BONDADE É AMAR AS PESSOAS

Transcrição

1 AULA 01 DISPERSÕES BONDADE É AMAR AS PESSOAS MAIS DO QUE ELAS MERECEM. ARISTIDES CIPRIANO

2 As misturas de substâncias não nascem todas iguais. Por exemplo, quando dissolvemos açúcar no chá, o açúcar já não se separa espontaneamente do chá, nem mesmo usando filtros extremamente finos ou centrifugas extremamente potentes. As estas misturas chamamos soluções.

3 Por outro lado, o sumo de laranja recém espremido é também uma mistura aparentemente homogênea. Porém, se esperarmos um pouco, a polpa da laranja deposita-se no fundo do copo sob a ação da gravidade. A estas misturas chamamos suspensões.

4 O leite é uma dessas misturas. A este tipo de misturas chamamos colóides. A diferença está no tamanho das partículas suspensas. Esse tamanho das partículas é usado como critério na definição dos colóides.

5 DISPERSÕES Dispersão É uma mistura de duas ou mais substâncias, em que as partículas da fase dispersa (soluto) estão espalhadas no meio da fase dispersante (solvente). As dispersões são classificadas de acordo com a dimensão das partículas da fase dispersa: Soluções (soluções verdadeiras) Partículas < 1 nm; Colóides (soluções coloidais) Partículas entre 1 nm e 1 m; Suspensões Partículas > 1 m. Nota: 1 nm = 10-9 m; 1 m = 10-6 m

6 DISPERSÕES As soluções são misturas homogêneas, porque só têm uma fase. Os colóides e as suspensões são misturas heterogêneas, porque têm mais do que uma fase. Nos colóides, as partículas da fase dispersa podem ser vistas ao microscópio. Nas suspensões, as partículas da fase dispersa podem ser vistas a olho nu. A atmosfera é uma solução gasosa. Na atmosfera podem existir colóides, suspensões de gotas de água (o nevoeiro e as nuvens) e suspensões de partículas sólidas(o fumo e o smog). O smog é uma mistura de fumo com nevoeiro.

7 DISPERSÕES

8 DISPERSÕES

9 Nos colóides as partículas dispersas estão em movimento constante e errático devido às moléculas do fluido estarem constantemente colidindo umas contra as outras. É por esta razão que as partículas dispersas não se depositam no fundo do recipiente sob a ação da gravidade.

10 Classificação dos colóides SOL Colóide constituído por: Disperso = sólido Dispersante = líquido Exemplos: gelatina em água; goma arábica em água; vernizes e tintas.

11 GEL Colóide constituído por: Disperso = líquido Dispersante = sólido Exemplos: geléias; manteiga; queijo.

12 EMULSÃO Colóide constituído por: Disperso = líquido Dispersante = líquido Exemplos: maionese; leite.

13 ESPUMA Colóide constituído por: Disperso = gás Dispersante = líquido Exemplos: ar na espuma de sabão; ar no chantilly; no colarinho do chope.

14 AEROSSOL Colóide constituído por: Disperso = sólido Dispersante = gás (o ar) Exemplos: fumaças.

15 Os colóides dispersam fortemente a luz, pois as partículas dispersas têm tamanhos semelhantes ao comprimento de onda da luz visível. Este fenômeno é chamado Efeito de Tyndall e permite distinguir as soluções verdadeiras dos colóides, pois as soluções verdadeiras são transparentes, ou seja não dispersam a luz.

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17 Aerossóis líquidos e sólidos Os aerossóis líquidos (exemplos: neblina, nuvens e sprays) são bastante comuns, assim como os aerossóis sólidos (exemplos: poeira e fumaça) apesar de por vezes só nos apercebemos da presença deles devido ao Efeito de Tyndall. Catedral de Saint Germain (Paris).

18 Colóides - São classificados a partir dos vários estados do meio contínuo e da fase dispersa, como ilustrado na tabela:

19 Menos conhecidos, são os aerogéis, onde a fase sólida dispersa no ar é também contínua. Os aerogéis são literalmente feitos de quase nada! Aerogel composto de 96% de ar e 4% de sílica

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21 As espumas líquidas (exemplos: chantilly, espuma da cerveja e espuma de barbear) e espumas sólidas (exemplos: pipocas, farofas e espuma de poliuretano também conhecida por esponja) são exemplos banais de colóides. Chantilly e a sua estrutura microscópica

22 Emulsões (líquidas) e emulsões sólidas O leite e a maionese (meio contínuo: água, fase dispersa: gordura) assim como a manteiga e a margarina (meio contínuo: óleo, fase dispersa: água) são exemplos de emulsões (líquidas). Estrutura microscópica do leite, onde são visíveis os glóbulos de gordura (cinzento) e micelas de caseína (preto), as quais são responsáveis pela estabilidade do leite

23 O queijo (meio contínuo: proteínas, fase dispersa: gordura) assim como o gelado (meio contínuo: água, fase dispersa: gordura) são exemplos de emulsões sólidas. Fatias de queijo cheddar e na respectiva microfotografia da direita (escala: 1 µm) podemos ver os glóbulos de gordura (amarelo) num meio contínuo de proteínas (azul).

24 A gelatina (meio contínuo: água, fase dispersa: proteínas) antes de arrefecer é um exemplo de um sol (líquido). Porém quando arrefece transforma-se num gel, onde a fase dispersa passa também a ser contínua.

