INTERFACES GÁS-LÍQUIDO LÍQUIDO - LÍQUIDO

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1 INTERFACES GÁS-LÍQUIDO LÍQUIDO - LÍQUIDO

2 INTERFACE LÍQUIDO-GÁS Líquidos permanecem coesos Membrana elástica Como explicar a existência de uma membrana elástica?

3 INTERFACE LÍQUIDO-GÁS Nas interfaces produzem-se fenómenos que não ocorrem no interior das fases? Desequilíbrio de forças

4 COMO REAGE O SISTEMA? As moléculas situadas na superfície do líquido estão menos atraídas e portanto tendem a possuir uma maior energia Forças moleculares que atuam nas moléculas do líquido são em média isotrópicas Moléculas na superfície estão sujeitas a uma força resultante que as atrai para o líquido

5 QUAL A CONSEQUÊNCIA? Os sistemas tendem a minimizar a energia de superfície e a assumir a configuração correspondente à área mínima de superfície (contração) É necessário trabalho para aumentar a área de superfície na interface líquidovapor, (menos moléculas no seio do líquido e mais moléculas à superfície Este trabalho leva a um aumento da energia do sistema

6 QUAL A CONSEQUÊNCIA? A= área da superfície livre de um líquido que se aumenta de uma quantidade pequena A Trabalho reversível e infinitesimal ( W) necessário para aumentar a superfície de uma área infinitesimal ( A)

7 TENSÃO SUPERFICIAL E TRABALHO DE EXTENSÃO Como a área da interface tende para um valor mínimo, é necessário fornecer energia ao sistema para aumentar a área de superfície Unidades: Pode ser visto como a energia que é necessário fornecer para formar uma superfície com área unitária Se o incremento de área for infinitesimal, da, o trabalho será igualmente infinitesimal δw energia por unidade de área de superfície: ergs/cm 2 ou J/m 2 Aplicada só para líquidos puros = A = δ A

8 TENSÃO SUPERFICIAL DEFINIÇÕES Trabalho de extensão, por unidade de área, necessário para deformar a superfície W = γ A γ = W A Energia por unidade de área necessária para contrariar a minimização da área de superfície G = γ A γ = G A Unidades: ergs/cm 2 ou J/m 2 dyne /cm ou N/m

9 TENSÃO SUPERFICIAL : VERIFICAÇÃO EXPERIMENTAL Considere: F atua na superfície provocando um aumento infinitesimal de área

10 TENSÃO SUPERFICIAL: VERIFICAÇÃO EXPERIMENTAL Mover o fio de uma distância x Aumento da área superficial = atrabalho efetuado ( F x ) é proporcional ao aumento dessa área superficial ( x l) F x = γ x l W A γ = F d l x = F l

11 TENSÃO SUPERFICIAL E FORÇA POR COMPRIMENTO Força (F) que actua sobre qualquer linha imaginária com comprimento unitário (l), na superfície do líquido. Se a força for perpendicular à linha, então Força por unidade comprimento atuando tangencialmente à superfície Definição válida para qualquer líquido Unidades: γ = F l N/m ou dyne/cm ou mn/m γ: Para líquidos puros é uma constante, independente do tamanho da superfície e do tempo.

12 EM RESUMO As diferentes formas de definir tensão superficial Energia (G) necessária para aumentar a superfície (A) isotermicamente e reversivelmente Força tangencial que a superfície exerce por unidade de comprimento γ = G A P, T = G

13 TENSÃO SUPERFICIAL/ TENSÃO INTERFACIAL Tensão Superficial força de contração por unidade de comprimento ao longo do perímetro de uma superfície, se a superfície separa uma interface gás-líquido ou gás- sólido Tensão interfacial força de contração por unidade de comprimento, ao longo do perímetro de uma superfície, se a superfície separa duas fases não gasosas

14 FATORES QUE INFLUENCIAM A TENSÃO SUPERFICIAL 1- Forças intermoleculares (natureza química) Valores de γ à temperatura de 297 K

15 A TENSÃO INTERFACIAL É só uma estimativa!!!!!

16 TENSÃO SUPERFICIAL DE LÍQUIDOS PUROS γ: Para líquidos puros é uma constante, independente do tamanho da superfície e do tempo.

