Energia e Tensão Superficial

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CONCEITO INICIAL: FASE, INTERFASE E SUPERFÍCIE
	A fase é a porção homogênea de um sistema na qual as propriedades se mantêm constantes, ou seja, é a região do espaço em que a composição química e as propriedades físicas e mecânicas são uniformes. Já a interface é a região intermediária entre duas fases em contato, ou seja, é a fina camada limite entre duas fases, com dimensão coloidal (1nm). Por fim, a superfície refere-se a uma extensão de terra ou ao limite de um corpo. É a “parte de cima” que fica em contato com a parte gasosa. 
	Na interface entre dois líquidos há de novo desequilíbrio nas forças intermoleculares no interior e junto à interface. As forças intermoleculares responsáveis pelas tensões superficiais ou interfaciais incluem as forças de dispersão de London (universais), ligações de hidrogênio e ligação metálica.
OS FENÔMENOS SUPERFICIAIS
Os três principais fenômenos superficiais são: tensão superficial, adsorção e detergência. Em nosso trabalho daremos ênfase somente em tensão superficial.
A tensão superficial é um efeito físico que ocorre na camada superficial de um líquido e que leva à sua superfície a se comportar como uma membrana elástica. Por causa desse efeito, alguns objetos mais densos que o líquido podem flutuar na superfície. Este efeito permite também, por exemplo, que alguns insetos caminhem sobre a superfície da água e que poeira fina não afunde. 
A tensão superficial é responsável dentre outros efeitos pela capilaridade, formação de gotas e bolhas e imiscibilidade entre líquidos polares e apolares, sendo um fator fundamental para a sobrevivência de muitos organismos marinhos, tais como o neuston (organismos, vegetais e animais que e vivem nas camadas superficiais das massas de água), bactérias, pequenos flagelados, algas, dentre outros.
A causa da tensão superficial é a resultante do sistema de forças de atração entre moléculas que estão localizadas na superfície líquida. As moléculas do interior do líquido se atraem mutuamente com a mesma intensidade em todas as direções e sentidos. A resultante das forças inter-moleculares é neste caso nula. O responsável pelo comportamento elástico, que pode ser comparado a um látex, é a falta de balanço entre forças de atração que modifica a interface destas superfícies. Enquanto as moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas, as moléculas da superfície do líquido sofrem apenas atrações laterais e internas. 
EXPLICAÇÃO MOLECULAR X EXPRESSÕES MATEMÁTICAS
Explicação molecular: desequilíbrio das forças intermoleculares existentes na superfície. 
Expressões matemática: existem três expressões matemáticas que definem a tensão superficial. São elas:
Tensão superficial = trabalho ÷ superfície erg/cm2ou mJ/m2
	Afinal, como a área da interface tende para um valor mínimo, é necessário fornecer energia ao sistema para aumentar a área de superfície. 
Já do ponto de vista termodinâmico pode ser interpretada como a energia (G) necessária para aumentar a superfície (A) isotermicamente e reversivelmente: 
				(J/m2)
Observação: Esta definição só é aplicada a líquidos puros e o valor de tensão superficial é sempre positivo devido à atração. 
A tensão superficial pode ser também definida como a Força (F) que atua sobre qualquer linha imaginária com comprimento unitário na superfície do líquido, se a força for perpendicular à linha. Ou seja:
F ÷ 2.L (N/m) Observação: Esta definição é válida para qualquer líquido.
NÃO CONFUNDA!! TENSÃO SUPERFICIAL X 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.
OS PRINCIPAIS FATORES QUE INFLUENCIAM NA TENSÃO SUPERFICIAL
Os principais fatores que influenciam na tensão superficial são:
Forças intermoleculares (natureza química)
Voce já se perguntou por que a água forma gotas ou como os insetos conseguem caminhar sobre ela? Este comportamento da água deve-se as chamadas forças intermoleculares, que mantém as moléculas unidas, formando um determinado tipo de substância cujas características físicas e químicas dependem do tipo e da intensidade dessas forças.
As forças intermoleculares são o resultado das atrações eletrostáticas entre as moléculas que compõem uma substância. Essas forças podem ser de interação dipolo-dipolo, dipolo induzido e a ligação de hidrogênio. Essas forças intermoleculares são mais fracas do que as forcas intramoleculares (ligações químicas), mas são fortes o suficiente para governar certas propriedades das substâncias, tais como: mudança de estado físico (fusão, ebulição, sublimação etc.), tensão superficial, viscosidade, capilaridade etc.
Os líquidos com forças intermoleculares maiores são aqueles que apresentam maiores tensões superficiais. A tensão superficial da água, por exemplo, é aproximadamente três vezes maior do que a maior parte dos líquidos comuns, devido as pontes de hidrogênio.
Temperatura
A tensão superficial da maioria dos líquidos decresce com o aumento de temperatura, sendo bastante baixa próximo do ponto crítico (Excepto Cu e Fe líquidos!). A limpeza de superfícies e de tecidos, por exemplo, torna-se mais fácil quando é usada água quente, em virtude da redução de sua tensão superficial. A tensão diminui com o aumento da temperatura, de maneira quase linear, e se torna muito pequena nas proximidades da temperatura crítica, onde as forças coesivas intermoleculares tendem a zero. Isso ocorre porque  o aumento da agitação térmica das moléculas de água aumenta a distância média entre elas e reduz a magnitude das forças atrativas intermoleculares (no caso da água, ligações de hidrogênio).
Tipo de soluto e sua concentração
Afinal, a tensão superficial depende da natureza do líquido. Como representado na tabela a seguir:
Observação: valores obtidos a a 20 ºC, expressa em N / m ou J / m2.
Os hidrocarbonetos saturados, como o hexano, formados por moléculas apolares, têm tensões superficiais muito baixas. Por esta razão, quando colocados sobre a água, conduzem a abaixamento da tensão superficial.
Ação de substancias adicionadas ao líquido, que se chamam surfactantes
Surfactantes ou tensoativos são substâncias utilizadas para limpeza em geral, pois conseguem “envolver” sujeira e retirá-la junto com a água, através de um processo chamado emulsificação. Os surfactantes são moléculas que possuem atividade “detergente”. A estrutura química espacial é semelhante a um “cotonete” onde a parte de algodão seria a extremidade polar (solúvel em água) da molécula e a haste flexível seria a parte apolar (não solúvel em água) da molécula. 