25 No estado gel as proteínas da gelatina formam um agregado fractal auto-semelhante. Na microfotografia da direita (escala: 1 µm) podemos ver um gel de lisozina (uma proteína)

26 <> As pérolas (meio contínuo: proteínas, fase dispersa: placas de aragonite) assim como o aço ao carbono (meio contínuo: ferro, fase dispersa: carbono) são exemplos de sóis sólidos. Estrutura de uma pérola, onde as placas de aragonite (mineral) têm cerca de 10 µm de diâmetro e 0.5 µm de espessura.

27 Estabilidade dos Colóides A estabilidade dos colóides depende em grande medida das propriedades da fase dispersa, nomeadamente se esta é liofílica ou liofóbica. O termo lio refere-se ao meio dispersante. Os termos mais familiares fóbico (do grego, "ter medo") e fílico (do grego, "gostar") servem para indicar se as partículas dispersas têm uma afinidade fraca (liofóbica) ou forte (liofílica) com o meio dispersante.

28 Um exemplo comum de sistema liofílico é o sabão disperso na água. O óleo suspenso na água, pelo uso de uma técnica de dispersão por ultra-sons, por exemplo, representa um colóide liofóbico típico. A rigidez inerente dos colóides não fluidos, tais como as espumas sólidas ou os sóis sólidos é, naturalmente, o fator principal que determina a sua estabilidade.

29 Exemplos comuns deste tipo de moléculas são o sabão e os detergentes, os quais têm uma cabeça hidrofílica e uma cauda hidrofóbica. O mecanismo da estabilização baseia-se na formação de micelas:

30 As micelas normais, onde as moléculas do surfactante envolvem a substância hidrofóbica (óleo, por exemplo). Esta é uma forma bastante eficiente de estabilizar uma emulsão de óleo na água, pois o surfactante cria uma barreira mecânica que envolve cada gotícula de óleo, impedindo que estas se juntem quando chocam entre si.

31 A existência de cargas do mesmo sinal, associadas às cabeças hidrofílicas, é um fator adicional de estabilidade devido às repulsões eletrostáticas entre as micelas.

32 Algumas aplicações tecnológicas

33 CLASSIFICAÇÃO DOS COLÓIDES Dependendo do tipo da partícula coloidal e do meio dispergente, os colóides podem ser classificados de várias maneiras, ou seja, recebem nomes particulares: Aerossol consiste em um sólido ou um líquido disperso em um gás.

34 Emulsão são colóides formados por líquido disperso em outro líquido ou sólido. Os exemplos mais conhecidos desse tipo de colóide são a maionese, o queijo e a manteiga. Espuma consiste em um gás disperso em sólido ou líquido. Sol são colóides formados pela dispersão de um sólido em líquido. O plasma sangüíneo é formado por grandes moléculas orgânicas dispersas em água.

35 Gel é um colóide formado pela dispersão de um líquido em um sólido. Pode ser considerado um tipo de sol, no qual as partículas do dispersante sólido compõem um retículo contínuo, de estrutura aberta e semi-rígida. Nesse tipo de colóide, tanto o disperso (líquido) como o dispersante (sólido) são contínuos

36 Soluções diluídas ideais Nas soluções ideais, soluto e solvente obedecem à lei de Raoult. O químico inglês, Willian Henry, descobriu experimentalmente que, no caso de soluções reais com concentrações baixas, embora a pressão de vapor do soluto seja proporcional à fração molar do soluto, a constante de proporcionalidade não é a pressão de vapor da substância pura.

37 Pressão Lei de Henry x B é a fração molar do soluto K B é uma constante empírica (Pa) A Lei de Henry prevê que a dissolução de um gás em um líquido será proporcional à pressão exercida, ou seja, quanto maior a pressão, maior será a solubilização do gás. A temperatura do líquido e a agitação na superfície de contato com o gás também interferem na dissolução. Fração Molar de A

38 Por que o refrigerante perde o gás?

39 Quando um componente (o solvente) é quase puro, a pressão de vapor é proporcional à sua fração molar com a constante de proporcionalidade p B * (lei de Raoult). Quando é o componente menor (o soluto), a sua pressão de vapor continua a ser proporcional à fração molar mas a constante de proporcionalidade é K B Lei de Henry.

40 Tendências da solubilidade 1. Tipo de gás: K H aumenta com o aumento do peso molecular(co 2 ) tem comportamento anômalo) 2. Temperatura: Solubilidade aumenta com o decréscimo da temperatura 3. Salinidade: Solubilidade decresce com o aumento da salinidade

41 Lei de Henry Pressão Soluções reais, com baixas concentrações, a pressão de vapor do soluto é proporcional a fração molar, mas a constante de proporcionalidade não é a pressão de vapor do componente puro. William Henry Químico Inglês p p X p X A A * A A k A B São conhecidas como soluções ideais diluídas onde solvente é um líquido puro, ligeiramente modificado. O soluto presente em baixas concentrações Fração Molar de A

42 T T r e r e r e Numa solução diluída, as moléculas do solvente estão num ambiente que pouco difere do ambiente do solvente puro. As partículas do soluto, no entanto, estão num ambiente completamente diferente do ambiente do soluto puro.

43 Se as ligações A-B forem mais fortes que A-A e B-B Lei de Henry define a dependência entre taxa de evaporação e composição da mistura T T r e r e r e Numero de ligaçoes A-A diminuem Numero de ligações A-B aumentam Taxa de evaporação de A diminui se X A diminui Numero de ligaçoes B-B diminuem Numero de ligações A-B aumentam Taxa de evaporação de B diminui se X B diminui

44 Pressão de vapor Pressão de vapor Se A-B menor que A-A e B-B r e (A)> r e (A) Linha de Henry abaixo da de Raoult o P A o P A 0 X a 1 0 X a 1 Se A-B maior que A-A e B-B r e (A)< r e (A) Linha de Henry acima da de Raoult