TCC_Determinação da concentração micelar

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ 
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE MARABÁ 
FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS E MEIO AMBIENTE 
 
 
 
 
 
 
 
NÁBILA TAINÃ PATÊZ SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA 
A PARTIR DE MEDIDAS DE CONDUTIVIDADE E TENSAO SUPERFICIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARABÁ (PA) 
MARÇO DE 2014 
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NÁBILA TAINÃ PATÊZ SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA 
A PARTIR DE MEDIDAS DE CONDUTIVIDADE E TENSAO SUPERFICIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso 
(TCC) apresentado à Faculdade de 
Engenharia de Minas e Meio 
Ambiente (Femma) da Universidade 
Federal Sul e Sudeste do Pará 
(Unifesspa), em cumprimento às 
exigências para obtenção do grau de 
Bacharel em Engenharia de Minas e 
Meio Ambiente. 
Orientador: Prof. Dr. Denilson da Silva 
Costa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARABÁ (PA) 
MARÇO DE 2014 
 
 
 
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NÁBILA TAINÃ PATÊZ SILVA 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA 
A PARTIR DE MEDIDAS DE CONDUTIVIDADE E TENSAO SUPERFICIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Data da defesa: ____/____/____ 
 
Conceito: ______________________ 
 
 
 
 
Banca examinadora: 
 
 
 
______________________________________________ 
Prof. Dr. Denilson da Silva Costa 
Professor da Femma (Orientador) 
Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará 
 
 
 
 
 
______________________________________________ 
Prof. Dr. Reginaldo Saboia de Paiva 
Professor da Femma (Examinador) 
Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará 
 
 
 
 
 
______________________________________________ 
Prof. Raulim de Oliveira Santos Galvão 
Professor da Femma (Examinador) 
Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará 
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Dedico este trabalho às pessoas 
mais importantes da minha vida: 
minha mae, Maria Otacilia, ao 
meu esposo Anderson e a minha 
filha Geovanna. Não conquistaria 
nada se não estivessem ao meu 
lado. Obrigada, por tudo , mas 
principalmente pelo Amor de 
vocês. 
 
 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
 
Agradecer primeiramente a Deus, por me iluminar e abençoar minha trajetória. 
A minha mãe Maria Otacilia, pelo apoio e por tudo que sempre fez por 
mim, pela força, exemplo, amizade, e carinho, fundamentais na construção do meu 
caráter. 
Ao meu esposo, Anderson, que sempre me deu força, coragem e 
incentivo durante todos esses anos tem sido meu amigo e 
juntamente comigo chorou e riu muitas vezes durante todo esse percurso da 
faculdade e da 
minha vida com muito amor e paciência. 
A minha amada filha Geovanna, que chegou para alegrar as nossas vidas. Hoje a 
minha 
vitória também é dela. 
Ao meu orientador Denilson Costa, pelo apoio, paciência, sempre pronto a ajudar e 
pelo seu conhecimento transmitido. 
A UNIFESPA-Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará pela oportunidade da 
formação e a todos os professores que me acompanharam durante a gradução. 
Não posso deixar de agradecer o voluntario Thiago que colaborou nas experiências 
práticas desse trabalho. 
Ao Veiga, Elizabeth, tias, tios e avós, Darcy e D. Lili que mesmo antes de ingressar 
no ensino superior já acreditavam no meu sonho. 
Agradeço ao Antonio e Esmenia, que sempre me acolheram de braços abertos, á 
voces minha eterna gratidão. 
A todos os meus colegas da faculdade. A todos que de alguma forma ajudaram. 
Sem vocês nada disso seria possível. 
 
 
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 “Talvez não tenha conseguido fazer o melhor, mas lutei para que o 
melhor fosse feito. Não sou o que deveria ser, mas Graças a Deus, não sou o 
que era antes”. 
(Marthin Luther King) 
 
8 
 
 
RESUMO 
 
Em flotação a determinação do CMC- Concentração Micelar Crítica é de suma 
importância pois é a indicação de concentração na qual os tensoativos iniciam o 
processo de micelização, ou seja, estão diretamente relacionadas com a eficiência 
da atuação dos surfactantes, visto que o emprego de reagentes em concentrações 
acima da CMC causaria um gasto desnecessário para obter a mesma recuperação. 
A determinação da CMC é realizada, geralmente, através de gráficos que se 
baseiam na mudança brusca de propriedades físico-químicas, tais como: tensão 
superficial, espalhamento de luz, pressão osmótica e etc. O objetivo principal deste 
trabalho é avaliar o uso do condutivimetro para medições da CMC e fazer 
comparações com o método da tensão superficial. Através dos resultados da 
condutividade notou-se coerência com os valores obtidos da tensão superficial, 
visto que a CMC não se restringe a um único ponto, mas a sua ocorrência abranGe 
uma faixa de concentração. Analisando graficamente, obteve valores dentro da faixa 
de comparação com a tensão superficial que é um método mais sofisticado, que na 
ausência dele, pode-se usar o condutivimetro, que é um aparelho mais simples e 
barato, porém não menos eficiente. 
 