O conceito moderno de agentes tensoativos, ou surfactantes inclui os sabões, os detergentes, os emulsificadores, os agentes umectantes e os agentes penetrantes. Esta atividade de modificar as propriedades de uma camada superficial que separa duas fases em contato está relacionada com a estrutura dos tensoativos que possuem na mesma molécula uma parte polar, solúvel em água (hidrofílica) e uma parte não polar, insolúvel em água (hidrofóbica). Portanto, os tensoativos são compostos constituídos de uma longa cadeia carbônica, sensivelmente insolúvel em água (hidrofóbica), porém solúvel em óleos e gorduras, acompanhadas de um maior ou menor grupo de átomos com poderosa atração pela água.
Na superfície do líquido, a parte hidrofílica da substância tensoativa adere as moléculas da água, quebrando suas atrações intra-moleculares, reduzindo desta forma, a tensão superficial. Neste momento, a estrutura esférica da gota de água entra em colapso, expandindo a área de contato com a superfície. Além de solucionar o problema de tensão superficial, os tensoativos exercem outras funções muito importantes na lavagem, como por exemplo, eles ajudam a deslocara sujeira e dispersam as partículas de sujeira.
Figura 1: Uma molécula apolar
Numa micela, a extremidade apolar do tensoativo fica voltada para o centro, interagindo com o óleo (ou substâncias hidrofóbicas), enquanto a extremidade polar fica para fora (interagindo com a água). As micelas são estruturas geralmente esféricas, de natureza coloidal, formadas de tal modo que as partes não polares do detergente se orientam para o interior da mesma, criando assim, uma superfície iônica.
Podemos dizer que as soluções de tensoativos formam sistemas dinâmicos onde as micelas estão continuamente sendo formadas e destruídas. Essa característica das soluções de detergentes é importante para o processo de remoção das sujidades, que envolve o deslocamento das partículas de sujeiras de natureza lipofílica para o interior das micelas e a estabilização das mesmas de modo a mantê-las em suspensão, evitando que a sujeira volte a depositar-se sobre a superfície que está sendo limpa.
Os tensoativos são divididos em aniônicos, catiônicos, anfóteros e não-iônicos. A associação de alguns deles pode, além de outras coisas, melhorar o poder de limpeza do detergente e diminuir sua irritabilidade, ou seja, aumentar sua suavidade. De um modo geral, podemos dizer que um tensoativo apresenta ao mesmo tempo características de agente molhante, de agente emulsionante, de detergente e de espumante. Entretanto, uma destas características é sempre mais marcante em um determinado tensoativo do que as demais. É esta característica dominante que determina a sua classificação como detergente, emulsionante, etc.
Tipos de tensoativos
Faremos aqui uma breve descrição dos diferentes tipos de tensoativos que são responsáveis pela propriedade de tirar sujeiras e dar espumosidade aos detergentes e sabões. Existem quatro tipos de tensoativos que serão descritos a seguir.
Tensoativos aniônicos:
Os tensoativos são aniônicos quando em solução aquosa possuem carga negativa em sua porção hidrofílica. Os principais representantes desta classe são os sabões de ácidos graxos, os alquil sulfatos, os alquil éter sulfatos e os alquilsulfossuccinatos, embora muitos outros não deixem de ter sua importância para uma ou outra aplicação específica. São, via de regra, de alto poder espumante, alta detergência e alta umectância, quando comparados às demais classes de tensoativos.
Os sabões alcalinos de ácidos graxos são amplamente utilizados na fabricação de sabonetes em barra, pois seu desempenho é satisfatório e seu custo é baixo. São normalmente os aniônicos mais pobres em espuma e suscetíveis à dureza de água. A adição de agentes quelantese sequestrantes pode melhorar o desempenho destes produtos.
Os alquil sulfatos, juntamente com os alquil éter sulfatos são os produtos mais utilizados como agentes tensoativos espumógenos em cosméticos capilares, sabonetes líquidos, produtos de higiene oral, entre outras aplicações. Dentre os alquil sulfatos, os mais importantes são os lauril sulfatos que possuem ampla aplicação na indústria cosmética. As principais características dos alquil sulfatos são seu alto poder espumógeno, alta reserva de viscosidade, boa solubilidade em água, odor agradável e completa biodegradabilidade.
Na classe de alquil éter sulfatos, os mais importantes são os lauril éter sulfatos, por suas propriedades diferenciadas: são mais hidrofílicos (50%) que seus correspondentes não etoxilados, possuem baixa irritabilidade aos olhos e à pele, baixo ponto de turvação, fácil controle de viscosidade a partir de adição de eletrólitos e maior resistência à dureza de água.
O processo de obtenção consiste na etoxilação do álcool laurílico, seguida da sulfonação do álcool laurílicoetoxilado, gerando um ácido que é neutralizado por uma base tal como soda, trietanolamina, amônia ou monoetanolamina, produzindo diferentes sais de lauril éter sulfato, portanto, diferentes tensoativos.
Ainda como tensoativos aniônicos tem-se os alquilsulfossuccinatos, de excelente poder umectante, embora produzam pouca espuma e possuam baixo poder detergente. Os monoalquilsulfos-succinatos foram desenvolvidos recentemente. São pouco irritantes aos olhos e apresentam baixíssima toxicidade. Os sulfossuccinatos são utilizados, preferencialmente, em xampus infantis, em geral, associados a um lauril éter sulfato para melhorar suas propriedades de espuma e detergência.
Tensoativos catiônicos:
Os tensoativos catiônicos são caracterizados por possuírem um grupo hidrofílico carregado positivamente ligado à cadeia graxa hidrofóbica. Possuem menor aplicação em cosméticos, devido a algumas características indesejáveis, como incompatibilidade com tensoativos aniônicos, irritabilidade à pele e aos olhos e baixo poder detergente. Algumas propriedades importantes destes tensoativos fazem com que sejam utilizados em preparações cosméticas como bactericidas e agentes antiestáticos em condicionadores capilares.