17 TENSÃO INTERFACIAL ENTRE A ÁGUA E OUTROS LÍQUIDOS Líquido T º Centígrado Tensão superficial Dyne/cm Água/butanol 20 1,8 Água/benzeno 20 35,0 Água/silicone 20 44,3 Água/ fluor-polímero 25 57,0 Água/óleo

18 FATORES QUE INFLUENCIAM A TENSÃO SUPERFICIAL 2-Temperatura Segundo Eötvös: Para a maioria dos líquidos, a tensão superficial é uma função linear da temperatura γ- tensão superficial (N/m); V- volume molar (m 3 /mol); T- temperatura (K), T c - temperatura crítica (K) ; K- constante de Eotvos (2,1 x10-7 J/K mol 2/3 )

19 FATORES QUE INFLUENCIAM A TENSÃO SUPERFICIAL Tipo de soluto e sua concentração

20 INFLUÊNCIA DOS SOLUTOS E SUA CONCENTRAÇÃO Mais adiante veremos porque : O tipo de soluto influencia a tensão superficial A concentração influencia a tensão superficial Como calcular o excesso de concentração á superfície Como se organizam esses solutos em solução

21 CONSEQUÊNCIAS DA TENSÃO SUPERFICIAL A tensão superficial actua de forma a diminuir a energia livre de superfície e por isso são observados alguns efeitos Superfícies curvas Capilaridade Formação de gotas Coalescência de gotículas Espalhamento de gotículas Pressão interna de bolhas ECT, ECT.

22 FORÇAS DE ADESÃO E COESÃO Coesão- se as forças atractivas são entre moléculas semelhantes (responsáveis pela formação de gotas) Adesão- se as forças atractivas são entre moléculas diferentes (responsáveis formação de superfícies curvas e pela capilaridade) Num líquido, as forças atractivas entre moléculas podem ser vistas como forças electrostáticas, chamadas Forças de van der Walls

23 INTERFACE LÍQUIDO GÁS. TRABALHO DE COESÃO Forças que atuam no interior da fase condensada (líquido ou sólido) para manter as moléculas coesas Trabalho de coesão (W 1,1 ): Variação de energia livre ou trabalho reversível efetuado para separar o material em contato

24 INTERFACE LÍQUIDO GÁS. TRABALHO DE ADESÃO Forças de adesão que atuam entre superfícies de duas fases condensadas diferentes Trabalho de adesão W 1,2

25 O PROCESSO DE ADESÃO: A EQUAÇÃO DE DUPRÉ Equação de Dupré: A varia de energia livre total corresponde à energia interfacialw SL Este processo pode ser dividido em 2 passos hipotéticos: a) geração de novas superfícies para os WSL = γ S + γ L γ SL materiais S e L, para o vácuo: W = γ S + γ L (referido á unidade de área) b) promover o contato entre duas novas superfícies: W SL O trabalho de coesão e o trabalho de adesão são sempre positivos

26 FORÇAS DE ADESÃO E COESÃO E MOLHABILIDADE

27 TENSÕES INTERFACIAIS E ÂNGULO DE CONTATO Considere uma gota de líquido sobre uma superfície sólida A gota está em equilíbrio devido ao balanço de 3 forças: Tensão interfacial sólido- líquido (SL) Tensão interfacial sólido-vapor (SV) Tensão interfacial líquido-vapor O desequilíbrio de forças intermoleculares existente na interface líquido/gás e sólido/gás é bastante maior que entre fases condensadas, Então as tensões interfaciais para sistemas Líquido/Líquido ou Sólido/Líquido são sempre menores que a maior das tensões superficiais

28 MOLHABILIDADE E ANGULO DE CONTATO No caso de interfaces sólido líquido o trabalho de adesão quantifica a molhabilidade. Está diretamente relacionada com o ângulo de contato formado pelo líquido no sólido, através da equação de Young - Dupré