 
 
PALAVRAS-CHAVE: Tensão superficial, CMC, Tensiometro, Flotação e 
Condutividade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES E TABELAS 
 
 
FIGURAS 
 
 
Figura 1: Ilustração das interações intermoleculares (Fonte: BALTAR, 2008) 15 
Figura 2: Ilustração dos tipos de superficies e relação com as moléculas de água 
(Fonte: BALTAR,2008) 16 
Figura 3: Superfícies hidrofílicas (a) apresentam ângulo de contato menores que 
90°, enquanto superfícies hidrofóbicas (b) apresentam ângulos maiores que 
90°.(Fonte: SBQ) 17 
Figura 4: Representação esquematica dos tensoativos 17 
Figura 5: :Solubilidade de reagente e produto na reação de saponificação 
(COSTA,2012) 18 
Figura 6: Algumas técnicas utilizadas para determinação da CMC (Fonte: Dal-Bó, 20 
2007) 
Figura 7: estrutura basica de uma micela.(http://www.teliga.net,2014) 20 
Figura 8: Figura esquematica da tensão superficial. (Fonte: SBQ) 22 
Figura9: Tensao superficial da interface água-ar em funcão da concentração do 
surfactante e formacão de micelas a partir da CMC (fonte: Baltar,2008) 22 
Figura 10: Perfil de condutividade específica versus [surfactante] indicando a cmc a 
formação de micelas.(Fonte:Dal-Bó,2007) 24 
Figura 11: Sistema montado para a reação de saponificação (Fonte: arquivo 
pessoal) 26 
Figura 12: Tensiômetro modelo K10ST usado na determinação da CMC (COSTA, 
2012) 27 
Figura 13: condutivimetro imerso na solução fazendo a medição (Fonte: arquivo 
pessoal) 28 
Figura 14 : Tensão superficial em função da concentração do coletor de buriti 29 
Figura 15 : Tensão superficial em função da concentração do coletor de 
maracujá 30 
Figura 16: Tensão superficial em função da concentração do coletor de inajá 30 
10 
 
Figura 17 : Tensão superficial em função da concentração do coletor de castanha 
do Pará. 31 
Figura 18 :Tensão superficial em função da concentração do coletor de 
 andiroba. 31 
Figura 19 :Tensão superficial em função da concentração do coletor de açaí. 32 
Figura 20 : Condutividade em função da concentração do coletor de buriti. 34 
Figura 21 : Condutividade em função da concentração do coletor de maracuja 34 
Figura 22: Condutividade em função da concentração do coletor de inaja 35 
Figura 23: Condutividade em função da concentração do coletor de castanha 35 
Figura 24: Condutividade em função da concentração do coletor deandiroba 36 
Figura 25 :Condutividade em função da concentração do coletor de açaí 36 
Figura 26: Determinação da cmc do dodecil sulfato de sódio (Santanna,2003) 38 
 
 
TABELAS 
 
Tabela 1: CMC dos coletores amazônicos 33 
Tabela 2 :CMC dos coletores amazônicos 37 
Tabela 3 :CMC dos coletores amazônicos condutividade X 39 
tensão superficial 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 12 
2 OBJETIVOS ..................................................................................................................... 13 
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................ 14 
 3.1 ASPECTOS GERAIS SOBRE A FLOTAÇÃO ............................................................. 14 
 3.2 TENSOATIVOS .......................................................................................................... 16 
 3.3 USO DE ÓLEOS VEGETAIS COMO COLETORES ................................................... 18 
 3.4 CONCENTRAÇAO MICELAR CRITICA – CMC .......................................................... 19 
 3.5 TENSÃO SUPERFICIAL ............................................................................................ 21 
 3.6 CONDUTIVIDADE ...................................................................................................... 23 
4 METODOLOGIA ............................................................................................................... 25 
 4.1 COLETORES AMAZÔNICOS ..................................................................................... 25 
 4.2 HIDRÓLISE ALCALINA DOS ÓLEOS ......................................................................... 25 
 4.3 DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA (CMC) ....................... 26 
 4.3.1 Determinação da CMC através da tensão superficial ....................................... 26 
 4.3.2 Determinação da CMC através da condutividade ............................................. 27 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................ 29 
 5.1 CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA (CMC) DOS COLETORES AMAZÔNICOS 
ATRAVÉS DA TENSÃO SUPERFICIAL .............................................................................. 29 
 5.2 CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA (CMC) DOS COLETORES AMAZÔNICOS 
ATRAVÉS DA CONDUTIVIDADE ........................................................................................ 33 
 5.3 COMPARANDO RESULTADOS ................................................................................. 38 
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 40 
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
 Os minerais estão presente cada vez mais em nosso cotitiano sob as 
mais diversas for mas como nas construções, fertilizantes, cores, utensílios e ate 
mesmo na alimentação, por esse motivo a mineração vem se destacando quer seja 
pelas demandas crescentes por bens minerais, quer seja pelas possibilidades 
latentes de dinamização econômica e social. 
 Sendo que a mineração possui uma grande diversidade industrial 
contrapondo com a disponibilidade de recursos minerais existe uma busca 
incessante de conhecimentos e novas tecnologias através de estudos e pesquisa 
que nesse ramo aumenta consideravelmente, visto que é um campo bastante 
desafiador. 
 Existem varias técnicas de concentração de minérios, e a flotação, uma 
das mais importantes, é uma técnica de separação de misturas que consiste na 
introdução de bolhas de ar a uma suspensão de partículas. Com isso, verifica-se 
que as partículas aderem às bolhas, formando uma espuma que pode ser removida 
da solução e separando seus componentes de maneira efetiva. A ocorrência do 
fenômeno se deve à tensão superficial do meio de dispersão e ao ângulo de contato 
formado entre as bolhas e as partículas. 
 Em flotação, um aspecto importante é a CMC (concentração micelar 
cíitica) que é a concentração a partir da qual os tensoativos iniciam o processo de 
micelização. A concentração micelar crítica é influenciada, de modo particular, 
basicamente por três fatores: a natureza do tensoativo, a temperatura e a força 
iônica. Nos processos envolvendo surfactante, a determinação da CMC, são 
requisitos importantes por estarem diretamente relacionadas com a eficiência de sua 
atuação, visto que o emprego de reagentes em concentrações acima da CMC 
causaria um gasto desnecessário para obter a mesma recuperação (COSTA, 2012). 
 A Amazônia possue consideráveis óleos vegetais apteis a serem 
reagentes na flotação de minérios, visto que esses óleos estão sendo visados para 
serem usados em escala industrial, apesar de ainda não serem aproveitados em 
quantidade significativa, faz-se necessário o estudo dos seus CMCs para que não 
haja excessos nos processos de concentração. 
 