Como os condicionadores são produtos utilizados após a lavagem, não necessitam conter tensoativos aniônicos altamente detergentes, responsáveis, portanto, pela limpeza dos fios de cabelo. Isso torna possível utilizar formulações baseadas em tensoativos catiônicos, os maiores agentes promotores de substantividade, efeitos antiestático e de condicionamento às fibras dos cabelos.
A mudança da natureza lipofílica da superfície do cabelo devido à adsorção do agente catiônico, permite que outros ingredientes da formulação tenham maior compatibilidade com o cabelo. Assim, na presença de agentes catiônicos ocorre maior deposição de materiais graxos e emolientes (componentes oleosos) em sua superfície, substâncias que contribuem sinergicamente para os efeitos dos agentes catiônicos.
Os tensoativos catiônicos de maior utilização em preparações cosméticas são os sais de amônio quaternário, dentre os quais, o mais usado no Brasil é o cloreto de cetiltrimetilamônio, sendo que os cloretos de dialquildimetilamônio são também muito utilizados.
Tensoativos não-iônicos:
	Os tensoativosnão-iônicos são caracterizados por possuírem grupos hidrofílicos sem cargas ligados à cadeia graxa. Possuem como características a compatibilidade com a maioria das matérias-primas utilizadas em cosméticos, baixa irritabilidade à pele e aos olhos, um alto poder de redução da tensão superficial e interfacial e baixos poderes de detergência e espuma. Estas características permitem que estes tensoativos sejam utilizados, principalmente, como agentes emulsionantes.
	As alcanolamidas de ácidos graxos pertencem à classe de tensoativosnão-iônicos. No mercado brasileiro, a dietanolamida de ácido graxo de coco é mais utilizada devido ao baixo custo e disponibilidade local da matéria-prima e por dispensar aquecimento para seu uso. É obtida pela reação da dietanolamina ou monoetanolamina com ácidos graxos de coco e utilizada como agente sobrengordurante, espessantes e solubilizante de fragrâncias e materiais oleosos.
	Dentre os tensoativos não-iônicos as alcanolamidas graxas são as que possuem maior utilização em preparações espumógenas, principalmente em xampus. Elas apresentam poder espessante pelo aumento da reserva de viscosidade, ou seja, por permitirem maior absorção de água e maior resistência a eletrólitos, estabilização de espuma, pela solubilização dos ésteres graxos, glicóis, álcoois, óleos essenciais, lanolina, etc. Seu efeito sobrengordurante (recondicionamento) é devido à estrutura graxa e ao baixo poder de detergência, reduz o efeito de ressecamento causado pelos tensoativos aniônicos.
	Outros componentes da classe de tensoativosnão-iônicos são os derivados de polióis, como os ésteres de glicerol. Destes, o monoestearato de glicerila é o mais utilizado em loções, cremes e batons. É obtido pela reação direta do ácido esteárico com glicerol. Com a adição de um emulsionante aniônico, obtém-se o monoestearato de glicerilaautoemulsionável.
	Dos polióis tem-se ainda a classe dos derivados de glicóis, da qual os ésteres de glicóis são os componentes mais simples. São agentes emulsionantes comgrupamento hidrofílico proveniente do glicol e lipofílico oriundo do ácido graxo, sendo utilizados normalmente como emulsionantes auxiliares, dispersantes, agentes de consistência, opacificantes e perolizantes. Muitos tensoativosnão-iônicos são utilizados, também, como emolientes, atuando na prevenção e alívio do ressecamento da pele, bem como na sua proteção. São substâncias que conferem maciez e flexibilidade à pele. Agem através da retenção de água no estrato córneo por meio da formação de uma emulsão de água em óleo.
Os emolientes apresentam, como propriedades, um fácil espalhamento, facilidade de penetração na pele, auxiliam na dispersão de pigmentos, atuam como emulsionantes e cosolventes. Um exemplo de produto desta categoria é o álcool estearílicopropoxilado, muito utilizado nesta função por não possuir poder comedogênico (causador de acnes).
Alguns tensoativosnão-iônicos são utilizados como solubilizantes de fragrâncias, citando-se como exemplos os álcoois laurílicosetoxilados. São bastante suaves e biodegradáveis, apresentando boa tolerância à dureza de água. Tensoativosnão-iônicos podem ser utilizados como agentes de consistência, destacando-se o álcool cetoestearílicoetoxilado, com 20 mols de óxido de eteno, normalmente utilizado em conjunto com o material de partida de sua síntese (álcool cetoestearílico não etoxilado) em condicionadores capilares e cremes diversos.
Tensoativos anfóteros:
Os tensoativos anfóteros são caracterizados por apresentarem, na mesma molécula, grupamentos positivo e negativo. O grupamento positivo é, normalmente, representado por um grupo de nitrogênio quaternário e o negativo por um grupo carboxilato ou sulfonato. Propriedades como solubilidade, detergência, poder espumante e poder umectante dos tensoativos desta classe estão condicionados, principalmente, ao pH do meio e ao comprimento da cadeia que os constitui. O grupo polar positivo é mais pronunciado em pH menor que 7, ao passo que o grupo polar negativo é mais pronunciado em pH maior que 7. Os tensoativos anfóteros mais utilizados na indústria cosmética são os derivados de imidazolina e as betaínas.
Dengue 
 O desenvolvimento de surfactantes (sabões ou tensoativos) a partir do óleo de mamona e do líquido da casca da castanha de caju (LCC) que possam atuar contra larvas de mosquitos do gênero Aedes. Uma vez comprovada sua atividade larvicida, os tensoativos poderão ser usados em águas infestadas por insetos vetores de moléstias, com o objetivo de controlar doenças transmitidas por mosquitos, em especial a dengue. Tanto o LCC quanto o óleo de mamona possuem baixo valor comercial e são oriundos de fontes naturais renováveis, permitindo desenvolver surfactantes de baixo custo e que não agridem o meio ambiente, podendo ser produzidos industrial ou artesanalmente.
