2 Lista de exercícios – QF 661

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2a Lista de exercícios – QF 661 
10 Semestre de 2013 
Professor: Fernando Galembeck 
 
1. Usando argumentos termodinâmicos, procure estabelecer uma 
relação entre diâmetro de partículas em uma dispersão estável e a 
respectiva tensão interfacial sólido-líquido, no meio em que se acham as 
partículas. (Sugestão: pense em microemulsões, ou nanopartículas). 
 
2. Calcule as velocidades de sedimentação e as distâncias médias 
atingidas por difusão, em meio aquoso à temperatura ambiente, nos casos 
seguintes: partículas esféricas de poliestireno, com diâmetros de 1, 1000 e 
10000 nm; partículas quase-esféricas de alfa-alumina, com os mesmos 
diâmetros. 
 
3. É muito comum observar-se que a interface formada quando se 
junta dois líquidos parcialmente miscíveis é ondulada, e não esticada. 
Quais são as consequências deste fenômeno, em processos de 
miscibilização? 
 
4. Uma solução de água e 20% de açúcar em peso é colocada em um 
copo cilíndrico e transparente, atingindo altura de alguns centímetros. 
Sobre essa solução, coloca-se água pura. O que ocorre: a) ao colocar água 
sobre a solução; b) 24 horas depois e uma semana depois, se o sistema 
permanece em um ambiente de temperatura pouco variável; c) o mesmo 
que em b), mas em um ambiente de temperatura muito variável. 
 
5. Considere um colóide liofílico (por exemplo, uma solução de uma 
proteína como albumina de soro de boi), mantido a 25 0C na superfície de 
Júpiter. O colóide irá permanecer estável? 
	
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6. É mais fácil manter uma dispersão coloidal cineticamente estável: 
em microgravidade ou sob a gravidade da Terra? 
 
7. O que é um eletreto e, como se forma? 
 
8. Moléculas de proteínas (por exemplo, albumina bovina) têm 
muitos grupos ionizáveis. Apesar disto, sua mobilidade eletroforética 
nunca é consistente com a existência de mais do que cerca de quinze 
cargas iônicas. Como se explica esse fenômeno. 
 
9. A força iônica tem um papel decisivo em muitos fenômenos 
coloidais importantes, por exemplo: estabilidade coloidal, formação de 
mesofases de tensoativos e separação de fases em vários sistemas. 
Encontre um destes casos na literatura, e discuta detalhadamente o papel 
da força iônica no sistema que você escolheu. 
 
10. Quando se centrifuga partículas liofílicas em um meio de baixa 
força iônica, a velocidade de sedimentação é menor do que em um meio 
de alta força iônica. Explique este fenômeno, e identifique uma 
consequência prática. 
 
11. O raio de giração das partículas, determinado pelo espalhamento da 
luz, deve ou não ser idêntico ao raio de Stokes? Considere dois casos 
concretos: i) uma partícula compacta, como uma molécula de proteína 
globular ou uma partícula de látex de poliestireno, em água; ii) uma 
molécula em um bom solvente, como poliestireno em tolueno. 
 
	
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12. Há várias maneiras de se tratar formalmente o espalhamento da 
luz, mas a proposta de Debye, segunda a qual o espalhamento é a 
consequência de flutuações de densidade se mostrou muito proveitosa. 
Essa ideia envolve um conceito fundamental, de flutuações. Enumere três 
casos quaisquer, que exemplifiquem a ocorrência de flutuações. 
 
13. É comum se ler que é impossível (ou pouco provável) conseguir 
um pigmento branco melhor que óxido de titânio. Explique por que. 
 
14. Encontre um trabalho na literatura que utilize gráficos de Zimm, ou 
a equação de Zimm. Quais grandezas foram obtidas? Como foram feitas 
as medidas experimentais? 
 
15. Em um copolímero tribloco ABA, o bloco B é deuterado. O raio de 
giração do copolímero foi obtido por espalhamento da luz e por 
espalhamento de nêutrons. Qual das técnicas forneceu maior valor? 
 
16. Identifique em uma das três principais revistas especializadas 
existentes nas bibliotecas da Unicamp um artigo que trate de 
Propriedades óticas de colóides. Qual é o sistema abordado? Escolha uma 
das substâncias envolvidas e, para esta, forneça: a) processo de fabricação 
industrial (se for produto industrial) ou em laboratório; b) processos 
relevantes de purificação; c) critérios de pureza aplicáveis (no total, 600 
caracteres). 
 
17. Identifique em uma das três principais revistas especializadas 
existentes nas bibliotecas da Unicamp (Langmuir, Journal of Colloid and 
Interface Science, Colloids and Surfaces) um artigo que trate de Tensão 
superficial e/ou interfacial, inclusive ângulo de contato. Quais são os 
	
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conceitos fundamentais envolvidos neste artigo? Defina (explicando e 
exemplificando em um total de cerca de 50 palavras por conceito) três 
deles. 
 