13 
 
 A determinação da CMC é realizada, geralmente, através de gráficos 
que se baseiam na mudança brusca de propriedades físico-químicas, tais como: 
tensão superficial, espalhamento de luz, pressão osmótica dentre outros e este 
trabalho propõe o uso da condutividade para a determinação da CMC, com um 
aparelho mais simples em contrapartida com o método da tensão superficial, que 
requer um aparelho mais sofisticado. 
 
2 OBJETIVOS 
 
 
O objetivo geral deste trabalho é comparar duas metolodogias de medição de 
CMC (concentração micelar critica) de reagentes coletores obtidos a partir de óleos 
vegetais amazônicos. 
 
Os objetivos específicos são: 
 
 Determinar a CMC através do condutivimetro portátil na determinação 
da condutividade; 
 Determinar a CMC através da tensão superficial ulitlizando o 
tensiômetro; 
 Avaliar a utilização o uso do condutivimetro na medição do CMC; 
 comparar os resultados obtidos do procedimento do tensiometro e do 
condutivimetro. 
 Incentivar o uso do condutivimetro em avaliações do CMC em 
ocasiões onde não se disponha do tensiometro para fazer tais medições. 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
3.1 ASPECTOS GERAIS SOBRE A FLOTAÇÃO 
 
 
A flotação é uma das mais eficientes técnicas de beneficiamento de minérios 
atualmente. É um processo de natureza físico-quimica que explora as diferenças de 
características superficiais dos diversos minerais (BALTAR,2008). Na indústria, o 
processo de flotação é amplamente empregado para separar o mineral de interesse 
da ganga a fim de produzir um concentrado rico desse mineral. 
O processo se desenvolve em três fases: sólido, liquido e gasoso que estão 
presentes e participam intensamente do processo. Onde em geral a fase sólida é 
representada pela mistura de minerais, a fase liquida pela água e a fase gasosa 
representada pelo ar. 
Segundo Baltar(2008), a condição geral de equilíbrio para as três fases é 
dada pela equação de Yong: 
 
 
 
Onde: 
 Tensão superficial na interface gás-sólido 
 Tensão superficial na interface sólido-liquido 
 Tensão superficial na interface líquido-gás 
COSϴ = Ângulo de contato 
 
Conforme Baltar(2008), quanto maior a superficie especifica das bolhas, 
maior a probabilidade de contato com as particulas e, consequentemente, maior a 
velocidade e eficiência do processo, logo, a velocidade da flotação depende das três 
etapas fundamentais do processo: colisão, adesão e transporte. Dessa forma, a 
probabilidade da flotação para uma determinada espécie mineral pode ser expressa 
por: 
 
 
15 
 
Onde:→ probabilidade de flotação 
 → probabilidade de colisão 
 → probabilidade de adesão 
 → probabilidade de transporte 
 
 A concentração de minerais requer três condições básicas: liberabilidade, 
diferenciabilidade e separabilidade dinâmica. A seletividade do processo de flotação 
se baseia no fato de que a superfície de diferentes espécies minerais pode 
apresentar distintos graus de hidrofobicidade. Logo, se qualquer uma das etapas 
falhar, a probabilidade de flotação é zero, ou seja, a flotação de uma partícula só 
sera possível se todas a etapas forem bem sucedidas. 
As moléculas podem ser polares ou apolares. Como se sabe, moléculas 
ambas polares ou ambas apolares se atraem entre si. A afinidade nao ocorre no 
caso de uma molecula polar e outra apolar (Figura 1). Baltar(2008) esclarece que o 
processo de flotação baseia-se no fato de que alguns minerais apresentam 
superficie polar e, portanto, tem afinidade pela água, enquanto outros, com 
superficie apolar, preferem a fase gasosa. Sendo assim, minerais com superfície 
polar são hidrofílicos (hidro= água; filico= com afinidade) e com superfície apolar são 
hidrofóbicos (fobia = medo, aversão, pavor), conforme e ilustrado na Figura 2. Os 
minerais hidrofóbicos aderem as bolhas de ar e são transportadas para a superfície 
de onde sao removidos, enquanto os hidrofílicos permanecem em suspensão, com a 
superfcie recoberta por moleculas de água. 
 