Ao ser aspergido, o produto forma uma película na superfície da água reduzindo a tensão superficial do líquido. É essa tensão que impede que os mosquitos afundem enquanto botam ovos na água. Sem ela, asas e patas ficam encharcadas e o inseto acaba afundando. As mudanças das características da superfície da água a ação do mosquitocida é totalmente mecânica, uma vez que não conta com substâncias tóxicas. Se uma pessoa ou um animal beber água com a película, o produto não causará mal algum à saúde. Além disso, ele é inerte, ou seja, não reage com outras substâncias.
O tensoativo também se mostrou um eficiente algicida. Por alterar as características físicas da superfície da água, o filme prejudica a flutuabilidade das algas que acabam afundando e morrendo. Como o produto não rompe a membrana celular das algas, elas não derramam toxinas na água, como ocorre com alguns algicidas que destroem essas membranas. O filme mosquitocita e algicida é biodegradável e se decompõe em um período de 48 horas, em média. Por isso, após esse tempo precisa ser renovado. Sua eficiência pôde ser verificada em lagos, reservatórios de água parada e em rios com fluxos lentos e laminares.
Para testar o surfactante, Gugliotti contou com o Laboratório de Mosquitos Geneticamente Modificados do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP. Em 24 horas, o produto eliminou 94% das pupas macho e 86% das pupas fêmea da espécie Culexquinquefaciatus, o principal vetor da filariose ou elefantíase.Contra o Anophelesaquasalis, espécie comum em várias regiões do Brasil e que transmite a malária, a película se mostrou ainda mais eficaz. Em apenas duas horas o produto eliminou completamente as larvas e as pupas da espécie
Em outro teste, realizado no Núcleo de Avaliação e Pesquisa do Serviço Regional de Marília (SP) da Sucen, o filme eliminou 98% das pupas do mosquito transmissor da dengue Aedes aegypti.
O QUE É A FLOTAÇÃO?
Os primeiros registros dos processos de flotação, relatando interações entre óleo eágua, foram publicados em uma patente por volta do ano de 1860. Em 1877, Besselsusouma pequena quantidade de petróleo e agitou em uma polpa para observar o revestimento do óleo na partícula objetivando melhorias na seletividade dos processos de flotação.
A flotação em espuma é um exemplo de química de superfície aplicada, pelo qual minerais podem ser separados de outros minerais, dispersos em uma solução aquosa, contendo, entre outros, agentes tensioativos que controlam suas propriedades de superfície para uma separação efetiva. Na prática, isto é levado a efeito por meio da adição de surfatantes a uma polpa de minério cominuído. Na etapa seguinte, por dispersão de uma fase gasosa na célula de flotação, as partículas de certo(s) mineral(ais) prendem-se às bolhas de ar e são conduzidas por elas à camada de espuma,onde são recolhidas sob a forma de uma espuma rica em determinado(s) mineral(ais). O principal objetivo da adição de surfatantes é o recobrimento da superfície mineral,tornando-a hidrofóbica. Os minerais hidrofobizados apresentam uma fraca afinidade pela água e consequentemente podem ser ligados às bolhas de ar e separados dos demais.
A separação por flotação é caracterizada pelo envolvimento das fases sólida, líquida e gasosa. Desse modo, para a compreensão desse processo, é necessário estudar aspropriedades físico-químicas de superfície, estabelecendo a natureza e a ligação entre as interfaces sólido-líquido, sólido-gás e gás-líquido. Neste particular, a aplicação dos princípios da termodinâmica de interfaces tem contribuído para o entendimento dos mecanismos envolvidos no processo.
O conceito de energia livre superficial fornece uma base satisfatória para explicar a maioria dos fenômenos que são pertinentes ao processo de flotação. 
Evidências experimentais dentro dos princípios da fragmentação indicam que sólidos duros geralmente apresentam energia superficial mais elevada do que os friáveis, requerendo uma maior quantidade de energia para romper as forças de ligação existentes antes da formação das superfícies. A energia livre superficial dos sólidos deve ser considerada, pois o cálculo da mesma permite ainda avaliar a hidrofobicidade bem como outros parâmetros de molhabilidade. As partículas finas produzidas durante o processo de fragmentação aderem umas às outras, por meio de forças eletrostáticas e de van der Waals. Dessa forma, são poucas as etapas do processo de beneficiamento realizadas a seco, a água é o meio de dispersão mais econômico. Consequentemente é importante avaliar a reatividade da superfície dessas partículas, gerada pela quebra da periodicidade regular da rede cristalina dos sólidos, com as moléculas de água, ou seja, a natureza da interface mineral-água.
Em comparação com o interior do cristal, aqueles da camada mais externa apresentam forte tendência de interação com outras espécies químicas normalmente presentes na polpa. Esta interação é a causa principal dos fenômenos de adsorção que ocorrem na interface mineral-água. Estes fenômenos podem ser de natureza química,ocasionando a formação de novos compostos na superfície do mineral. Em outras situações, forças de origem física, eletrostáticas, por exemplo, são predominantes. As propriedadeselétricas das interfaces são estudadas com auxílio do modelo da dupla camada elétrica-DCE.
As diversas ferramentas disponíveis nessa área de estudo podem explicar a ação de
surfatantes em alguns sistemas minerais bem como projetar reagentes capazes de fornecer maior efetividade ao aproveitamento de minerais valiosos. A estreita colaboração entre osestudiosos dos fundamentos e os que se dedicam a resolver os problemas na indústria mineral mais imediatos, gerados pela prioridade econômica, pode ajudar a vencer com maior rapidez os desafios tecnológicos impostos aos pesquisadores.
Importância da Flotação
Os processos de concentração mineral por meio físicos tradicionais, gravimétricos,
magnéticos e eletrostáticos se baseiam nas propriedades naturais dos minerais para promovera concentração das partículas de interesse comercial.
Os métodos de concentração operam em faixa granulométrica específica de acordo com as características de cada equipamento, que não abrangem faixas de tamanho de concentração muito extensas. Comumente são empregadas no beneficiamento de jazidas comteores de elementos elevados, que possibilitam a concentração por métodos convencionais.
O crescimento das demandas e consumo dos recursos minerais não renováveis tem exaurido os jazimentos mais ricos e mais simples de ser concentrados, aumentando a complexidade para concentração dos minerais. Diante do empobrecimento das jazidas e a necessidade de produzir concentrados com características mais criteriosas, o processo de flotação apresenta sua importância na concentração de minerais sob o cenário mundial.
