira
Espuma Gás Líquido Espuma de sabão
Emulsão Liquido Líquido Leite, maionese
Sol, suspensão
coloidal; pasta
Sólido Líquido Ouro coloidal,
pasta de dente
Espuma sólida Gás Sólido Poliestireno
expandido
Emulsão sólida Líquido Sólido Opala, pérola
Suspensão sólida Sólido Sólido Plásticos
pigmentados
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A natureza física de uma dispersão depende dos papeis
exercidos pelas fases constituintes.
Exemplo: Emulsões
Óleo em água (O/A)
Água em óleo (A/O)
O termo sol é usado para distinguir suspensões
coloidais de suspensões macroscópica.
Meio de dispersão for a água: hidrossol.
Nas espumas o meio de dispersão é quem apresenta
dimensões coloidais.
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A importância da interface
As dispersões coloidais apresentam grande relação
área/volume para as partículas envolvidas.
Nas interfaces entre fase dispersa e meio de dispersão,
ocorrem fenômenos de superfícies característicos:
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o Fenômenos de adsorção
o Formação da dupla camada elétrica
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Sistemas liófilos e liófobos
Liófilo = atração por líquidos
Liófobo = aversão a líquidos
Hidrófila e Hidrófoba
Substancias tensoativas: apresentam grande
afinidade por superfícies de separação.
Podem transformar superfícies liófilas em liófobas e
vice-versa.
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Forma das Partículas
A assimetria das partículas é um fator
importante da determinação das
propriedades dos sistema.
Corpusculares, laminares e lineares.
As partículas coloidais podem ser tratadas
teoricamente usando modelos relativamente
simples, porém a forma exata pode ser
complexa.
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Flexibilidade Rotação Carbono – Carbono
Atrações intra e intermoleculares
Solvatação
Repulsão elétrica
Efeitos estéricos
Efeitos térmico do meio
Solvatação Partícula + Solvente = Partícula coloidal
Gel: solvente imobilizado
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Dispersão de partículas e valores médios
Sistema monodisperso – Todas as moléculas ou
partículas são iguais.
Sistema polidisperso – As moléculas ou partículas
são de vários tamanhos.
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Para qualquer sistema polidisperso, Mm (média de
massas) > Mn (média numérica).
Em sistemas monodispersos essas valores
coincidem.
A razão entre Mm e Mn é uma medida do grau de
polidispersão.
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Dispersões Coloidais
Processos de formação de sistemas coloidais:
1) Degradação de partículas de dimensões
maiores
2) Agregação de moléculas ou íons pequenos.
Dispersão a partir de partículas maiores:
Técnicas: moagem ou ultrassom
Problemas: Tendência de reagrupamento das partículas.
Forças mecânicas
Forças de atração
Solução: Moagem prolongada
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Dispersões Coloidais
Dispersão a partir de partículas menores:
Técnicas: Adição de um diluente inerte
Moagem úmida em meio tenso-ativo
Dispersões a partir de agregação
Técnicas: Substituição do solvente
Exemplo: Enxofre dissolvido em acetona ou álcool adicionado em água.
Reações químicas
Exemplos:
FeCl3 + H2O → Fe2O3
AgNO3 + KI → AgI
Na2S2O3 + HCl → S
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Nucleação e Crescimento
A formação de uma nova fase durante a precipitação
envolve dois estágios.
Nucleação: formação de centros iniciais de cristalização
Crescimento dos cristais
As velocidades relativas destes processos determinam
o tamanho da partícula do precipitado formado.
Velocidade de nucleação elevada e de crescimento baixa:
elevado grau de dispersão.
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A velocidade de nucleação depende do grau de
supersaturação que pode ser alcançado antes de
ocorrer a separação de fases. Quanto menor a
solubilidade mais facilmente são formados.
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Crescimento
Quantidade de substancia disponível
Viscosidade do meio
Orientação da substância
Impurezas
Agregação partícula-partícula
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Influência da concentração sobre o tamanho das
partículas
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Sóis monodispersos
Os métodos de agregação geralmente levam a
formação de sóis polidispersos.
Os sistemas monodispersos apresentam vantagens
em sua utilização.
Podem ser obtidos por semeadura.
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Colóides macromoleculares
Polímeros naturais e sintéticos
Polimerização em emulsão
Diálise
É o emprego de membranas para separar partículas de
dimensões coloidais.
A ultrafiltração consiste na aplicação de pressão ou
sucção para forçar a passagem de solvente e de
partículas pequenas pela membrana, uma vez que as
maiores são retidas por ela.
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SHAW, D. J. Introduction to Colloid and Surface Chemistry.
4. ed. Burlington: Butterworth-Heinemann, 1992.
SHAW, D. J. Introdução à Química dos Colóides e de
Superfícies. Edgard Blucher: São Paulo, 1975.
Referência
Prof. M.Sc. Janilson Lima Souza