 
Figura 1 : Ilustração das interações intermoleculares (Fonte: BALTAR, 2008) 
 
16 
 
 
 
Figura 2: Ilustração dos tipos de superficies e relação com as moléculas de água (Fonte: BALTAR,2008) 
 
3.2 TENSOATIVOS 
 
 
 Os tensoativos, também chamados de surfactantes, são compostos 
anfifílicos, orgânicos ou organometálicos que formam colóides ou micelas em 
solução. A definição da palavra surfactante é baseada na contração da frase em 
inglês que descreve “surface-active agents”, que significa “agente de atividade 
superficial”. Estes possuem uma superfície ativa, devido à concentração de 
determinadas espécies em uma região interfásica: ar-água, óleo-água ou sólido-
líquido (MANIASSO, 2001). 
Os tensoativos possuem propriedades, dentre as quais, destacam-se: 
capacidade de formar bolhas e espumas na superfície de um liquido e a se adsorver 
nas superfícies ou interfaces líquido-líquido, liquido gás e sólido-líquido, promovendo 
a redução significativa da tensão superficial ou interfacial.(SANTANNA, 2003) 
Em solução aquosa com tensoativo, esta distorção da água pelo grupo 
liofóbico (hidrofóbico) do tensoativo resulta no aumento da energia livre do sistema. 
Quando este é dissolvido, o trabalho necessário para trazer uma molécula 
surfactante para a superfície é menor do que aquele relativo a uma molécula de 
água. A presença do tensoativo diminui o trabalho necessário para criar uma 
unidade de área de superfície (tensão superficial) (SANTOS apud FENDLER, 1992). 
17 
 
 
 
Figura 3: Superfícies hidrofílicas (a) apresentam ângulo de contato menores que 90°, enquanto 
superfícies hidrofóbicas (b) apresentam ângulos maiores que 90°.(Fonte: SBQ) 
 
No entanto, como esses parâmetros de superfície explicam que no processo 
de flotação algumas partículas aderem às bolhas de ar preferencialmente em 
relação a outras? A explicação está no fato de que a superfície dessas partículas é 
hidrofóbica, fazendo com que a tensão superficial da água expulse a partícula do 
líquido e promova a adesão da partícula na superfície da bolha de ar. O que não 
ocorre com os outros componentes hidrofílicos com ângulos de contato pequenos 
presentes no sistema, que preferem permanecer no meio líquido em vez de aderir à 
superfície da bolha de ar (MASSI apud VENDITTI, 2004). 
O termo “interface” indica o limite entre as duas fases imiscíveis, e o termo 
“superfície” indica uma interface onde uma fase é liquida e a outra é gasosa, 
geralmente ar. A quantidade mínima de trabalho para criar a interface é chamada de 
energia interfacial livre, medida por unidade de área, quando a tensão superficial 
entre as duas fases é determinada. Um tensoativo típico possui a estrutura R-X, 
onde R é uma cadeia de hidrocarboneto variando de 8-18 átomos (normalmente 
linear) e X é o grupo cabeça, polar (ou iônico). Dependendo de X, os tensoativos 
podem ser classificados como não-iônicos, catiônicos, aniônicos ou anfóteros, como 
ilustra figura 4 (SANTOS apud Pelizzetti e Pramauro, 1985). 
 
Figura 4: Representação esquematica dos tensoativos 
18 
 
3.3 USO DE ÓLEOS VEGETAIS COMO COLETORES 
 
 
De acordo com a RDC nº 270, de 22 de setembro de 2005, da ANVISA, óleos 
e gorduras vegetais são os produtos constituídos principalmente de glicerídios de 
ácidos graxos de espécie(s) vegetal(is). Podem conter pequenas quantidades de 
outros lipídios como fosfolipídios, constituintes insaponificáveis e ácidos graxos 
livres naturalmente presentes no óleo ou na gordura. Os óleos vegetais se 
apresentam na forma líquida e as gorduras vegetais se apresentam na forma sólida 
ou pastosa à temperatura de 25ºC. 
A diversidade dos diferentes óleos e gorduras que estão presentes na 
natureza ou que são originados por processos industriais baseia-se nos ácidos 
graxos que fazem parte de seus triglicerídios, sendo assim os componentes mais 
importantes, tanto sob o ponto de vista estrutural quanto nutricional (Moretto e Fett, 
1998). 
Para serem utilizados como coletores na flotação de minérios, os óleos 
vegetais necessitam ser transformados em surfatantes. Normalmente isto é feito 
convertendo o óleo em uma mistura de sais de ácidos graxos (sabões) através da 
hidrólise alcalina (saponificação). 
Portanto, em flotação, a hidrólise alcalina de óleos vegetais (saponificação) se 
faz necessária para obter a solubilidade de ácidos graxos de cadeia longa (figura 5), 
já que estes, na forma livre ou esterificada ao glicerol, são insolúveis em água. 
 
 
Figura 5 : Solubilidade de reagente e produto na reação de saponificação (COSTA,2012) 
 
 De acordo com COSTA (2012) os surfatantes de importância particular 
para o processo de flotação podem ser convenientemente agrupados em 
19 
 
monopolares (um grupo polar) e multipolares (mais de um grupo polar), e cada um 
desses grupos pode ser subdividido em três classes: tiocompostos (coletores para 
sulfetos metálicos), compostos ionizáveis não tio (agem como coletores e 
espumantes) e compostos não iônicos (agem como espumantes, ativadores e 
depressores). 
Na indústria mineral, os sais de ácidos graxos pertencentes à classe dos 
compostos ionizáveis não tio são os coletores aniônicos mais utilizados no processo 
de flotação de minerais não sulfetos, principalmente dos oximinerais (Costa,2012). 
 
3.4 CONCENTRAÇAO MICELAR CRITICA – CMC 
 
 
Determinar a CMC é de fundamental importância para quaisquer processos 
envolvendo tensoativos, pois o efeito desses compostos é maior quando uma 
quantidade significante de micelas encontra-se presente. 
O tipo de tensoativo, isto é, o tamanho da cadeia do hidrocarboneto agregada 
às condições do meio, tais como a concentração iônica, temperatura etc, são 
importantes para a determinação da CMC, medida que aumenta o tamanho da 
cadeia hidrocarbônica diminuem a solubilidade e a CMC. Esse fato Iimita o tamanho 
da cadeia orgânica para cada tipo de coletor. A CMC pode ser determinada através 
de algumas propriedades físicas como físicas tais como, turbidez, viscosidade, 
condutividade elétrica, tensão superficial e pressão osmótica , como mostra a figura 
figura 6. Segundo DAL-BÓ(2007) a vantagem de utilizar as técnicas clássicas de 
tensão superficial e condutividade elétrica reside no fato que elas já foram 
largamente utilizadas para outros sistemas compostos de misturas de polímeros 
neutros e surfactantes aniônicos. 
 