Os princípios da Flotação
Cada mineral possui uma característicaquímica e estrutura cristalina única. Quando a estrutura e as ligaçõesquímicassão rompidas durante o processo, gera-se uma nova área com muita energia livre tornando as superfícies polares. Quando ha ruptura de ligações fracas, a superfície do mineral apresenta pouca energia livre caracterizando a superfície do solido como apolar.
A flotação de minerais se deve a interações de natureza físico-químicas que são exploradas nas diferentes características entre a interface partícula/bolha. Os minerais são naturalmente hidrofílicos ou hidrofóbicos por apresentarem um dipolo permanente.
As características de hidrofílica ou hidrofobia sãoconhecidas quando na superfície da partícula, ha propriedades polares ou apolares, respectivamente.
As partículas ,constituídas na sua estrutura por moléculas polares na superfície, compartilham ligações a fim de baixar os níveis de energia livre, fazendo com que tenham afinidade pela agua. As partículasconstituídas por moléculas apolares na superfície (ligações químicas fracas - Van der Waals), apresentam baixos níveisde energia na superfície. Sendo assim, não havendo a necessidade de compartilhar ligaçõescom as moléculas de agua, identificam-se melhor com o ar. Pode-se dizer então, que ambas procuram estabilizar as forcas de tensão superficial nas interfaces solido/liquido ou liquido/gás, com o objetivo de permanecerem na polpa (hidrofílicas) ou serem capturadas pelas bolhas de ar (hidrofóbicas) e serem flotadas.
Quando o processo de flotação e empregado para flotar minerais com superfícies naturalmentehidrofóbicas, deve-se adicionar espumantes para auxiliar na coleta e facilitar o transporte em meio fluido. Um mineral com caráterhidrofílico, por apresentar boamolhabilidade, tende a ficar em suspensão na polpa. Para que esta partícula possa ser flotada, a superfície pode ser alterada em suas propriedades químicas passando a ser hidrofóbica e assim viabilizar a flotação.
Etapas da Flotação
Para que a separação dos minerais seja possível, vários são os fatores associado ao processo de flotação. Para que ocorra flotação são necessárias três etapas fundamentais denominadas colisão, adesão e transporte que estão diretamente relacionadas à otimização do processo. 
As três etapas da flotação dependem diretamente de fenômenos hidrodinâmicos. A
colisão é beneficiada pela agitação, a adesão espontânea depende da interação bolha/partícula, que é favorecida pela hidrofobicidade da partícula, enquanto que o transporte depende da estabilidade do agregado e da espuma. Desta forma, o sucesso da flotação inclui sinergismodas três etapas do processo que devem ser bem sucedidas.
Sistema de Reagentes na Flotação
A possibilidade do uso de reagentes para o enriquecimento de espécies minerais em variadas associações mineralógicas resulta em grande versatilidade da tecnologia da flotação. Os reagentes químicos são adicionados a polpa permitindo reforçar ou inibir as propriedade shidrofóbicas/hidrofílicas das espécies minerais. As proporções e tipos dos reagentes que são adicionados a polpa dependem das característicasmineralógicas das espécies minerais de interesse comercial.
Considera-se queos reagentes como a parte mais importante da flotaçãosugerindo que os principais avanços da técnicaestão relacionados a estes compostos químicos. No processo de flotação a atenção esta voltada aescolha dos reagentes que serão aplicados para separação das espécies a serem flotadas.
A classificação dos reagentes de flotação e elencada conforme o papel que exercem no processo, podendo serclassificados em coletores, espumantes, depressores, reguladores e modificadores.
Coletores – sãoespéciesquímicasorgânicas com um grupo funcional iônico: polar ouapolar. Estes reagentes tem a finalidade básica de se adsorverem a superfície das partículas a fim de induzir ou reforçar a hidrofobicidade de uma partícula mineral objetivando aumentar a seletividade.
Modificadores – são espécies químicas que atuam tanto na interface solido/liquido como no seio da solução (bulk) podendo ser classificados de acordo com sua função:
_ Depressores – são sais ou polímeros utilizados com o intuito de adsorverem-se seletivamente na superfície dos minerais que não se tem interesse em flotar. Neste caso, os depressores competem com o coletor nos sítios da interface solido/liquido reforçando a hidrofilicidade dos minerais que não se deseja flotar.
_ Ativadores - são sais inorgânicos que, quando adicionados a polpa antes da adição do coletor, promovem ou facilitam a adsorção do coletor na superfície do mineral. Um dos principais reagentes usados como ativador e o Sulfato de cobre em sistemas contendo esfarelita, cerussita e outros.
_ Reguladores - O principal objetivo destes reagentes e o de modificar a ação do coletor na superfície mineral e, como consequência, governar a seletividade do processo de flotação. Na presença dos reguladores, o coletor somente adsorve nas partículas que são direcionadas para a recuperação do mineral. A variaçãodos íons de hidrogênio na polpa, aumentando ou diminuindo o pH, ajuda nainteração entre o coletor e o mineral, reduzindo a interação entre o coletor e demais minerais indesejáveis.
Espumantes – são espécies que se concentram na interface liquido/gás reduzindo a tensão superficial. A nova membrana estruturada com moléculas surfactantes reduz os efeitos de coalescência, proporcionando as bolhas diâmetros menores e estáveis inclusive auxilia na formação e estabilidade da espuma.
TENSÃO SUPERFICIAL NOS PULMÕES
O surfactante pulmonar é uma mistura lipoproteica com propriedades tensoativas produzido pelos pneumócitos tipo II. Consiste em uma hipofase aquosa e proteica coberta por uma camada monomolecular de fosfolipídeos. As proteínas e lipídios desta mistura reduzem a tensão superficial na interface entre o líquido presente na cavidade alveolar e o ar.
Função
Diminuição da tensão superficial dos alvéolos, diminui a força necessária para a inspiração, facilitando a respiração, aumentar a distensão pulmonar, diminuir o esforço respiratório, auxilia durante o processo de respiração, facilitando a absorção de oxigênio pelos pulmões. Sem o surfactante a tendência dos alvéolos seria o colapso durante a expiração.
