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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL – PUCRS
FACULDADE DE FARMÁCIA
BIANCA DOLNE MARQUES
Propriedades das Superfícies
Porto Alegre, 26 de novembro de 2012.
Sumário
Introdução............................................................................................................3
Propriedades das superfícies líquidas.................................................................4
Tensão superficial................................................................................................5
Surfactantes.........................................................................................................8
Sistemas coloidais...............................................................................................9
Conclusão..........................................................................................................11
Bibliografia.........................................................................................................12
Introdução
Ao realizarmos este trabalho temos como objetivo compreender por meio de pesquisas o conceito de propriedades das superfícies, assim como, esclarecer as propriedades das superfícies líquidas, tensão superficial, surfactantes e sistemas coloidais.
Para atingirmos essa meta, buscamos procurar em livros da Biblioteca Central Irmão José Ótão e em sites que relacionavam textos que continham fundamentos e classificação do assunto proposto.
Propriedades das Superfícies Líquidas
Em circunstâncias particulares de nosso cotidiano, uma série de fenômenos físicos relacionados com os líquidos em equilíbrio, aparentemente contradizem a lei fundamental da hidrostática e, como decorrência, parecem também negar as demais leis que explicam as propriedades dos líquidos em equilíbrio. São os fenômenos de superfície. 
A importância dos fenômenos de superfície vai muito além da curiosidade que, eventualmente, poderão despertar. Eles apresentam um conjunto de aplicações, algumas delas diretamente ligadas ao nosso dia-a-dia e, outras, fazendo parte do processo de vida de organismos vegetais e animais.
 	Você, provavelmente, não terá por enquanto explicações muito elaboradas para os mesmos. Poderá, mesmo assim, emitir sua opinião a respeito de alguns destes fenômenos como os que estão sendo a seguir citados. 
 A Lei de Arquimedes diz que, um corpo mais denso que o um líquido, afunda no mesmo, pois terá um peso maior que o empuxo por ele recebido. sabendo que a massa específica do aço é cerca de 7,8 vezes maior que a massa específica da água, você arriscaria afirmar que uma agulha poderá não afundar neste líquido? E que alguns insetos podem caminhar sobre a água? Veremos a resposta mais adiante.
Muitas mudanças ocorrem na superfície dos líquidos e sólidos. A superfície de um líquido é onde ocorrem a vaporização e a condensação, e veremos alguns dos eventos que ali ocorrem. Entretanto, a superfície de um líquido tem propriedades interessantes por si mesmas, incluindo a tensão superficial, e veremos como a forma de uma superfície afeta o comportamento de um líquido. Essas propriedades são modificadas se um soluto está presente, particularmente se esse soluto é um agente ativo na superfície, e o papel de um soluto pode ser descrito termodinamicamente e explorado experimentalmente. Efeitos superficiais também afetam profundamente as propriedades de colóides, particularmente suas estabilidades. 
Camadas de moléculas nas superfícies líquidas são usadas para reduzir a taxa de evaporação de água em regiões áridas e para estabilizar espumas, e suas propriedades são importantes quando se consideram as propriedades e o tratamento de poluentes, como nos derramamentos de óleo no mar. 
Reações químicas nas superfícies podem diferir bastante das reações que ocorrem em volumes. Isso é particularmente verdadeiro para reações que ocorrem em superfícies sólidas, onde caminhos de reação com energias de ativação bem menores podem ser disponibilizados, resultando assim em catálise. As reações também são diferentes em superfícies líquidas, onde pode haver concentrações iônicas significativamente diferentes daquelas dos volumes. 
Tensão Superficial
É um efeito físico que ocorre na camada superficial de um líquido que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana elástica, que não deixa o objeto adentrá-los, ou seja, afundar. Isso ocorre devido às moléculas da água, que interagem entre si. As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula. As moléculas da superfície do líquido, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.
As moléculas da água (H2O) interagem entre si dentro do liquido e todas as direções, mas as moléculas que estão na superfície só interagem com as que estão abaixo porque não há nada em cima. Dessa forma cria-se a tensão superficial.
Alguns animais se utilizam dessa natureza física dos liquidos para se locomoverem.
A tensão superficial está relacionada com a diferença de pressão entre os dois lados de uma interface pela equação de Young-Laplace:
Em que R1 e R2 são os raios de curvatura da interface.