29 MOLHABILIDADE E ENERGIA DE SUPERFÍCIE

30 EQUAÇÃO DE YOUNG- DUPRÉ: ÂNGULO DE CONTATO Considere o seguinte sistema F Gás θ F F líquido sólido F tensão superficial do líquido, γ L F tensão interfacial, γ SL F -tensão superficial do sólido, γ S θ-ângulo de contacto Condição de equilíbrio (equação de Young): γ S = γ SL + γ L cosθ Assim obtém-se a equação de Young- Dupré: W SL ( 1+ ) γ cosθ = L

31 θ- O ÂNGULO DE CONTATO O angulo de contato θ é o angulo formado por uma gota de líquido na fronteira de três fases (líquido, gás e sólido) Está incluído na interseção entre o plano tangente à superfície do líquido e o plano tangente à superfície do sólido O ângulo de contacto é uma medida quantitativa do molhamento de um sólido por um líquido.

32 ÂNGULO DE CONTATO E MOLHABILIDADE A esquerda, Φ > 90 e as forcas de coesão são maiores que as forcas adesivas A direita, Φ < 90 e as forcas adesivas são maiores que as forcas de coesão

33 O SIGNIFICADO DO ÂNGULO DE CONTATO: HIDROFILIA VS HIDROFOBIA θ - Dá informações sobre as superfícies Superfícies hidrofílicas (explo com grupos OH) têm elevada afinidade para a água, forças adesivas predominantes e logo, baixo ângulo de contacto Superfícies hidrofóbicas (explo: polímeros e superfícies revestidas com moléculas orgânicas) têm forças coesivas predominantes e o ângulo de contacto é elevado

34 COEFICIENTE DE ESPALHAMENTO Coeficiente de espalhamento = S é a diferença de energia livre entre uma superfície sólida, diretamente em contacto com o vapor e um sólido coberto por uma película fina de líquido Espalhamento total S LS >0

35 ÂNGULO DE CONTATO E ESPALHAMENTO

36 CONDIÇÕES DE ESPALHAMENTO DE UM LÍQUIDO NUM SÓLIDO

37 CONSDIÇÕES DE ESPALHAMENTO DE UM LIQUIDO NUM LÍQUIDO O coeficiente de espalhamento, S, é dado por:

38 ESPALHAMENTO & ADESÃO E COESÃO

39 CONSEQUÊNCIA DA TENSÃO SUPERFICIAL (DAS FORÇAS DE ADESÃO E COESÃO) Formação de gotas Uma gota de um líquido no ar tende a ser esférica para minimizar a sua superfície. Por isso as gotas de um líquido têm a forma esférica na ausência da gravidade. Uma esfera é a forma geométrica com menor superfície por unidade de volume S V S V = 4πR 2 4 = πr 3 3 = R 3

40 FORMAÇÃO DE GOTAS Formação de gotas Enquanto a gota NÃO for suficientemente grande, a tensão superficial é suficiente para contrabalançar a força gravítica, impedindo a separação da gota do resto do líquido A gota separa-se quando o seu peso igualar a força de tensão superficial que a segura No equilíbrio Peso da gota = tensão superficial

41 FORMAÇÃO DE GOTAS Gota de líquido suspensa =2 Em que γ é a tensão superficial (N/m) Gota mantém-se suspensa até que a componente vertical da tensão superficial iguale o peso da gota =2 α A força de tensão superficial máxima aplicada, quando α= 90, dá o peso máximo de uma gota de líquido com uma dada tensão superficial =2 ENTÃO = r- raio do tubo: m- massa da gota; g- aceleração da gravidade

42 CONSEQUÊNCIA DAS FORÇAS DE ADESÃO E COESÃO: CURVATURA DAS SUPERFÍCIES A forma da superfície de um fluido, num tubo, depende da adesão e da coesão do líquido nas paredes do tubo Se a adesão (atração líquido-sólido) é maior do que a coesão (interação entre as partículas de líquido) o menisco é côncavo. Ao contrário, o menisco é convexo. (a) Mercury is suppressed in a glass tube because its contact angle is greater than 90º. Surface tension exerts a downward force as it flattens the mercury, suppressing it in the tube. The dashed line shows the shape the mercury surface would have without the flattening effect of surface tension. (b) (b) Water is raised in a glass tube because its contact angle is nearly 0º. Surface tension therefore exerts an upward force when it flattens the surface to reduce its area