A tensão superficial também gera uma pressão negativa que pode sugar mais líquido dos capilares para a cavidade alveolar.Reduzindo a tensão superficial o surfactante pulmonar limita o potencial desta difusão.
O surfactante pulmonar consegue reduzir bastante a tensão superficial entre a água e o ar. Porém seu efeito depende de sua concentração na interface. Como durante a ventilação a superfície do pulmão sofre variações, a concentração de surfactante na interface não costuma ficar no nível de saturação. Na inspiração a superfície aumenta e abre espaço para novas moléculas de surfactante serem recrutadas para a interface. 
Na expiração a superfície diminui e a camada de surfactante é expremida. Quando a interface é expremida, as moléculas surfactantes e ficam mais próximas uma das outras diminuindo ainda mais a tensão superficial.
O surfactente pulmonar é um líquido que atua nos alvéolos de forma a permitir a respiração em todos os seres vivos que respiram pelos pulmões. Quando não há presença de surfactante os alvéolos diminuem de tamanho, ao ponto de causar a impossibilidade de respirar.
Os bêbes com 38 a 41 semanas de gestação tem os alvéolos pulmonares cheio de liquido, sua respiração é realizada pelo cordão umbilical, quando o bebe nasce o líquido sai dos alvéolos que murcham e se distendem com a presença de oxigênio, é a primeira respiração do bebe. Já os prematuros com menos de 28 semanas não possuem surfactante em seus alvéolos e isso os impossibilita de respirarem sozinhos, por isso logo ao nascerem e administrado surfactante para o bebe conseguir respirar sozinho.
AS PRINCIPAIS CONSEQUÊNCIAS DA TENSÃO SUPERFICIAL
Viscosidade
Viscosidade é a resistência de um líquido em fluir. Um líquido flui através do deslizamento das moléculas sobre outras. Quanto mais fortes são as forças intermoleculares, maior é a viscosidade. A viscosidade chamada de viscosidade absoluta apresenta unidades no SI de (Ns/m2 ), mas comumente se utiliza também poise (P), em homenagem a Poiseville e representa a viscosidade de um fluido que escorre a 1cm/s (ou 1m/s) sujeito a uma tensão de dy/cm2 (0,1N/m2 ). 
As forças de London também podem ser fortes o suficiente para causar alta viscosidade, as cadeias longas de hidrocarbonetos oleosos e gorduras são emaranhados como espaguete cozido, e por causa das forças de London, as moléculas se movimentam entre si com dificuldade. 
As ligações de hidrogênio, são as mais fortes (força intermolecular) água é mais viscosa que o benzeno, pois as moléculas de benzeno escorregam entre si e na água as ligações de hidrogênio precisam ser quebradas.Em síntese, quanto maior a viscosidade de um líquido, mais lentamente ele flui. A viscosidade normalmente abaixa com o aumento da temperatura. 
Líquidos diferentes possuem propriedades diferentes. Uma dessas propriedades é a viscosidade, a resistência de um líquido ao escoamento. Água, leite e suco de frutas são comparativamente finos e fluem com mais facilidade de líquidos mais viscosos e espessos como mel, xarope de milho, shampoo e sabonete líquido.
A viscosidade é uma propriedade importante dos fluidos de perfuração. Um fluido mais viscoso tem uma capacidade melhor de suspender as rochas dos resíduos de perfuração e transportá-las à superfície. Contudo, é necessária mais pressão para bombear fluidos muito viscosos, resultando em desgaste adicional do equipamento de perfuração. Os fluidos viscosos também são mais difíceis de se separarem dos resíduos de rocha da perfuração.
Uma maneira de testar a viscosidade de um líquido é ver quanto tempo um objeto leva para afundar nele. Você pode também comparar as viscosidades ao comparar os tempos de afundamento em líquidos diferentes.
Adesão e Coesão
Coesão- forças que atuam no interior da fase condensada (responsáveis pela formação de gotas).
Adesão - forças que atuam entre as superfícies de dois corpos condensados diferentes e que estão em contato (responsáveis formação de superfícies curvas e pela capilaridade).
Capilaridade
	Resumidamente, capilaridade consiste na propriedade física que os fluidos têm de subirem ou descerem em tubos extremamente finos. Ela resulta do jogo entre as forças de tensão superficial e as forças adesivas. O líquido sobe no tubo quando as forças adesivas são maiores que as forças de coesão. Na linha de contacto entre o líquido e a superfície as forças resultantes apontam para cima.
	Quando um tubo capilar, aberto em ambas extremidades, é inserido no líquido, o resultado da competição entre estas forças pode ser notado. Se as forças de adesão são maiores que as de coesão, as moléculas de água são atraídas mais fortemente pelo vidro 
do que entre si. O resultado é que a água vai molhando o vidro e assume a “concavidade” voltada para cima.
	A tensão superficial proporciona uma força F atuando na fronteira circular entre a água e o vidro. Esta força é orientada pelo ângulo ϕ, que é determinado pela competição entre as forças de coesão e de adesão. A componente vertical de F puxa a água para cima no tubo até a altura h. A esta altura a componente vertical de F se contrapõe ao peso da coluna de água de comprimento h. Se substituirmos a água por mercúrio, as forças de coesão serão maiores que as de adesão. Os átomos de mercúrio são atraídos mais fortemente entre si do que pelo vidro. Como consequênciao mercúrio não molha o vidro. Agora, ao contrário do caso anterior, a tensão superficial proporciona uma força F, cuja componente vertical puxa o mercúrio para baixo até uma distância h no tubo.
A bolha de sabão
A bolha de sabão é formada porque a camada superficial de um líquido (normalmente água) apresenta tensão superficial que faz com que esta camada se comporte como uma membrana elástica. Entretanto, uma bolha só de água pura não é estável e há a necessidade de adição de um surfactant (surface active agent), o sabão, para estabilizá-la. O sabão, na verdade, diminui a tensão superficial da água em cerca de 60%. O sabão não fortalece as bolhas, ele as estabiliza.
