SHAW   Introdução à Química dos Colóides e Superfícies (1975)

SHAW Introdução à Química dos Colóides e Superfícies (1975)


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por detergentes 
sintéticos, que não apresentam essas duas desvantagens em grau tão acentuado. 
Os mais importantes detergentes sintéticos são talvez os alquilsulfatos. alquila- 
rilsulfonatos, e os derivados não-iônicos de óxido de polietileno.
Mecanismos da detergência
Um detergente satisfatório deve apresentar as seguintes propriedades.82
1. Boas qualidades de umedecimento, de modo que possa haver um contato 
íntimo entre o mesmo e a superfície a ser limpa.
CH, \u2022 COOR'
I
CH \u2022 COOR" + 3 NaOH =
I
CH, \u2022 COOR'"
glicerídeo
2. Capacidade para remover ou ajudar a remover a sujeira para dentro do líquido, 
afastando-a da superfície.
3. Capacidade de solubilizar ou dispersar a sujeira removida, e impedir que eia 
se deposite novamente sobre a superfície limpa ou forme espuma.
96 Introdução à química dos colóides e de superfícies
U medecimento
Os melhores agentes de umedecimento não são necessariamente os melhores 
detergentes, e vice-versa. Numa série homóloga de detergentes, por exemplo, 
sabões, alquilsulfatos e alquilarilsulfonatos, a melhor ação de umedecimento é 
apresentada pelas espécies C8, embora as espécies de cadeia mais longa sejam 
mais tenso-ativás. A razão disso se encontra provavelmente na difusão mais rápida, 
que leva a mais rápida adsorção nas interfaces de interesse. Contudo, a melhor 
ação de limpeza é oferecida pelas substâncias tenso-ativas C14, e para uma melhor 
ação global do detergente82 prefere-se uma cadeia C ,2.
Remoção das impurezas
A sujeira a ser removida é geralmente de natureza oleosa, encerrando tam­
bém partículas de pó, fuligem, etc. A remoção dessa sujeira pode ser examinada 
melhor em função das variações de energia superficial envolvidas no processo. 
O trabalho de adesão entre uma partícula de sujeira e uma superfície sólida (Fig. 
6.7) é dada por
^S/D = fü /A + 7s /A - Ts/D (6 -4 )
onde S = superfície e D = impureza.
O detergente tem por função diminuir yD/A e ys/A, diminuindo assim WS D e aumen­
tando a facilidade com que a partícula de sujeira pode ser removida por agitação 
mecânica.
Se a impureza for fluida (ou gordurosa), sua remoção pode ser considerada 
como um fenômeno de ângulos de contato. A adição de detergente diminui o 
ângulo de contato na interface tríplice sólido-óleo-água, e como consequência a 
gotícula de óleo se \u201cenrola\u201d (Fig. 6.8) e é facilmente desprendida83. Com respeito 
a esse fenômeno, o aumento de temperatura tem efeito acentuado sobre o efeito 
do detergente até cerca de 45 °C (a maior parte das gorduras funde-se abaixo dessa 
temperatura) e efeito pouco pronunciado entre essa temperatura e as vizinhanças 
do ponto de ebulição.
A interface sólido-líquido 97
Vê-se pelo que foi exposto que as substâncias tenso-ativas que se adsorvem 
nas interfaces sólido-água e impureza-água serão os melhores detergentes. A 
adsorção na interface ar-água e a conseqüente diminuição da tensão superficial 
e formação de espuma não são, portanto, necessariamente uma indicação sobre 
a eficiência do detergente; por exemplo, detergentes não-iônicos usualmente mos­
tram excelente atividade detergente, mas são agentes de formação de espuma 
bastante fracos;/a tendência psicológica do público em correlacionar essas duas 
propriedades restringiu sua aceitação.
(o) Ar
(b)i zz -z.-z.-~- z z S - _ r ~
____ ___ ___ _ Água ___ ____ ___ ___ __
(
Figura 6.9. Remoção de impurezas de uma superfície sólida, por ação de detergentes e ação
mecânica84
a. Superfície coberta por impurezas oleosas.
b. A água sozinha não consegue remover a impureza, principalmente por causa de sua 
elevada tensão superficial e ineficiente umedecimento.
c. Adição de detergente à água. As parcelas hidrófobas das moléculas de detergente se 
alinham tanto sobre a superfície da impureza como sobre a superfície do sólido, reduzindo 
assim a adesão entre a impureza e o sólido. Agora a impureza pode ser removida meca­
nicamente.
d. A impureza é mantida em suspensão na solução, pois as moléculas de detergente formam 
uma camada de adsorção sobre a superfície limpa e em torno das partículas de impurezas. 