43 CAPILARIDADE A capilaridade resulta do jogo entre a tensão superficial e as forças adesivas O liquido sobe no tubo quando as forcas adesivas são maiores que as forças de coesão Na linha de contacto entre o liquido e a superfície as forcas resultantes apontam para cima.

44 COMO TRADUZIR MATEMATICAMENTE A CAPILARIDADE γ = F l γ = F = 2 π r ou 2 π r γ = F azul F θ F azul = F cos θ F h Ou seja: F azul = γ cos θ

45 ALTURA A QUE O LÍQUIDO SOBE A força F v é equilibrada pelo próprio peso do corpo líquido Peso p = m = = m g ( ρ L ρ ar ) V ( ρ ρ ) V g Como V é o volume de um cilindro cuja base é π r 2 e a altura é h L ar V p = π r = h 2 ( ρ ρ ) π r h g L 2 ar

46 ALTURA A QUE O LÍQUIDO SOBE A coluna está equilibrada quando F azul = p coluna F cos θ = 2 π r γ cos liquido 2 ( ρ L ρ ar ) π r h g 2 θ = ( ρ ρ ) π r h g Então a altura da coluna do líquido será: L ar h = 2 γ cosθ ( ρ ρ ) g r L ar

47 CAPILARIDADE E TENSÃO SUPERFICIAL: LEI DE JURIN γ = ( ) ρ ρ 0 2 cosθ r h g

48 CURVATURA NA INTERFACE: PORQUÊ? A lei de Laplace relaciona a diferença de pressão através de uma membrana elástica (ou de uma película de líquido) fechada, com a tensão superficial e com a forma da superfície fechada da membrana ou película a pressão no interior de uma superfície esférica é sempre maior que no exterior a diferença de pressão aumenta quando diminui o raio da referida superfície a diferença de pressão se anula quando a superfície é plana (raio infinito)

49 SUPERFÍCIES CURVAS NAS INTERFACES LÍQUIDO- AR: LEI DE YOUNG- LAPLACE A lei de Young Laplace relaciona a diferença de pressão através de uma membrana elástica (ou de uma película de líquido) fechada, com a tensão superficial e com a forma da superfície fechada da membrana ou película Capilar com, p.ex., água e ar Equilíbrio Mecânico forças de tensão = forças de pressão

50 SUPERFÍCIES CURVAS NAS INTERFACES LÍQUIDO- AR: LEI DE YOUNG- LAPLACE ( p p ) = γ π R 2 π R 2 g l p = ( p p ) g l = 2γ R

51 O QUE DIZ A EQUAÇÃO DE YOUNG - LAPLACE A fórmula de Young-Laplace mostra que: que a pressão no interior de uma superfície esférica é sempre maior que no exterior que a diferença de pressão aumenta quando diminui o raio da referida superfície que a diferença de pressão se anula quando a superfície é plana (raio infinito)

52 CURVATURA NA INTERFACE: VARIAÇÃO DA PRESSÃO & TENSÃO SUPERFICIAL Como varia a pressão dentro de uma superfície curva com o raio dessa superfície, para dois valores diferentes de tensão superficial? P 0 quando r Nota: isto ilustra a dificuldade de se formarem pequenas bolhas. Quanto mais pequena for a bolha, maior deverá ser a pressão no seu interior para que ela se mantenha estável

53 DEDUÇÃO DA EQUAÇÃO DE YOUNG-LAPLACE Suponha uma gota que se forma no extremo de uma seringa ao deslocar o êmbolo, tal como se indica na figura. P 0 - pressão exterior. Para formar a gota de raio r é necessário aplicar, mediante o êmbolo, uma pressão P > P 0. O trabalho realizado pelo embolo, sobre o líquido ao mover-se é P dv Mas, a gota realiza também um trabalho (P 0.dV)de deslocamento do ar, no seu entorno, ao aumentar o seu volume dv. Nota: ambos os volumes são iguais porque o líquido é incompressível.

