ARISTIDES CIPRIANO

AULA 01

DISPERSÕES

BONDADE É AMAR AS PESSOAS

MAIS DO QUE ELAS MERECEM.

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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.

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.

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.

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

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.

DISPERSÕES

DISPERSÕES

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.

Classificação dos colóides

SOL

Colóide constituído por:

Disperso = sólido

Dispersante = líquido

Exemplos: gelatina em água; goma arábica

em água; vernizes e tintas.

GEL

Colóide constituído por:

Disperso = líquido

Dispersante = sólido

Exemplos: geléias; manteiga; queijo.

EMULSÃO

Colóide constituído por:

Disperso = líquido

Dispersante = líquido

Exemplos: maionese; leite.

ESPUMA

Colóide constituído por:

Disperso = gás

Dispersante = líquido

Exemplos: ar na espuma de sabão; ar no chantilly;

no colarinho do chope.

AEROSSOL

Colóide constituído por:

Disperso = sólido

Dispersante = gás (o ar)

Exemplos: fumaças.

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.

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).

Colóides - São classificados a partir dos

vários estados do meio contínuo e da fase

dispersa, como ilustrado na tabela:

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

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

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 sãoresponsáveis pela estabilidade do leite

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).

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.

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)

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.

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Estrutura de uma pérola, onde as placas de aragonite(mineral) têm cerca de 10 µm de diâmetro e 0.5 µm de espessura.

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.

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.

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:

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.

A existência de cargas do mesmo sinal, associadas às

cabeças hidrofílicas, é um fator adicional de

estabilidade devido às repulsões eletrostáticas entre as

micelas.

Algumas aplicações tecnológicas

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.

• 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.

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

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 devapor da substância pura.

Lei de Henry

• xB é a fração molar do soluto

• KB é uma constante empírica (Pa)

Pre

ssã

o

Fração Molar de A

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.

Por que o refrigerante perde o gás?

Quando um componente (o solvente) équase puro, a pressão de vapor éproporcional à sua fração molar com aconstante de proporcionalidade pB* (lei deRaoult).

Quando é o componente menor (osoluto), a sua pressão de vapor continua aser proporcional à fração molar mas aconstante de proporcionalidade é KB Lei deHenry.

Tendências da

solubilidade

1. Tipo de gás:

KH aumenta com o aumento

do peso molecular(CO2) tem

comportamento anômalo)

2. Temperatura:

Solubilidade aumenta com o

decréscimo da temperatura

3. Salinidade:

Solubilidade decresce com o

aumento da salinidade

Lei de Henry

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

A

A

A Xp

p

* A

B

A Xk

p

Pre

ssã

o

Fração Molar de A

São conhecidas como soluções

ideais diluídas onde solvente é um

líquido puro, ligeiramente

modificado. O soluto presente em

baixas concentrações

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.

re

T

re

T

re

Se as ligações A-B forem mais fortes que

A-A e B-B

re

T

re

T

re

Numero de ligaçoes A-A diminuem

Numero de ligações A-B aumentam

Taxa de evaporação de A diminui se

XA diminui

Numero de ligaçoes B-B diminuem

Numero de ligações A-B aumentam

Taxa de evaporação de B diminui se

XB diminui

Lei de Henry – define a dependência entre taxa

de evaporação e composição da mistura

Xa10

Pre

ssão

de

vap

or

o

AP

Xa10

Pre

ssão

de

vap

or

o

AP

Se A-B maior que A-A e B-B

re´(A)< re(A)

Linha de Henry acima da de Raoult

Se A-B menor que A-A e B-B

re´(A)> re(A)

Linha de Henry abaixo da de Raoult