A parede da bolha é um filme com uma fina camada de água entre duas camadas de moléculas de sabão. As moléculas de sabão têm uma extremidade hidrofílica (gosta de água) e uma cauda hidrofóbica (uma cadeia de hidrocarbonetos que tende a evitar a água). As caudas hidrofóbicas procuram a superfície, tentando evitara água, e se projetam para fora da camada de moléculas de água. Isto separa as moléculas de água umas das outras. O aumento da distância entre as moléculas de água diminui a tensão superficial. Por outro lado, as caudas projetadas para fora protegem a camada de água da evaporação, dando maior durabilidade às bolhas.
Quando duas bolhas se juntam também tendem a adotar a forma que apresente a menor área superficial possível. Elas compartilham uma parede em comum. Se as bolhas tiverem o mesmo tamanho, a parede em comum será plana. Quando uma é maior que a outra, a parede comum às duas bolhas é defletida para o interior da bolha maior, pois as bolhas menores têm maior pressão interna.
Se conseguirmos compactar uma camada de bolhas entre duas lâminas de vidro transparente, observaremos que em todos os vértices em que três bolhas se encontram (e são sempre três) formam ângulos de 120°. Se as bolhas forem do mesmo tamanho, observamos que formam hexágonos de forma semelhante a favos de mel.
Se assoprarmos delicadamente essa película, cada bolha de sabão obtida nada mais é do que uma porção de ar envolta por uma película de água contendo moléculas de sabão tanto ma superfície interna como na externa. Se a bolha fosse de água pura, a elevada tensão superficial (elevada atração entre as moléculas das superfícies internas e externas da película) faria a bolha colapsar. A presença do sabão como já mensionado anteriormente, reduz a tensão superficial e estabiliza a bolha. Uma bolha de sabão tem duas superfícies esféricas (interior e exterior) com uma fina camada de líquido entre elas. Como o balão de festas, a pressão interior é maior que a externa.
A 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 formaesférica na ausência da gravidade. Enquanto a gota não for suficientemente grande, a tensão superficial é suficiente para contrabalançar a força gravitacional, impedindo a separação da gota do resto do líquido. Assim então, a gota separa-se quando o seu peso igualar a força de tensão superficial que a segura.
Espalhamento de líquidos: molheabilidade e ângulo de contato
Quando uma gota de água é gentilmente colocada sobre uma superfície sólida, um
de três comportamentos pode ocorrer. A gota se espalha continuamente sobre a superfície, formando uma película cada vez menos espessa; a gota se espalha até certo ponto, tomando a forma de uma calota; a gota se contrai, tentando assumir o formato esférico. É o balanço de energia entre as interfaces que determinará o quê ocorrerá. Existem três interfaces, com suas respectivas tensões superficiais: a superfície sólido/gás (γs), a superfície líquido/gás (γl) e a interface sólido/líquido (γsl). Se a gota se espalhar, as áreas da superfície líquido/gás e da interface sólido/líquido aumentam, enquanto a área da superfície sólido/gás diminui. O inverso ocorre se a gota contrair. As energias destas interfaces seguem o mesmo comportamento. O sistema caminhará para seu estado de menor energia. Assim, a soma da variação das energias interfaciais deve ser negativa.
A tendência do líquido molhar a superfície sólida é denominada molhabilidade e pode ser representada pelo ângulo entre o contorno da superfície da gota e a interface líquido/sólido, denominado ângulo de contato. Se o espalhamento é completo, o ângulo de contato tende a zero. Se o ângulo de contato é próximo a 180°, o coeficiente de espalhamento é altamente negativo.
O MÉTODO DO PESO DA GOTA PARA A DETERMINAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL
	
	Um dos métodos mais utilizados para medir a tensão superficial é o método do peso da gota. Este método, assim como todos aqueles que envolvem separação de duas superfícies, depende da suposição de que a circunferência multiplicada pela tensão superficial é a força que mantém juntas as duas partes de uma coluna líquida. Quando esta força esta equilibrada pela massa da porção inferior, a gota desprende-se.
Esse método 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) cai quando o seu peso igualar as forças correspondentes à tensão superficial (F).
A força de tensão (F) que mantém a gota ligada ao resto do líquido é dada por: 
Perto de 40% do líquido que forma a gota permanece ligada ao tubo. 
ALGUMAS CURIOSIDADES RELATIVAS À TENSÃO SUPERFICIAL
Britânico cria a maior bolha de sabão do mundo
O britânico Sam Heath conseguiu fazer a maior bolha de sabão do mundo! Dos 37 anos de vida de “Samsam Bubbleman”, 20 foram dedicados a descobrir a mistura de sabão perfeita e secreta. “Com o material certo, você pode fazer grandes bolhas com qualquer coisa” disse Bubbleman ao DailyMail. Para seu grande feito, ele usou apenas duas varetas e um pedaço de barbante. O livro dos recordes – o Guinness Book – ainda não confirmou se essa realmente é a maior bolha de sabão do mundo. Mas Sam se diz confiante. Em novembro de 2007 ele conseguiu colocar 50 pessoas dentro de uma bolha. Em 2008, atingiu o feito de colocar o maior número de bolhas dentro de uma outra, 66 no total. A paixão de Sam começou em 1989, quando ele viu uma bolha de sabão flutuando e ficou maravilhado. Agora, é com isso que ele ganha a vida – e torna sonhos de infância possíveis. 
Coreanos criam um sistema que limpa a água deixando-a para o consumo 
Preocupados com a falta de água potável no planeta, os designers coreanos Woo-sik Kim e Duck Soo Choi desenvolveram a “Happy Basin” (bacia feliz – em tradução livre) para promover a purificação instantânea de água. A inveção trata-se de um sistema pessoal para filtração de água para pessoas que moram em ambientes remotos. Mais de uma em cada seis pessoas no mundo não têm acesso à água doce potável.  Das mortes por diarréia, 88 por cento são atribuíveis à escassez de água potável e à falta de instalações sanitárias. Portanto, a ideia dos coreanos oferece uma solução prática para pessoas que moram em ambientes remotos.