54 DEDUÇÃO DA EQUAÇÃO DE YOUNG-LAPLACE Suponha uma gota que se forma no extremo de uma seringa ao deslocar o êmbolo, tal como se indica na figura. O trabalho total sobre o líquido será dw=(p-p 0 ) dv Este trabalho é utilizado para aumentar a superfície da gota, enquanto a temperatura e o volume de líquido se mantêm constantes. dw=γ da

55 DEDUÇÃO DA EQUAÇÃO DE YOUNG-LAPLACE Suponha uma gota que se forma no extremo de uma seringa ao deslocar o êmbolo, tal como se indica na figura. Igualando os 2 trabalhos e tendo em conta a área e o volume de uma superfície esférica: A = V = 4πr 4 π r dv=4πr 2 dr, e da=8πr dr p p0 = P = 2γ R

56 EQUAÇÃO DE LAPLACE: PARA SUPERFÍCIES ESFÉRICAS A equação de Young-Laplace é a base do método da ascensão de líquidos em tubos capilares para medir tensões superficiais. Dá-nos a diferença de pressão entre duas fases em equilíbrio ( P), em função da tensão superficial (γ) e a curvatura da interface Conclusão: -entre duas fases separadas por uma interface, sempre existirá uma diferença de pressão em equilíbrio, sendo maior a pressão no interior da curvatura.

57 LEI DE LAPLACE PARA BOLHAS E GOTAS

58 APLICAÇÕES DA LEI DE LAPLACE: ASCENSÃO CAPILAR r h = R cosθ p = p = = 2γ = R ( ρ ρ ) liq p ρg = 2γ cosθ r gh = ρgh ar 2γ rρg cosθ

59 APLICAÇÕES DA LEI DE LAPLACE: ESTABILIZAÇÃO ALVEOLAR Bolhas de tamanhos diferentes ligadas a um tubo Pint Pext = 2γ r P P Pressão interna maior para a gota mais pequena A gota mais pequena diminui Estabilização alveolar por tensioactivos tensão superficial diâmetro alveolar evitam o colapso dos alvéolos

60 ESTABILIZAÇÃO ALVEOLAR dipalmitoyl phosphatidylcholine

61 ESTABILIZAÇÃO ALVEOLAR Bronchial tubes in the lungs branch into ever-smaller structures, finally ending in alveoli. The alveoli act like tiny bubbles. The surface tension of their mucous lining aids in exhalation and can prevent inhalation if too great. Surface tension as a function of surface area. The surface tension for lung surfactant decreases with decreasing area. This ensures that small alveoli don t collapse and large alveoli are not able to over expand.

62 MÉTODOS PARA A DETERMINAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL Estáticos Dinâmicos

63 DETERMINAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL: MÉTODOS Métodos Estáticos- Medida da tensão de uma superfície que não se modifica ao longo das determinações e que se mantém constante e em equilíbrio com a fase líquida Métodos Dinâmicos - Medida da tensão de uma superfície, em extensão ou em contração, e em que o equilíbrio com a fase líquida varia constantemente durante a determinação

64 ANEL DE DU NOÜY A tensão superficial do líquido é calculada a partir do diâmetro 2R do anel e do valor da força ΔF que mede o dinamómetro.