20 
 
 
Figura 6: Algumas técnicas utilizadas para determinação da CMC (Fonte: Dal-Bó, 2007)As moléculas de surfactantes podem se associar formando uma variedade de 
possíveis nano-estruturas que dependem da estrutura molecular, da concentração e 
da composição do sistema. A medida que se aumenta a quantidade de tensoativo a 
ser dissolvido em um dado solvente, sua dissolução tende a um valor de 
concentração que determina a saturação na interface. A partir daí, as molécula não 
podem mais adsorver e inicia-se o processo de formação espontânea de 
agreagados moleculares donominados “micelas”. A micela é a configuração das 
moléculas de tensoativo com melhor estabilidade na solução, com as cadeias 
hidrofóbicas agrupadas e a parte hidrofílica das moléculas voltada para a água. A 
figura 7 demonstra um desenho esquemático da micela. 
 
Figura 7: estrutura basica de uma micela 
 
 
21 
 
3.5 TENSÃO SUPERFICIAL 
 
 
As moléculas de um líquido interagem entre si de várias maneiras. Uma delas 
é a atração ou repulsão elétrica, se estiverem carregadas ou se suas cargas 
positivas e negativas não estiverem igualmente distribuídas no espaço. Além disso, 
sofrem a ação da gravidade e da agitação térmica. No cômputo geral, se o líquido 
estiver em um recipiente, como um copo, por exemplo, as forças de atração 
preponderam e impedem que as moléculas se espalhem pelo espaço. O líquido 
ocupa um volume determinado, formando uma superfície bem definida entre ele e o 
ar circundante. Surge daí uma diferença clara entre as moléculas da superfície e as 
que ficam internas no líquido. As que ficam dentro interagem com as demais em 
todas as direções. Em média, portanto, essas interações (ou forças) se anulam 
mutuamente. Já as que ficam na superfície só podem interagir com as que estão do 
lado de dentro. Do lado de fora só existe o ar e as moléculas do ar estão tão 
separadas uma das outras que seu efeito imediato sobre a superfície líquida pode 
ser desprezado (figura 8). 
 
 
 
Figura 8: Figura esquematica da tensão superficial. (Fonte: SBQ) 
 
 
O resultado é que a película que fica na superfície sofre uma atração para 
dentro do próprio líquido. Essa tendência é contrabalançada pela resistência das 
moléculas de dentro que só podem ceder espaço até certo ponto. Quando o 
22 
 
equilíbrio é alcançado a tendência das moléculas superficiais de penetrarem no 
líquido é equilibrada pela resistência das demais que estão no interior. 
Resumidamente podemos considerar que a tensão superficial é a força que 
procura reduzir ao máximo a superfície de um liquido em contato com outro liquido , 
gás ou sólido.(SANTANNA,2003) 
Evidências da existência da tensão superficial surgem em fatos corriqueiros 
do dia a dia: a água em um copo ou em um lago (na ausência de vento) mostra uma 
superfície plana, já em pequenas quantidades as gotas mostram uma superfície 
curva convexa (pequenas gotas e bolhas de ar são esféricas (NETO,2012). 
A tensão superficial de uma solução é, geralmente, afetada pela concentração 
do soluto. A presença de sais e bases (com exceção do hidróxido de amônio) 
elevam a tensão superficial em relação à da água. A maioria dos surfactantes 
(alcoóis, carboxilatos, sulfatos, sulfonatos, aminas e sais quaternários de amônio 
etc.) reduzem a tensão superficial. A figura 9 ilustra a variação da tensão superficial 
em função da concentração do soluto gerando a formação de micelas. 
 
Figura 9: Tensão superficial da interface água-ar em funcão da concentração do surfactante e formacão de 
micelas a partir da CMC (fonte: Baltar,2008) 
 
 
 
 
 
23 
 
3.6 CONDUTIVIDADE 
 
 
A condutividade elétrica é a medida da mobilidade de espécies iônicas em 
solução. Numa solução ela é dependente da concentração e dos eletrólitos 
presentes. No caso de eletrólitos fortes, a variação na condutividade elétrica da 
solução é diretamente proporcional à concentração de eletrólito adicionado. Já para 
fracos, como a concentração de íons é dependente do equilíbrio de dissociação, a 
condutividade dependerá do grau de ionização (α) do eletrólito. Micelas iônicas são 
agregados que podem ligar ânions e/ou cátions de tal forma que, na CMC, o 
conteúdo iônico da solução varia com a formação delas e, o gráfico de condutividade 
elétrica vs concentração do surfactante, na CMC, mostra descontinuidade.(DAL-
BÓ,2007). 
Em soluções aquosas de tensoativos antes de ser atingida a concentração 
micelar critica(CMC), a adição de tensoativo faz com que a condutividade especifica 
aumente linearmente com o aumento da concentração. Ao ser atingida a CMC, as 
moléculas de tensoativo passam a agregar-se em micelas, que apresentam 
mobilidade( e portanto condutividade) menor que as das moléculas de tensoativos 
livres. Os contra-íons do tensoativo também começam a se associar-se às micelas 
formadas, contribuindo para a diminuição da condutividade. Desse modo, a 
condutividade especifica da solução acima da CMC , ainda aumenta linearmente 
com o aumento da concentração, mas numa taxa menor(PIRES,2002). Além disso 
os dados de condutividade especifica em função da concentração, permitem a 
obtenção dos valores de grau de dissociação das micelas(α). 
A figura 10 mostra um gráfico típico da condutividade específica versus 
concentração molar de surfactante. Observa-se que a CMC é definida na 
concentração do surfactante corresponde à repentina mudança do perfil de 
condutividade elétrica. O aumento linear da condutividade abaixo da CMC, 
observado no perfil da Figura 3.9, é característico de eletrólitos fortes e a inclinação 
depende da condutividade molar das espécies em solução. Após a micelização, 
cada monômero adicionado contribui para a formação de micelas. 
Conforme Dal-Bó(2007), as micelas iônicas, necessariamente não são 
totalmente ionizadas, mas apenas uma fração α de íons fica livre na solução, 
comportamento esperado para um eletrólito fraco. A brusca quebra do perfil na CMC 
24 
 