Exemplo: 
Colocando-se cuidadosamente uma pequena agulha sobre a superfície da água, observa-se que ela pode permanecer sobre a película superficial sem afundar no líquido, apesar de ser muito mais densa que a água. Este efeito permite que insetos caminhem sobre a água. Também permite que pequenos objetos de metal como agulhas ou lâminas flutuem na superfície da água.
O uso de surfactantes e detergentes rompe a tensão superficial, por reduzir as forças de coesão entre as moléculas do líquido.
Curiosidade: Após algumas pesquisas históricas descobrimos que, cerca de 40 a 30 anos atrás, as pessoas quando grávidas enchiam um vasilhame com água e colocava duas agulhas em sua superfície, dependendo da posição das mesmas, saberiam o sexo do bebê. É obvio que se trata de crendices, pois esse método não é capaz de informar a mãe sobre o sexo do seu bebê.
Tensão superficial de alguns líquidos
	Líquido
	Temperatura em ºc
	Tensão Superficial em dyn/cm
	Ácido Acético
	20
	27,6
	Acetona
	20
	23,7
	Etanol
	20
	22,27
	Glicerina
	20
	63
	Hexano
	20
	18,4
	Mercúrio
	15
	487
	Água
	25
	71,97
Surfactantes
Surfactante é uma espécie que se acumula na interfase de duas fases ou substâncias (uma das quais pode ser o ar) e modifica as propriedades da superfície. Um surfactante típico consiste em uma substância que tem uma longa cadeia hidrocarbônica, que se dissolve em hidrocarbonetos e outros materiais apolares, e um grupo principal hidrofílico, como, por exemplo, um grupo carboxilato, -co2 -, que se dissolve em um solvente polar (por exemplo, a água). Em outras palavras, um surfactante é uma substância anfipática, significando que tem ambas as regiões, hidrofóbica e hidrofílica. Os sabões, por exemplo, consistem em sais de metais alcalinos de ácidos carboxílicos de cadeia longa, e o tensoativo dos detergentes é normalmente um ácido benzenossulfônico de cadeia longa. O modo de ação de um surfactante em um detergente e do sabão é dissolver-se tanto na fase aquosa quanto na fase hidrocarboneto, onde suas superfícies entram em contato, e consequentemente solubilizar a fase hidrocarboneto de modo a que esta possa ser levada a água.
As moléculas do surfactante podem agregar-se na forma de micelas, agrupamentos de moléculas de tamanho coloidal, mesmo na ausência de gotículas de gordura, pois suas causas hidrofóbicas tendem a congregar-se, e suas cabeças hidrofílicas oferecem proteção. Asmicelas formam-se apenas acima da concentração micelar crítica e acima da temperatura de Kraft. Moléculas do surfactante não iônicas podem agregar-se em grupos de 1000 ou mais, mas as espécies iônicas tendem a romper esses agregados devido às repulsões coulombianas entre os grupos principais e, normalmente, são limitadas a grupos entre 10 e 100 moléculas. A forma das micelas individuais varia com a concentração. Muito embora ocorram micelas esféricas, elas são mais comumente esferas achatadas quando próximas da concentração micelar crítica.
Uma molécula surfactante num detergente ou sabão age mergulhando sua cauda hidrocarbônica na graxa, deixando assim seus grupos hidrofílicos na superfície da graxa, onde eles podem interagir atrativamente com a água à sua volta.
Sistemas Coloidais
Colóides são misturas heterogêneas de pelo menos duas fases diferentes, com a matéria de uma das fases na forma finamente dividida (sólido, líquido ou gás), denominada fase dispersa, misturada com a fase contínua (sólido, líquido ou gás), denominada meio de dispersão.
A ciência dos colóides está relacionada com o estudo dos sistemas nos quais pelo menos um dos componentes da mistura apresenta uma dimensão no intervalo de 1 a 1000 nanômetros (1 nm = 10-9 m). Soluções de macromoléculas são misturas homogêneas e também são consideradas colóides porque a dimensão das macromoléculas está no intervalo de tamanho coloidal e, como tal, apresentam as propriedades características dos colóides. Os sistemas coloidais vêm sendo utilizados pelas civilizações desde os primórdios da humanidade.
Os povos utilizaram géis de produtos naturais como alimento, dispersões de argilas para fabricação de utensílios de cerâmica e dispersões coloidais de pigmentos para decorar as paredes das cavernas com motivos de animais e de caça.