18. Identifique em uma das três principais revistas especializadas 
existentes nas bibliotecas da Unicamp um artigo que trate de 
Propriedades cinéticas de colóides. Quais são os métodos utilizados 
(tanto experimentais quanto teóricos)? Descreva os fundamentos teóricos 
de um dos métodos, com as equações relevantes (50 palavras). Compare 
esse método, sucintamente, com pelo menos uma das suas alternativas. 
 
19. Identifique em uma das três principais revistas especializadas 
existentes nas bibliotecas da Unicamp um artigo que trate de 
Propriedades elétricas de colóides. Quais são as principais conclusões do 
artigo? Enuncie um problema que foi suscitado pelos resultados e 
conclusões deste artigo, e elabore um plano de trabalho curto (80 
palavras), para a solução deste problema. 
 
20. Identifique em uma das três principais revistas especializadas 
existentes nas bibliotecas da Unicamp um artigo que trate de 
Propriedades óticas de colóides. Qual é o sistema abordado? Escolha uma 
das substâncias envolvidas e, para esta, forneça: a) processo de fabricação 
industrial (se for produto industrial) ou em laboratório; b) processos 
relevantes de purificação; c) critérios de pureza aplicáveis (no total, 600 
caracteres). 
 
21. Escolha um produto industrial, que seja de interesse da Química 
Coloidal. Usando algum site de busca de patentes, descubra quantas 
	
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patentes datadas do ano em curso se referem a este produto. Descubra 
quantos artigos publicados no ano em curso se referem a este produto. 
 
 
22. Revestimentos poliméricos tendem a tornar-se mais molháveis, 
quando expostos à intempérie. Por que? Borrachas de silicona são uma 
exceção à regra acima, e por isso parecem envelhecer muito lentamente, 
mesmo sob condições muito agressivas. Por que? 
 
23. Qualquer superfície, por mais limpa que seja, tende a apresentar 
um aumento no seu ângulo de contato com a água, depois de alguns 
minutos de exposição ao ar de cidades, e também à atmosfera do interior 
de algumas florestas. Por que? 
 
24. Uma importante propriedade de micelas é a solubilização de 
substâncias apolares. Como se pode evidenciar se uma substância apolar 
está solubilizada no interior de uma micela, ou na sua superfície? 
 
25. Usando a equação de Boltzmann, da Termodinâmica Estatística, 
calcule qual é a probabilidade de uma molécula de álcool etílico, na 
interface do álcool puro com o ar, estar orientada com o grupo metila, ou 
com o grupo hidroxila voltado para o ar. 
 
26. Localize na literatura um artigo sobre monocamadas líquidas. 
Quais tipos de fases são identificados nas monocamadas, e como é feita 
esta identificação? 
 
27. Localize uma patente do ano 2000, relativa a um produto ou um 
processo que envolva mudança no ângulo de contacto de um líquido com 
	
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uma superfície. Quais são as principais reivindicações feitas nesta 
patente? Explique fisico-quimicamente como o produto funciona, nesta 
situação particular. 
 
28. Localize na literatura umartigo do ano 2000, que aborde as 
interações ácido-base em um problema de ângulo de contacto. Como 
estas interações são identificadas e utilizadas no entendimento do 
problema, seja teórica, seja experimentalmente? 
 
29. A formação de micelas é dirigida entropica ou entalpicamente? Na 
sua resposta, considere um caso específico da literatura. 
 
30. Uma importante propriedade de micelas é a solubilização de 
substâncias apolares. Como pode se evidenciar se uma substância apolar 
está no interior de uma micela, ou na sua superfície? 
 
31. Quais são as dimensões típicas dos diferentes tipos de micelas 
existentes? Como essas dimensões são obtidas, experimentalmente? 
 
32. Um pesquisador latino-americano que tem produzido uma obra 
notável, ainda que trabalhando com meios materiais bastante limitados e 
com poucos colaboradores, é um argentino que vive no Chile, Eduardo 
Lissi. Identifique um artigo de Lissi, e relate: qual é o problema 
abordado, e qual foi a estratégia utilizada na resolução deste problema. 
 
33. A estabilidade de espumas e emulsões depende de fatores 
reológicos e de fatores estruturais. Identifique fatores de ambos tipos, 
discutindo quais contribuem para a maior estabilidade de espumas ou 
emulsões. 
	
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34. Localize na literatura um artigo que trate de estabilidade de 
espumas ou emulsões. No sistema em questão, quais são os principais 
fatores de estabilidade? 
 
35. Do seu artigo sobre adsorção ou modificação química (em 
qualquer espécie de interface), inclusive adesão: a) Quais são os 
conceitos fundamentais envolvidos neste artigo? Defina (explicando e 
exemplificando em um total de cerca de 50 palavras por conceito) três 
deles. b) Quais são os métodos utilizados (tanto experimentais quanto 
teóricos)? Descreva os fundamentos teóricos de um dos métodos, com as 
equações relevantes (50 palavras). Compare esse método, sucintamente, 
com pelo menos uma das suas alternativas. c) Quais são as principais 
conclusões do artigo? 
 
