SHAW   Introdução à Química dos Colóides e Superfícies (1975)

SHAW Introdução à Química dos Colóides e Superfícies (1975)


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pode ser regenerada fazendo passar pela 
coluna uma solução concentrada de cloreto de sódio.
A \u201cdesionização\u201d da água envolve tanto troca catiônica como troca aniônica. 
Usam-se uma resina de troca catiônica saturada com íons hidrogênio e uma resina 
de troca aniônica saturada com íons hidroxila, às vezes na forma de uma resina 
mista. Esses íons, hidrogênio e hidroxila, são trocados pelos cátions e ânions 
presentes na amostra de água, e se combinam formando água.
A troca iônica tem muitas aplicações na química preparativa e analítica; 
por exemplo, a separação das terras raras é feita geralmente mediante troca 
catiônica, seguida pela eluição dos complexos das mesmas com ácido cítrico.
FENÔMENOS ELETROCINÉTICOS
A eletrocinética é a descrição geral aplicada a quatro fenômenos que surgem 
quando se tenta remover a parte móvel da dupla camada elétrica de uma super­
fície carregada.
Aplicando-se um campo elétrico tangencialmente ao longo de uma superfície 
carregada eletricamente, uma força passa a ser exercida em ambas as partes da 
dupla camada elétrica. A superfície carregada (inclusive materiais a ela ligados) 
tende a mover-se numa direção apropriada, enquanto que os íons na parte móvel 
da dupla camada tendem a migrar na direção oposta, arrastando consigo o solvente 
e criando um fluxo de solvente. Reciprocamente, criamos um campo elétrico se 
movimentarmos a superfície carregada e a parte difusa da dupla camada uma 
em relação à outra.
Os quatro fenômenos eletrocinéticos são os que seguem.
1. Eletroforese \u2014 o movimento de partículas carregadas mais os materiais ligados 
às mesmas (material em suspensão ou solução) em relação a um líquido estacionário 
e por efeito de um campo elétrico aplicado.
2. Eletrosmose \u2014 o movimento de um líquido em relação a uma superfície car­
regada estacionária (por exemplo, um capilar ou uma divisão porosa) por efeito 
de um campo elétrico (trata-se pois do complemento da eletroforese). A pressão 
necessária para contrabalançar o fluxo eletrosmótico é denominada pressão ele- 
trosmótica.
3. Potencial de escoamento \u2014 o campo elétrico criado quando um líquido flui 
sobre uma superfície carregada estacionária (é o oposto da eletrosmose).
4. Potencial de sedimentação \u2014 é o campo elétrico criado quando partículas car­
regadas se movimentam em relação a um líquido estacionário (trata-se pois do 
oposto da eletroforese).
Desses fenômenos eletrocinéticos, a eletroforese é o que apresenta maior 
aplicação prática, e é também o mais extensamente estudado, em suas diferentes
Interfaces com cargas elétricas 113
formas; eletrosmose e potencial de escoamento foram razoavelmente estudados; 
por causa de dificuldades de natureza experimental, o potencial de sedimentação 
raramente é estudado, na prática.
Eletroforese101
Várias técnicas foram elaboradas para estudar a migração de partículas 
coloidais num campo elétrico.
1. Eletroforese de partículas (microscópica) \u2014 Se o material em estudo se apresentar 
sob a forma de uma suspensão ou emulsão razoavelmente estável, contendo par­
tículas ou gotículas visíveis ao microscópio, o comportamento eletroforético 
poderá ser observado e medido diretamente. Também é possível obter informações, 
com essa técnica, sobre materiais solúveis, desde que a substância em questão 
seja adsorvida sobre um transportador, como gotas de óleo ou partículas de sílica.
A célula para eletroforese consiste usualmente de um tubo de vidro horizontal, 
de secção retangular ou circular, contendo um eletrodo em cada extremidade, e 
por vezes, dispositivos para entrada e saída de material para enchimento e lim­
peza do tubo (Fig. 7.5 e 7.6). Para concentrações salinas abaixo de 0,001 mol dm~3 
a 0,01moldm~3 podem ser empregados eletrodos de negro de platina; com 
outras concentrações devem ser usados eletrodos reversíveis apropriados; como 
os Cu|CuS04 ou Ag|AgCl, para evitar evolução de gás.