65 BALANÇA DE WILHELMY

66 MÉTODO DO CATECÓMETRO Método da ascensão por capilaridade a) Com um catecómetro, medir a altura h de ascensão do líquido Precisão 0,01 mm Utilização: aplicável a líquidos puros e de elevada tensão superficial

67 MÉTODO DO GOTEJAMENTO Consiste em fazer gotejar o líquido através de um tubo capilar fino e aplicar um balanço de forças no momento da queda da gota A gota de massa (m i ) cai quando o seu peso igualar as forças correspondentes à tensão superficial (F γ )

68 MÉTODO DE GOTEJAMENTO: PESO DA GOTA A força de tensão (F γ ) que mantém a gota ligada ao resto do líquido é dada por: Então: m i = massa da gota ideal r = raio do tubo Lei de Tate

69 MÉTODO DE GOTEJAMENTO: PESO DA GOTA Observa-se que somente a porção mais externa da gota é que alcança a posição de instabilidade e cai. Perto de 40% do líquido que forma a gota permanece ligado ao tubo. Para corrigir o erro causado pelo peso da gota, introduz-se na equação um fator de correção f. Assim: γ = m i. g 2.. π. r. f O fator de correção f é uma função do raio do tubo e do volume da gota. Estes valores são tabelados abaixo:

70 MÉTODO DE GOTEJAMENTO: PESO DA GOTA Fator de correção para o método do peso da gota

71 NA PRÁTICA O QUE FAZER? a) Contar o número de gotas correspondente a um determinado volume de líquido n é inversamente proporcional a γ n é inversamente proporcional a V F = 2πr 2 γ p = 2πrγ A massa de cada gota V 2 π r γ = ρ g n ou γ = V ρ g 2 π r n m gota = V ρ e n p gota = V ρ g n

72 NA PRÁTICA O QUE FAZER? Repita agora o ensaio para um líquido de tensão superficial conhecida Relacione agora os dois valores n r g V = π ρ γ g V n r x n r g V = ρ π π ρ γ γ n n x 1 1 ρ 1 ρ γ γ =

73 ADSORÇÃO DE LÍQUIDOS EM SUPERFÍCIES SÓLIDAS E EM SUPERFÍCIES LÍQUIDAS

74 ADSORÇÃO DE LÍQUIDOS POR LÍQUIDOS

75 ADSORÇÃO DE LÍQUIDOS POR LÍQUIDOS Tipo I Tipo II São excluídos na interface Aumentam γ Adsorção negativa Encontram-se na interface Diminuem γ Adsorção positiva

76 EFEITO DO SOLUTO SOBRE A TENSÃO SUPERFICIAL

77 ADSORÇÃO POSITIVA VS ADSORÇÃO NEGATIVA

78 ADSORÇÃO POSITIVA: SURFACTANTES: CONSTITUIÇÃO Características: Se a tensão superficial entre dois líquidos é suficientemente reduzida pela adição de surfactantes podem formar-se micro emulsões actuam a baixas concentrações possuem baixa tensão superficial diminuem a energia livre de Gibbs do sistema

79 TIPOS DE SURFACTANTES

80 SURFACTANTES NATURAIS Carbohidratos naturais: Alkyl polyglucosides Triton APGs (Union Carbide), Plantcare (Cognis/Henkel), Lauryl glucoside, Monatrope (ICI/Uniqema) Sorbitan esters Crills (Croda) and Spans (ICI/Uniqema) Sucrose esters Crodestas (Croda)

81 BIOSURFACTANTES

82 COMO ATUAM OS SURFACTANTES Surfactantes na interface Micela esférica

83 QUANDO UM SURFACTANTE É ADICIONADO A UM LÍQUIDO

84 EXCESSO INTERFACIAL (Γ) σ Γ i = σ n i A α β Excesso interfacial área de interface n T n α i n β i n σ i = soluto i total = soluto i na fase α = soluto i na fase β = soluto i na interface soluto i n iσ = n T - (n iα + n iβ )

85 EXCESSO DE CONCENTRAÇÃO À SUPERFÍCIE

86 COMO TRADUZIR MATEMATICAMENTE? ISOTÉRMICA DE GIBBS A isotérmica de Gibbs descreve a relação entre a concentração de soluto (c) e o excesso de concentração à superfície (Γ), a uma dada temperatura Γ = c RT d γ dc Γ = Γ = excesso de concentração à superfície (mol/m 2 ) R = constante dos gases perfeitos (8.314 J mol -1 K -1 ) T= Temperatura (K) C= concentração (mol/dm 3 ) γ =tensão superficial (N/m) 1 d γ RT d ln c