(Cortesia de The Scientific American Inc.)
98 Introdução à química dos colóides e de superfícies
Redeposição das impurezas
Esta pode ser evitada por ação das barreiras de carga e hidratação que surgem 
como resultado da adsorção de moléculas de detergente sobre a superfície limpa 
e sobre as partículas de impurezas removidas. Detergentes não-iônicos são par­
ticularmente eficientes, presumivelmente por causa da forte hidratação das cadeias 
de óxido de polietileno.
Os detergentes mais poderosos são aqueles que formam micelas, fato que 
inicialmente levou à idéia de que as micelas estão envolvidas diretamente na ação 
do detergente, como agentes de solubilização dos materiais oleosos. Contudo a 
ação do detergente é função da concentração da substância tenso-ativa não as­
sociada, não sendo praticamente alterada pela presença de micelas (a não ser 
que estas funcionem como um reservatório para reposição da substância tenso- 
-ativa não associada adsorvida da solução)85. Parece dessa forma que as pro­
priedades moleculares das substâncias tenso-ativas, associadas a uma boa atividade 
detergente, levam também a uma formação de micelas, num processo antes com­
petitivo do que contribuinte para a ação detergente3.
Aditivos dos detergentes
E comum na prática adicionarem-se aos detergentes certos componentes 
\u201cestruturais\u201d como silicatos, pirofosfatos e tripolifosfatos, substâncias que não 
são tenso-ativas mas que melhoram a eficiência do detergente. Essas substâncias 
\u201cestruturais\u201d exercem várias funções, sendo a mais importante delas reter (for­
mando complexos solúveis não adsorvidos) os íons Ca2+ e Mg2 + , e agir como 
agentes desfloculantes, ajudando assim a evitar formação de espuma e redeposição 
das impurezas. Os aditivos também exercem sua ação benéfica criando um meio 
alcalino, mais favorável à ação do detergente.
Carboximetilcelulose sódica melhora a ação do detergente na limpeza de 
produtos têxteis, particularmente de algodão, formando uma camada protetora 
de solvente (água) adsorvida sobre a superfície limpa do produto, camada essa que 
contribui para evitar redeposição das contaminações. Os detergentes empregados^ 
na limpeza de produtos têxteis são freqüentemente acrescidos de alvejantes espe- y 
ciais. Estes são geralmente corantes fluorescentes que absorvem luz ultravioleta f 
e emitem luz azul, que neutraliza o tom amarelado que pode se desenvolver emj 
tecidos brancos.
ADSORÇÃO EM SOLUÇÃO86
Para finalizar este capítulo, seriam apropriadas algumas considerações a 
respeito da adsorção, sobre superfícies sólidas, de materiais em solução. A adsorção 
ern solução é importante em muitas situações práticas, como aquelas em que a 
modificação da superfície sólida é objetivo principal (por exemplo, o emprego de 
materiais liofilicos na estabilização de dispersões, veja p. 140), e aquelas que 
envolvem a remoção, da solução, de materiais indesejáveis (por exemplo, a puri­
ficação de soluções de açúcar com carvão ativo). A adsorção de íons em soluções 
de eletrólitos e um caso especial de adsorção iônica, a troca iônica, são discutidos 
no Cap. 7. Processos de adsorção são obviamente de extrema importância na 
cromatoçrafia: contudo não é possível incluir uma apresentação da cromatografia"
A interface sólido-líquido 99
neste livro a) porque outros fenômenos, tais como partição e/ou peneiras mole­
culares, estão também envolvidos em grau maior ou menor, dependendo do tipo 
de separação cromatográfica, que está sendo considerada, e b) porque a croma- 
tografia constitui assunto vasto demais para ser abordado convenientemente no 
espaço limitado de que dispomos. Alguns textos sobre métodos cromatográficos 
são os indicados pelas referências 87 a 91.
Isotermas de adsorção em solução