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Determinação da Concentração Micelar Crítica de Um Surfactan

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Experiência
DETERMINAÇÃO DA 
CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA 
DE UM SURFACTANTE –TENSÃO 
SUPERFICIAL (Método do Anel)
Arlindo Cristiano Felippe
 Prof. Dr. Edson Minatti
 
Universidade Federal de Santa Catarina
Disciplina: Físico–Química Experimental II 
QMC 5409
Turmas: 729 A e B
OBJETIVOS
 Determinar a concentração micelar crítica 
(cmc) de um surfactante por tensiometria. 
 O surfactante usado foi o dodecil sulfato 
de sódio (SDS).
 Determinar a área transversal efetiva do 
surfactante na monocamada adsorvida na 
interface ar/água. 
INTRODUÇÃO
 A denominação “surfactante” é a contração de 
“agentes de atividade superficial” (do inglês, “surface 
active agents”), e classifica as moléculas que 
possuem a propriedade de orientar-se na interface 
líquido-gás provocando uma diminuição no valor de 
tensão superficial. 
SURFACTANTES
 Surfactantes
 Cabeça Hidrofílica 
 Parte da molécula de natureza POLAR ou iônica. O termo 
hidro (água) + fílica (amizade) indica que esta região 
apresenta solubilidade significativa em água.
 Cauda Hidrofóbica
 Parte da molécula de natureza APOLAR. O termo hidro(água) 
+ fóbico (medo) indica que esta região não apresenta 
solubilidade em água.
 As moléculas de surfactantes apresentam duas regiões 
distintas, uma hidrofílica, e outra hidrofóbica.
 Q u a n d o u m a p e q u e n a q u a n t i d a d e d e 
surfactantes é adicionada à água, suas moléculas 
orientam-se na interface de modo que a parte polar fica 
submersa, enquanto que a parte apolar permanece 
voltada para o ar, formando assim uma monocamada, 
um filme cuja espessura é o próprio comprimento da 
molécula.
Classificação e alguns exemplos 
de surfactantes
Micelas
 Após uma certa concentração, as moléculas de 
surfactante, na solução, passam a se agregar sob a 
forma de micelas. São as micelas os "entes" da 
solução responsáveis pela solubilização de gorduras. 
cmc, concentração micelar crítica
Micelas
 As regiões hidrofóbicas formam um núcleo apolar, e 
são mantidas afastadas das moléculas de água, que 
interagem somente com a camada externa da micela, 
formada pelos grupos hidrofílicos do surfactante. 
Água
Por que se formam as micelas? 
 Diminuição da área de contato 
entre as cadeias hidrocarbônicas 
do surfactante e a água.
 Os contra-íons blindam a carga 
do agregado, d iminuindo a 
repulsão entre as cabeças dos 
monômeros. 
 A atração diferencial entre as moléculas localizadas na 
superfície gera uma resultante que aponta para o interior do líquido. 
Assim a superfície da água adquire a propriedade de uma membrana 
elástica. 
 Tensão superficial é definida como sendo o trabalho necessário 
para “esticar” a superfície, ou seja, aumentar sua área.
 Também pode ser definida como sendo a força necessária para 
“cortar” a superfície por unidade de comprimento. 
Tensão Superficial
(B) 
1. Evaporação de álcool do menisco, 
2. Líquido é drenado para a parede por gradientes de tensão 
superficial, 
3. Líquido acumulado em forma de gotas retorna para a solução por 
ação da gravidade
 A explicação das lágrimas de vinho é baseada na formação 
de gradientes de tensão superficial. O vinho é uma mistura de água e 
álcool (γ ~72 e 22 mN/m, respectivamente, a 20oC), sendo o valor para 
a mistura menor que o da água pura.
(A)“Lágrimas” na parede de um 
uma taça contendo uma 
solução de água:etanol 60:40 