Vista lateral Reforço de vidro
Vista de cima Condensador
Objetiva de 
longo alcance
Escala ocular 
calibrada
Figura 7.5. Uma célula plana para microeletroforese, em montagem vertical101. (Cortesia 
de Academic Press Inc.)
114 Introdução à química dos colóides e de superfícies
Diâmetro interno: ca. 2 mm 
Espessura da parede: ca. 0,05 mm
Figura 7.6. Montagem possível para uma cela de microeletroforese
As medidas cletroforéticas pelo método microscópico sofrem complicações 
por causa da ocorrência simultânea de eletrosmose. As superfícies internas de 
vidro da cela apresentam-se geralmente carregadas, provocando o aparecimento 
de um fluxo eletrosmótico de líquido nas vizinhanças das paredes do tubo, e um 
correspondente fluxo de compensação em sentido inverso (no caso de celas fecha­
das), com velocidade máxima no centro do tubo. Isso provoca uma distribuição 
parabólica das velocidades do liquido com a profundidade, e a velocidade eletro- 
forética verdadeira só poderá ser observada nos pontos do tubo em que o fluxo 
eletrosmótico e o fluxo de retorno do líquido se cancelam. Numa cela cilíndrica 
o \u201cnível estacionário\u201d se localiza a 0,146 do diâmetro interno da parede da cela. 
Em celas planas, os \u201cníveis estacionários\u201d se situam entre 2 a 8 décimos da profun­
didade total; a localização exata depende da relação largura/profundidade. Se 
as superfícies da partícula e da célula apresentarem o mesmo potencial zeta, a 
velocidade das partículas no centro da célula será o dobro de sua velocidade ele- 
troforética verdadeira, no caso de uma cela cilíndrica; e 1,5 vezes a velocidade 
eletroforética verdadeira no caso de uma cela plana.
Celas cilíndricas são de construção e termostatização mais fáceis, em com­
paração com celas planas; a iluminação de campo escuro pode ser obtida pelo 
método do ultramicroscópio, iluminando a amostra perpendicularmente a direção 
de observação (p. 40) (Fig. 7.6). Também o volume de dispersão requerido nas 
celas cilíndricas é geralmente menor do que nas celas planas; por causa da área 
relativamente pequena da seção transversal, é mais fácil o emprego de eletrodos 
de negro de platina em vez de eletrodos reversíveis no caso de celas cilíndricas. 
Contudo deve ser feita, no caso de celas cilíndricas, uma correção óptica (a não 
ser que a parede do capilar seja extremamente fina), correção essa que leva em
Interfaces com cargas elétricas 115
conta a ação focalizadora do tubo; distorções ópticas podem impedir que a leitura 
seja feita no nível estacionário distante. Celas cilíndricas são insatisfatórias se 
ocorrer alguma precipitação durante as medidas; adaptando-se uma cela retan­
gular para observação horizontal (Fig. 7.5), as partículas em sedimentação per­
manecem no foco e não se desviam dos níveis estacionários.
A velocidade eletroforética é determinada medindo o tempo necessário para 
uma partícula percorrer uma distância fixa (cerca de 100 qm) numa escala ocular 
calibrada. A intensidade do campo é ajustada de modo a dar tempos da ordem 
de 10 s \u2014 velocidade mais rápida introduz erros na determinação do tempo, e 
mais lenta aumenta o inevitável erro devido ao movimento browniano. Fa/.-se 
a medida do tempo nos dois níveis estacionários. Alternando o sentido da corrente 
podem ser eliminados em grande parte os erros devidos a deslocamentos provo­
cados por vazamentos ou por convecção. A velocidade eletroforética é calculada 
geralmente a partir da média das recíprocas de cerca de 20 medições do tempo 
de trajeto.
O gradiente de potencial E no ponto de observação é usualmente calculado 
a partir da corrente /, da área da seção transversal do tubo. A, e da condutividade 
da dispersão, k0, determinada separadamente, como
E = I/k\u201eA.
Estudos de eletroforese de partículas mostraram-se úteis na investigação de 
modelos para sistemas reais (por exemplo, sóis de haletos de prata e dispersões 
de látex de poliestireno) e situações práticas (por exemplo, suspensões de