é devido ao fato de que, no agregado micelar formado, nem todos os monômeros 
estão ionizados e uma fração de contraíons permanece ligada. Observa-se que, 
acima da cmc, o incremento da condutividade da solução para cada adição de 
surfactante é menor. 
 
 
 
Figura 10 : Perfil de condutividade específica versus [surfactante] indicando a cmc a formação de 
micelas.(Fonte:Dal-Bó,2007) 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
4 METODOLOGIA 
 
4.1 COLETORES AMAZÔNICOS 
 
 
Foram avaliados seis óleos vegetais oriundos da floresta amazônica extraídos 
da polpa de buriti (Mauritia flexuosa), da semente de maracujá (Passiflora edulis), da 
polpa de inajá (Attalea maripa), da castanha do Pará (Bertholletia excelsa), da 
semente de andiroba (Carapa guianensis) e da polpa de açaí (Euterpe oleracea). 
 
4.2 HIDRÓLISE ALCALINA DOS ÓLEOS 
 
 
 Esses óleos requerem saponificação, pois essa hidrólise alcalina irá torná-los 
solúveis em água. Para preparação do óleo vegetal saponificado, pesam-se 4g de 
NaOH e dissolve-se em 100 mL de álcool etílico utilizando o auxílio do agitador 
magnético. Depois, em um balão de fundo redondo de 1000 mL, coloca-se 1 g do 
óleo vegetal, a solução de NaOH e afere com água destilada. Este balão é acoplado 
a um condensador de refluxo e aquecido em uma manta aquecedora (78ºC) por 1 
hora, até que a reação se complete. 
Neste trabalho utilizou-se o método de saponificação que emprega álcool 
etílico e NaOH sob refluxo (saponificação homogênea) por este requerer menor 
tempo de conversão, já que o álcool proporciona um contato maior do óleo vegetal 
com o NaOH. 
A eficiência da reação de hidrólise foi acompanhada por observação visual 
era fiscalizada por via da exame visual do material obtido. Se houvesse completa 
solubilização, considerar-se-ia como saponificado; caso contrário, a espécie era 
rejeitada. 
A figura 11 mostra o sistema utilizado para saponificar os óleos vegetais 
amazônicos. 
 
 
26 
 
 
Figura 11: Sistema montado para a reação de saponificação (Fonte:arquivo pessoal) 
 
4.3 DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA (CMC) 
 
4.3.1 Determinação da CMC através da tensão superficial 
 
 
 Após a saponificação dos óleos, determinou-se a Concentração Micelar 
Crítica (CMC) de cada coletor através de medidas de tensão superficial, usando o 
método do desprendimento do anel em tensiômetro KRÜSS, modelo K10ST (figura 
12) que foram realizadas na UFMG. O anel foi flambado em bico de bunsen após 
cada medida a fim de evitar contaminação. As concentrações das soluções variaram 
desde altas concentrações até concentrações com valores de tensão superficial 
próxima à da água (72,7mN/m). A temperatura e o pH das medidas foram mantidas 
em, aproximadamente, 22°C e 9,0, respectivamente. A CMC foi determinada 
levando em consideração o ponto de descontinuidade (ponto a partir do qual a 
tensão superficial permanece constante) da curva da tensão superficial (mN/m) em 
função da concentração de coletor (mg/L). 
27 
 
 
Figura 12: Tensiômetro modelo K10ST usado na determinação da CMC (COSTA, 2012) 
 
 
4.3.2 Determinação da CMC através da condutividade 
 
 
Após a saponificação dos óleos, determinou-se a Concentração Micelar 
Crítica (CMC) através da condutividade, variando as concentrações dos reagentes 
coletores. A temperatura e o pH das medidas foram mantidas em, 
aproximadamente, 22°C e 9,0, respectivamente. 
O condutivimetro usado foi o modelo HI 98311 - HI 98312 marca HANNA, 
onde o mesmo já calibrado foi inserido em um becker de 200ml onde as 
concentrações variavam (figura 13). Os parâmetros concentração micelar crítica 
CMC, do surfactante, foram determinados através da análise gráfica. 
. 
 