A “bacia com furos”, que imita a tipografia do mundo, é um produto inovador que possui filtros de cerâmica nano embutido na parte inferior. O sistema consiste em uma bacia perfurada, que ao ser inserido em um local com água suja, faz com que a água ultrapasse o meio filtrante no fundo da bacia e crie uma fonte de água purificada para consumo, permitindo ainda a armazenagem em outros recipientes, caso necessário. Os “buracos de entrada de água”, através da tensão superficial da água poluída a permite passar através dos filtros, onde os poluentes ficam retidos e a água se torna potável.
Bolha de sabão vira tela 3D no Japão 
Do Japão, chega outra novidade tecnológica, mas desta vez, criada por pesquisadores muito jovens que podem revolucionar o mercado de aparelhos de televisão. Nas mãos das crianças está o futuro. Neste caso, pode estar o futuro da televisão. Quem já brincou com bolhas de sabão deve ter percebido que elas refletem o que está ao redor, como se fossem espelhos com imagem distorcida. Estudantes de duas universidades japonesas e uma americana decidiram corrigir a imagem. Parece uma ideia maluca, mas eles acabaram criando a tela mais fina do mundo. Um dos pesquisadores, Yoichi Ochiai, aluno de pós-graduação da Universidade de Tóquio, mostra como funciona. Um círculo, parecido com o usado pelas crianças para fazer as bolhas, forma uma membrana. 
A pesquisa abre novas possibilidades para o crescente mercado das telas finas de TV. O experimento já ganhou o apelido de "bolhavisão". 
O princípio desta novidade, conforme explicam os pesquisadores, é simples como uma bolha de sabão. Observou-se que a superfície de uma bolha de sabão é uma membrana com duas características importantes: permite a passagem de luz através de si e revela a cor de sua própria estrutura (atributo que é chamado de Efeito Tyndall). Baseados nestas propriedades, os japoneses criaram uma tela a partir de dois líquidos coloidais (que fazem, em números, a espessura da tela variar entre 1 nanômetro – 1,0×10−9m – e 1 micrômetro – 1 × 10-6m). Estes líquidos formam uma película resistente, mas ao mesmo tempo, maleável.
Uma bolha de sabão, na natureza, é muito fácil de estourar, basta um leve sopro. O que os cientistas fizeram, no entanto, foi produzir uma bolha de sabão incrementada pelos líquidos coloidais, para conferir resistência. A tela é estabilizada no ar por ondas de ultrassom. No futuro, instalada em um computador, acaba-se a preocupação do usuário em não riscar o monitor: você poderia passar o dedo através da tela sem causar nenhum dano.
Os ingredientes básicos parecem tirados de uma lista de materiais de uma aula de ciências da escola: sabão, açúcar, glicerina, surfactante (substância que diminui a superfície de contato entre dois líquidos), água e leite
 “Formigas de fogo fazem jangadas com os próprios corpos”
Nathan Mlot do Instituto de Tecnologia da Geórgia queria descobrir o que aconteceria se você despeja 8.000 formigas-de-fogo em uma bandeja de água. Mlot colocou juntou as formigas em um copo, juntando-as em uma “bola” e colocou-as em uma bandeja de água. Ao longo dos próximos três minutos, a “bola” de formigas lentamente se achatou em uma jangada viva à prova d'água. Aprisionando bolhas de ar entre seus corpos entrelaçados, as formigas aumentaram sua habilidade natural para repelir a água e mantiveram-se à tona. Os seres humanos constroem jangadas, unindo tábuas de madeira ou juncos; as formigas-de-fogo fazem segurando a outra.
O experimento pode parecer estranho, mas espelha as condições que a formiga-de-fogo (Solenopsis invicta) regularmente tem de enfrentar em seu ambiente natural. A formiga vem de várzeas da Argentina, onde a água sobe submergindo regularmente seus ninhos. 
Elas respondem por tecer seus próprios corpos em jangadas.As formigas também se reúnem para construir pontes, escadas e paredes, mas as balsas são as de maior duração destas estruturas vivas. Nesta forma, elas podem flutuar e navegar por meses. Mesmo que as formigas sejam mais densas que a água, os indivíduos podem ficar sobre ela, graças à tensão superficial. 
Formigas são cobertos por uma camada de cera que repele a água. Se você colocar uma gota sobre a cabeça de uma formiga, ela fica lá como uma gota, em vez de espalhar cobrindo o inseto. Uma gota de água em um grupo de formigas é ainda melhor em manter a sua forma esférica. Isto é porque as superfícies mais rugosas são ainda melhores em repelir água do que as superfícies lisas porque elas interceptam mais bolhas de ar entre a superfície e a água. Em conjunto, um grupo de formigas forma uma superfície mais rugosa do que qualquer indivíduo. Por seus poderes combinados, a jangada feita de formigas repele a água ainda mais eficazmente do que uma única formiga.
Aprisionando bolhas ao redor e entre seus corpos, as formigas também garantem que elas possam respirar e flutuar. As bolhas reduzem a densidade de sua jangada em um gritante 75%. Uma formiga indivídual pode ser mais densa do que a água, mas um conjunto de formigas é muito menos densa. É por isso que ele flutua. Mesmo quando Mlot empurrou a balsa para baixo com uma vara, ela ainda se recusou a afundar. As formigas 'amassaram' a água, mas eles não quiseram afundar. 
Para ver como as jangadas são formadas, Mlot despejou bolas de 1.000 a 8.000 formigas na água. Elas se comportaram como uma gota de líquido se espalhando. Levou apenas alguns minutos para que mesmo as maiores colônias se reorganizasse em uma jangada em forma de panqueca, espalhando-se para o exterior apenas como uma gota de corante faria.
O tamanho da jangada é finamente calibrada. Se Mlot removia formigas da camada superior, as da parte inferior subiam para substituí-las, mantendo a jangada com uma espessura constante. Na verdade, estes empurrões entre formigas na camada de cima e na parte inferior determina o tamanho em que a balsa cresce, e o seu eventual tamanho. As formigas na parte superior são livres para andar por ali, e eles saltam para fora nas bordas até que sejam capturadas. As formigas na camada inferior estão presas lá pelas irmãs ao redor delas, segurando-as com mandíbulas e garras, e também pelos que andam em cima delas. 
A balsa é um milagre da engenharia biológica. Reúne-se em minutos, sem equipamento, ela flutua e repele a água, e ela pode armazenar milhões de passageiros com zero vítimas. 
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