87 OU.. Γ = dγ 2,303 RT d logc Γ = excesso de concentração à superfície (moles m -2 ) C= concentração molar ou actividade molar da substância adsorvida γ = tensão superficial (Nm -1 )

88 COMO CALCULAR O EXCESSO DE CONCENTRAÇÃO À SUPERFÍCIE? Efetuar medidas da tensão superficial de soluções com diferentes concentrações de soluto Efetuar o gráfico γ em função de ln C

89 QUE TIPOS DE GRÁFICOS PODE OBTER? 1.Subst. que se concentram na interface e fazem baixar a tensão superficial (adsorção positiva) d dγ < 0 lnc 2 Sabões; aminas, proteínas; ácidos gordos 2.Subst. que não se concentram na interface e fazem aumentar a tensão superficial (adsorção negativa) d dγ > 0 ln C 2 Açucares; polissacarídeos

90 CÁLCULO DO EXCESSO DE CONCENTRAÇÃO À SUPERFÍCIE Use o declive da parte linear dγ d logc < 0 OU dγ d ln C < 0 Faça o cálculo agora: Γ = 1 d γ RT d ln c ou dγ Γ = 2,303 RT d logc

91 PARA QUE SERVE CALCULAR O EXCESSO DE CONCENTRAÇÃO À SUPERFÍCIE? Determinar a área de superfície molecular 1 A B = Γ B, máx N A

92 APLICAÇÃO DA ISOTÉRMICA DE GIBBS Tensões superficiais de soluções aquosas de um surfactante não iónico (CH 3(CH 2 ) 9(OCH 2CH 2 ) 5OH) a 25ºC

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94 DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA Concentração de tensioactivo em que as moléculas individuais se agregam para formar micelas Propriedade Π Turbidez CMC γ Λ Concentração

95 FACTORES QUE INFLUENCIAM A CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA A concentração Micelar Crítica diminui com: O aumento das características hidrofóbicas da molécula A diminuição da temperatura O aumento da força iónica

96 NA CMC

97 SOLUBILIDADE DOS SURFACTANTES: PONTO DE KRAFT Solubilidade dos surfactantes é altamente dependente de T Acima de certa temperatura não é possível existirem micelas O ponto onde a curva de solubilidade se encontra com a curva de CMC, é o ponto de Kraft.

98 DIAGRAMAS DE FASES Cloud Point Temperature on the surfactant-water-temperature phase diagram

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100 ESCALA DE BALANÇO HIDRÓFILO-LIPÓFILO

101 TIPOS DE MICELAS Misturas de sais de ácidos gordos formam micelas: agregados esféricos de 10 a 1000 moléculas Diâmetro < 200 Å Fosfolípidos e glicolípidos formam bicamadas ou lipossomas. As bicamadas são estruturas planares relativamente instáveis. Lipossomas são vesículas com água dentro. Resultam do fecho da bicamada sobre si própria. Diâmetro variável de 500 a 104 Å

102 DIAGRAMA DE FASES A schematic phase diagram of a surfactant-oil-water system showing different ways of packing the surfactant molecules depending on concentration of components. Large quantities of an amphiphilic material (surfactant) and small quantities of water and oil result in generation of surfactant "crystals", large quantities of water and small quantities of surfactant and oil - micelles, etc.

103 A IMPORTÂNCIA ECONÓMICA DOS SURFACTANTES Algumas áreas importantes de elevado impacto, para os surfactantes.

104 APLICAÇÕES DOS SURFACTANTES Detergência: remoção do material hidrofóbico em solução aquosa Molhamento: diminuição do ângulo de contacto entre líquido e sólido altera a molhabilidade das superfícies Ex. superfície hidrofílica torna-se hidrofóbica por adsorção do tensioactivo Emulsificação: estabilização da dispersão de fases líquidas imiscíveis Flotação: tratamento de minério por utilização de bolhas de ar e tensioativo para separar o minério da escória Recuperação de petróleo: injeção de tensioactivos na rocha para aproveitamento do petróleo restante

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