v/v. 
 Este método baseia-se na medida da força máxima 
necessária para destacar um anel da superfície líquida
 O anel é suspenso ao mesmo tempo 
em que se abaixa a mesa contendo o copo 
com a solução para manter o braço de torsão 
no nível de referência.
 A máxima força exercida pelo braço 
de torsão ocorre quando o anel é destacado 
da superfície. Neste instante, o valor da força 
F é lido na escala diretamente como sendo a 
tensão superficial, em mN/m ou dinas/cm.
Tensão Superficial – Método do 
Destacamento do Anel de du Nouy
Técnica utilizada: Tensão Superficial – Método 
do Destacamento do Anel de du Nouy
Procedimento Experimental
1) Preparou-se 100mL de uma solução 25X10-3M de SDS;
2) Por diluição da solução estoque foram preparados 
25mL de solução nas concentrações de 1,0 a 20 mM.
Mi Vi = Mf Vf
Mi = Molaridade inicial (25mM);
Vi = Volume inicial ;
Mf = Molaridade Final;
Vf = Volume Final (25mL).
Procedimento Experimental
3) Determinou-se a tensão superficial (γ) da água pura ( 3 
leituras) que a 25oC é de 72,0 dina.cm-1 ou 0,072 N.m-1.
1dina.cm-1= 10-3 N.m-1
1dina = 10-5 N
4) Determinou-se a tensão superficial fazendo-se 3 leituras 
para cada uma das soluções preparadas. Fez-se então a 
média aritmética entre estes valores.
Tratamento dos Dados
Observações:
1) Tensão superficial ( γ ) (dina.cm-1);
2) Concentração de surfactante (mol.cm-3);
3) Plotou-se um gráfico de tensão superficial ( γ ) contra o 
logarítimo natural da concentração ( lnC );
4) Determinou-se o coeficiente angular da porção linear 
antes da descontinuidade (Equação 1) e obteve-se a 
área transversal efetiva do surfactante na monocamada 
adsorvida na interface ar/água.
Resultados
A) cmc obtida experimentalmente: ~ 5,6 mM
B) Valor da tensão superficial na cmc: 38,8 dina.cm-1
C) Coeficiente angular da porção l inear antes da 
descontinuidade (cmc): -14,8
CONCENTRAÇÃO SUPERFICIAL EM EXCESSO (Γ):
ÁREA OCUPADA POR UMA MOLÉCULA NA 
INTERFACE (w)
Concentração
(mol.cm-3) ln C Tensão 
Superficial 
(dina.cm-1)0 0 79,3
1,0x10-6 -13,82 48,6
2,0 x10-6 -13,12 37,0
2,5 x10-6 -12,90 36,5
3,0 x10-6 -12,72 36,0
3,5 x10-6 -12,56 36,9
4,0 x10-6 -12,43 36,3
4,5 x10-6 -12,31 36,1
5,0 x10-6 -12,21 37,1
5,5 x10-6 -12,11 38,0
7,0 x10-6 -11,87 37,6
8,0 x10-6 -11,74 38,7
10,0 x10-6 -11,51 40,0
15,0 x10-6 -11,10 40,4
Ismael,Gabriel, Fernando, Ingrid
C
(x10-6 
mol/cm3)
ln C
Tensão 
Superficial
(dina/cm)
1,0 -13,81 58,15
2,0 -13,12 45,00
2,5 -12,89 39,05
3,0 -12,71 38,05
3,5 -12,56 36,10
4,0 -12,42 35,5
4,5 -12,31 36,65
5,0 -12,20 37,25
5,5 -12,11 38,8
6,0 -12,02 39,55
7,0 -11,86 39,9
8,0 -11,73 40,85
10,0 -11,51 41,95
15,0 -11,10 42,5
20,0 -10,81 42,6
Água a 25°CÁgua a 25°C 78,45
Alessandra, Bethânia, Liliane, Taís
C
(x10-6 
mol/cm3)
ln C
Tensão 
Superficial
(dina/cm)
Agua 70,30
1,0 -13,81 49,50
2,0 -13,12 39,50
2,5 -12,90 35,40
3,0 -12,72 36,25
3,5 -12,56 36,10
4,0 -12,43 36,20
4,5 -12,31 38,50
5,0 -12,21 38,00
5,5 -12,11 38,15
6,0 -12,02 37,50
7,0 -11,87 38,50
8,0 -11,74 39,00
10,0 -11,51 41,00
15,0 -11,11 41,25
20,0 -10,82 40,75
Marcelo, Helen, Josiane, Leila 
 
TRATAMENTO DOS RESÍDUOS
 Como os resíduos gerados foram apenas 
soluções aquosa de surfactante, poderia-se 
descartar na pia.
CONCLUSÕES
 A concentração micelar crítica (cmc) para o SDS. 
 Através de medidas de tensão superficial pelo 
método do destacamento do anel de du Nouy 
determinou-se:
 A concentração superficial em excesso (Γ).
 A área ocupada por uma molécula na superfície 
da água (área transversal efetiva do surfactante na 
monocamada) (w).