Graham, em 1861, introduziu os termos colóides e diálise em um estudo sobre a difusão da matéria nos estados gasoso e líquido. O termo colóide, do grego, significa cola e na época referiu se às soluções de goma arábica, substância sem estrutura definida e de natureza viscosa hoje conhecida como macromolécula. A goma arábica (colóide) difundia mais lentamente que soluções de sais (cristalóide). Diálise é o processo de separação através do quais moléculas menores atravessam uma membrana semipermeável enquanto as moléculas maiores ou partículas coloidais são retidas pela mesma membrana.
Sistemas coloidais estão presentes no cotidiano desde as primeiras horas do dia, na higiene pessoal — sabonete, xampu, pasta de dente e espuma ou creme de barbear —, maquiagem, — cosméticos —, e no café da manhã, — leite, café, manteiga, cremes vegetais e geléias de frutas. No caminho para o trabalho podemos enfrentar neblina, poluição do ar ou ainda apreciar a cor azul do céu, parcialmente explicada pelo espalhamento Rayleigh da luz do Sol ao entrar na atmosfera contendo moléculas e partículas de poeira cósmica atraídas pela Terra (Walker, 1989). No almoço, temperos, cremes e maionese para saladas. No entardecer, ao saborear cerveja, refrigerante ou sorvete estamos ingerindo colóides. Os colóides ainda estão presentes em diversos processos de produção de bens de consumo, incluindo o da água potável, os processos de separação nas indústrias, de biotecnologia e de ambiente. São também muito importantes os colóides biológicos, tais como o sangue, o humor vítreo e o cristalino (Licínio e Delaye, 1987).
As partículas dispersas podem ter tamanhos diferentes e por isso o sistema coloidal é denominado polidisperso. Na prática, a maioria dos colóides obtidos pelo homem é polidisperso. Os sistemas com partículas de um mesmo tamanho são monodispersos. As macromoléculas de proteínas sintetizadas biologicamente têm todo um mesmo tamanho e massa molecular, por isso dão origem a colóides monodispersos.
Diversos pesquisadores obtiveram colóides monodispersos de polímeros sintéticos, de metais, de óxidos metálicos e de cloreto de prata.
Como a área de superfície da fase dispersa é elevada devido ao pequeno tamanho das partículas, as propriedades da interface entre as duas fases — dispersa e de dispersão — determinam o comportamento dos diferentes sistemas coloidais. Em soluções verdadeiras de macromoléculas ou em dispersões coloidais de partículas finas, o solvente pode ser retido pela configuração da cadeia macromolecular ou das partículas. Quando todo o solvente é imobilizado nesse processo, o colóide enrijece e é chamado de gel.
A principal característica dos colóides é a área superficial muito extensa da fase dispersa comparada com a área superficial de um material comum. Como resultado de sua grande área superficial, os colóides são termodinamicamente instáveis em relação à fase contínua: isto é, os colóides têm uma tendência termodinâmica em de reduzir sua área superficial (assim como um líquido). Sua estabilidade aparente deve, portanto, ser uma conseqüência da cinética da diminuição da área superficial: sistemas dispersos são termodinamicamente instáveis, mas cineticamente não são lábeis.
Conclusão
Ao realizarmos esta tarefa compreendemos o significado de propriedades das superfícies e a importância em estudá-la. A interação da superfície das matérias (sólidos, líquidos e gasosos) com o meio onde se encontram influi crucialmente no comportamento destes materiais nas reações físico-químicas.
Assim como, observamos as características de tensão superficial, dos surfactantes e dos sistemas coloidais nos produtos (cremes, loções) manipulados no dia-a-dia farmacêutico.
Bibliografia
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc09/quimsoc.pdf
ATKINS, P.W. Fisico- Química – Fundamentos Terceira Edição, Editora LTC, Rio de Janeiro, 2001.
http://www.mundovestibular.com.br/articles/69/1/FENOMENOS-DE-SUPERFICIE/Paacutegina1.html
http://w3.ufsm.br/juca/tensao.htm
http://www.cienciadosmateriais.org/index.php?acao=exibir&cap=17&top=166
http://curiofisica.com.br/ciencia/fisica/o-que-e-a-tensao-superficial
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_superficial
http://www.fisica.ufsc.br/~lalceu/_e_a_d/tensao_superficial.html
http://www.tvcultura.com.br/x-tudo/experiencia/01/exsabao.htm
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