 
 
28 
 
 
Figura 13: condutivimetro imerso na solução fazendo a medição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
5.1 CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA (CMC) DOS COLETORES 
AMAZÔNICOS ATRAVÉS DA TENSÃO SUPERFICIAL 
 
 
As medidas de tensão superficial () em função da concentração para cada 
coletor (óleo vegetal saponificado) e suas respectivas CMC’s, estão mostradas nas 
figuras de 14 a 19. 
Buriti
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
20
30
40
50
60
70
80
 
(m
N
/m
)
CMC = 48 mg/L
 
Figura 14 : Tensão superficial em função da concentração do coletor de buriti. 
30 
 
Maracujá
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
20
30
40
50
60
70
80
 
(m
N
/m
)
CMC = 88 mg/L
 
Figura 15: Tensão superficial em função da concentração do coletor de maracujá. 
 
 
Inajá
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
20
30
40
50
60
70
80
 
(m
N
/m
)
CMC = 44 mg/L
 
Figura 16: Tensão superficial em função da concentração do coletor de inajá. 
31 
 
Castanha do Pará
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
20
30
40
50
60
70
80
 
(m
N
/m
)
CMC = 81 mg/L
 
Figura 17 : Tensão superficial em função da concentração do coletor de castanha do Pará. 
 
Andiroba
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
20
30
40
50
60
70
80
 
(m
N
/m
)
CMC = 117 mg/L
 
Figura 18 :Tensão superficial em função da concentração do coletor de andiroba. 
 
32 
 
Açaí
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
20
30
40
50
60
70
80
 
(m
N
/m
)
CMC = 80 mg/L
 
Figura 19 :Tensão superficial em função da concentração do coletor de açaí. 
 
A CMC é determinada a partir do ponto de inflexão, onde a tensão superficial 
da solução diminui acentuadamente, ponto onde se inicia a formação de micelas, e 
que corresponde a intersecção das duas retas. 
Podemos observar uma constância do valor da tensão superficial em 
concentrações maiores que a CMC, sendo a mesma o ponto onde ocorre a quebra 
brusca da curva obtida. A pequena queda de tensao superficial após a CMC advém 
do fato que, nessa faixa de concentrações, a tensão superficial é uma função da 
atividade do monômero no seio da solução. Do ponto de vista da tensão superficial, 
as micelas não são “ativas”. Como após a CMC, a atividade de monômero 
permanece aproximadamente constante ou diminui um pouco, o mesmo acontece 
com a tensão superficial (PIRES, 2003). 
A tabela 1 sumaria os resultados das CMC’s dos coletores obtidos de óleos 
vegetais amazônicos. 
 
 
 
 
 
33 
 
Tabela 1 :CMC dos coletores amazônicos 
Óleos Vegetais CMC (mg/L) 
 
Buriti 
 
48 
Maracujá 88 
Inajá 44 
Castanha 81 
Andiroba 117 
Açaí 80 
 
 
Pelas figuras, pode-se inferir que todos os coletores possuem ação 
tensoativa, já que todos diminuíram a tensão superficial da água (72,7mN/m). 
Observa-se também que o inajá foi o coletor que menos diminuiu a tensão 
superficial, talvez por essa ser a única espécie que contém, em quantidade 
significativa, os ácidos láurico (12C) e mirístico (14C), que, por possuírem cadeias 
hidrocarbônicas relativamente curtas, não influenciam significativamente no 
abaixamento da tensão superficial. 
Ainda na tabela 1 observa-se que as similaridades de CMC’s ficaram entre os 
coletores dos óleos de buriti e inajá (48 e 44mg/L, respectivamente) e entre os 
coletores de maracujá, castanha e açaí (88, 81 e 80mg/L, respectivamente). 
5.2 CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA (CMC) DOS COLETORES 
AMAZÔNICOS ATRAVÉS DA CONDUTIVIDADE 
 
 
 
 As figuras de 20 a 26 mostram o perfil condutividade em função da 
concentração para cada coletor (óleo vegetal saponificado) e suas respectivas 
CMC’s, observa-se que, à medida que a concentração é aumentada, a 
34 
 
condutividade elétrica aumenta, linearmente, até atingir um ponto de inflexão , que 
caracteriza o inicio da formação de agregados micelares cmc. 
Buriti
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
 C
o
n
d
u
ti
v
id
ad
e 
(
S
/c
m
)
CMC = 60 mg/L
 
Figura 20 : Condutividade em função da concentração do coletor de buriti. 
Maracujá
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
 C
o
n
d
u
ti
v
id
ad
e 
(
S
/c
m
)
CMC = 70 mg/L
 
Figura 21 : Condutividade em função da concentração do coletor de maracujá. 
35 
 
. 
Inajá
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
 C
o
n
d
u
ti
v
id
ad
e 
(
S
/c
m
)
CMC = 40 mg/L
 
Figura 22: Condutividade em função da concentração do coletor de inaja. 
 
 
 
Castanha
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
 C
o
n
d
u
ti
v
id
ad
e 
(
S
/c
m
)
CMC = 80 mg/L
 
Figura 23: Condutividade em função da concentração do coletor de castanha. 
36 
 
Castanha
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
 C
o
n
d
u
ti
v
id
ad
e 
(
S
/c
m
)
CMC = 80 mg/L
 
Figura 24: Condutividade em função da concentração do coletor de andiroba. 
 
Açaí
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Concentração (mg/L)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
 C
o
n
d
u
ti
v
id
ad
e 
(
S
/c
m
)
CMC = 60 mg/L
 
Figura 25 :Condutividade em função da concentração do coletor de açaí. 
 Como se pode observar, a CMC inicial há uma quebra nas “curvas”. Segundo 
PIRES(2003) essas quebras podem ser explicadas da seguinte maneira: abaixo da 
37 
 
CMC os monômeros dos tensoativos se comportam como eletrólitos fortes. As 
micelas, por outro lado, apresentam uma associação parcial dos contra-íons, sendo 
a contribuição das mesmas para a condutância total da solução menor do que se 
todos os monômeros que a constituem permanecessem não agregados. Assim 
sendo, o incremento da condutividade especifica com o incremento da concentração 
total de tensoativo diminui. Por outro lado, a quebra da curva da condutância é 
atribuída ao aumentoda massa por unidade de carga do material em solução. 
O aumento linear da condutividade abaixo da cmc, observado nos gráficos 
acima , é característico de eletrólitos fortes e a inclinação depende da condutividade 
molar das espécies em solução. Após a micelização, cada monômero adicionado 
contribui para a formação de micelas.(DAL-BO,2007). 
As micelas iônicas, necessariamente não são totalmente ionizadas, mas 
apenas uma fração α de íons fica livre na solução, comportamento esperado para 
um eletrólito fraco. A brusca quebra do perfil na cmc é devido ao fato de que, no 
agregado micelar formado, nem todos os monômeros estão ionizados e uma fração 
de contraíons permanece ligada. Observa-se que, acima da cmc, o incremento da 
condutividade da solução para cada adição de surfactante é menor.(DAL-BO,2007) 
A tabela 2 sumaria os resultados das CMC’s dos coletores obtidos de óleos 
vegetais amazônicos. 
 
Tabela 2 :CMC dos coletores amazônicos 
Óleos Vegetais CMC (mg/L) 
 
Buriti 
 
60 
Maracujá 70 
Inajá 40 
Castanha 80 
Andiroba 100 
Açaí 60 
 
38 
 
Podemos observar na tabela tabela 2 que assim como nas medidas do CMC 
na tensão superficial, as similaridades de CMC’s ficaram entre alguns coletores 
como os dos óleos de buriti e açaí (60 mg/L,) e entre os coletores de maracujá e a 
castanha 70 e 80mg/L, respectivamente). 
 
5.3 COMPARANDO RESULTADOS 
 
 
Historicamente, a tensão superficial é uma das técnicas mais populares para 
determinação da cmc de tensoativos. Diferentemente da técnica de condutividade 
elétrica, que acompanha uma propriedade da solução, a tensão superficial avalia 
uma propriedade da superfície, na interface ar-água(MODOLON, 2009). 
A mudança de uma determinada grandeza física na cmc, não se restringe a 
um único ponto, mas a sua ocorrência uma faixa de concentração.(PIRES,2003) 
(figura 26). 
 
 
 
Figura 26: Determinação da cmc do dodecil sulfato de sódio (Santanna,2003) 
39 
 
 
 
 Tabela 3 :CMC dos coletores amazônicos condutividade X tensão superficial 
Óleos Vegetais 
CMC 
(condutividade ) 
CMC (tensão 
superficial) 
Buriti 60 48 
Maracujá 70 88 
Inajá 40 44 
Castanha 80 81 
Andiroba 100 117 
Açaí 60 80 
 
 
 
Pela figura 26 e a tabela de comparação verifica-se que existe coerência 
entre os valores obtidos e esperados teoricamente, apesar de termos alguns desvio 
de valores podemos observar que existe um intervalo em meio a inflexão onde se 
inicia o cmc dependo da metodologia que será utilizada. Se formos observarmos a 
tabela, com os dois resultados, vemos que apesar de pequenas diferenças, o ponto 
de inflexão estão bem próximos podendo considerar assim o cmc do surfactante. 
Vale lembrar que a técnica de condutividade elétrica é sensível às variações 
do conteúdo iônico da solução acompanhada de mudanças estruturais, enquanto a 
tensão superficial, embora uma medida físico-quimica da interface ar/agua, a 
variação esta diretamente em equilíbrio com o interior da solução. Dessa forma, 
embora observem diferentes propriedades em distintas regiões da solução, elas 
complementam-se nas conclusões. 
Em sua tese, apesar do autor utilizar tensoativo catiônico, Pires (2003) 
mostra que a CMC determinada por condutância é precisa, além de ser um método 
simples e rápido, mostrando sua versatilidade. 
A tensão superficial também fornece valores muito preciso da CMC, porém é 
uma medida que pode tornar-se demorada na presença de traços de impurezas 
tensoativas na solução, devido ao tempo necessário para atingir o equilíbrio na 
interface. 
40 
 
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
As técnicas de determinação de CMC são apartir da tensão superficial e 
condutividade são bastante distintas. Porém, são bastante eficazes na determinação 
do CMC dos surfactantes sendo que o valor medido da CMC, pode variar conforme 
a tecnica utilizada e até mesmo, para uma mesma técnica. Essa pode ser uma das 
razões para a flutuação de valores entre os métodos. 
 Podemos indicar o uso da condutividade para estimar o CMC de um 
surfactante iônico neste caso os óleos amazônicos, em trabalhos propostos pela 
academia, visto que é um aparelho de fácil e simples manuseio podendo ser 
ulitlizado em situações onde não se dispões de um tensiômetro ou algum outro 
método para fazer as determinações. 
 Através da condutividade foi possível a determinação da concentração 
micelar crítica dos coletores amazônicos estudados. Uma vez estabelecida a 
confiabilidade desse método, passamos a uma nova etapa do trabalho, em que a 
condutividade será utilizada para a determinação da CMC de outros surfactantes e 
no estudo de um possível comportamento universal dos surfactantes. 
 É importante ressaltar que não foram encontrados artigos publicados sobre o 
CMC com os tensoativos (aniônico) estudados neste trabalho. 
Fica como sugestão para trabalhos futuros a elaboração de modelos 
matemáticos que possam melhor ajustar os ângulos das retas as técnicas 
utilizadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
 
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