36. Dado um sólido bidimensional formado por discos idênticos, qual é 
o volume livre mínimo para que haja difusão através do sólido? E no caso 
de um sólido tridimensional formado por esferas idênticas? 
 
37. Forneça uma explicação detalhada para o efeito Rebinder, no caso 
de corte de uma placa de vidro. 
 
38. O que é o número de Débora? 
 
39. Duplas camadas elétricas podem relaxar rapidamente ou 
lentamente, em diferentes sistemas. Por que existem essas diferenças, e 
quais podem ser as suas consequências práticas? 
 
	
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40. Consulte uma tabela de densidades de hidrocarbonetos líquidos e 
procure obter dessa consulta o maior número de conclusões possível, 
sobre os fatores estruturais que implicam em aumento do volume livre, 
em uma substância. 
 
41. Considere um par de parículas, com geometria, carga elétrica e 
constante de Hamarker definidas, dispersas em água. Calcule as curvas 
que mostram a sua energia de atração, a energia de repulsão e a soma das 
duas. Considere pelo menos três forças iônicas diferentes. 
 
42. Como as moléculas de solvente estão arranjadas na dupla camada 
elétrica? Alguns autores afirmam que a constante elétrica de água, na 
camada de Stern, é muito pequena, menos de um décimo da sua constante 
dielétrica normal. Explique esse fenômeno. 
 
43. A força de interação entre moléculas de óleo é menor do que as 
forças de interação entre moléculas de óleo e água. Por que então água e 
óleo não se misturam? 
 
44. Localize na literatura um artigo sobre estabilidade coloidal de um 
coloide liofóbico. No caso em questão, o comportamento previsto pela 
teoria DLVO é verificado? Se houver desvios, quais são eles, e como são 
interpretados? Se não houver desvios, quais são as características que 
permitem o comportamento modelar? 
 
45. Um fenômeno muito interessante é o dos “barquinhos de cânfora” 
(procure assistir algum vídeo na internet), que são feitos esfregando 
cânfora em uma extremidade de uma folha de madeira, e colocando-a 
sobre água. A madeira se desloca sozinha, por que? 
	
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46. Segundo as isotermas de Gibbs, íons de sais não se acumulam em 
superfícies líquidas. Ao contrário, sua concentração superficial é menor 
que a concentração no interior do líquido. Quais forças seriam 
responsáveis pela depleção de íons, na superfície de um líquido? 
 
47. É bem conhecido experimentalmente o seguinte comportamento de 
monocamadas de ácido oleico, sobre soluções aquosas de permanganato 
de potássio: a taxa de oxidação do ácido é baixa em pressões de 
superfície elevadas, mas é elevada em pressões de superfície pequenas. 
Explique este comportamento. 
 
48. É fácil observar visualmente a presença de poluentes orgânicos, em 
água de rios ou lagos: basta verificar se a água se encrespa facilmente 
com o vento, ou não. Explique por que isso funciona, e proponha uma 
aplicação prática. 
 
49. Monocamadas de substâncias como o álcool cetílico são muito 
eficientes, na redução de taxas de evaporação de água de reservatórios. 
Explique porque as monocamadas de alta pressão de superfície são as 
mais eficientes. 
 
50. (considerando o exercício acima): você recebeu a seguinte missão 
de P&D: inventar um produto que preserve na pele humana, mesmo em 
dias quentes, a sensação de frescor que as pessoas associam à pele limpa. 
Quais atributos teria o seu produto, quanto à sua capacidade de formação 
de mono ou multicamadas, sobre a pele? 
 
	
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51. É muito comum que os espectros infravermelhos de um sólido 
polimérico, obtidos por reflexão e por transmissão não concordem, 
qualitativamente nem quantitativamente. Explique esta falta de 
concordância, usando o polietileno como exemplo. 
 
52. Diferencie adsorção física e adsorção química. Dê exemplos para 
cada um dos tipos de adsorção. 
 
53. Entalpia de adsorção é exotérmica ou endotérmica? 
 
54. Que tipo de isoterma é obtido quando a interação do adsorvente-
adsorbato é fraca, e quando forte? Explique as diferenças considerando o 
número de monocamadas formadas nesses sistemas. 
 
55. O que é histerese de adsorção? 
 
56. Como a teoria de geometrias fractais auxiliou na compreensão de 
fenômenos de adsorção? 
 
57. Mostre quais variáveis devem ser descritas num simples 
experimento para se obter Al(OH)3. 
 
58. Leia um artigo que use um método de planejamento fatorial e 
descreva sucintamente as mais variáveis importantes do sistema em 
questão. 
 
59. O que é patente? O que é patenteável? 
 
	
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60. Busque em alguma base de patentes, duas patentes e descreva 
quais são as reivindicações dessas patentes. Qual a diferença da forma 
escrita entre uma patente e um artigo? 
 
61. Como varia o coeficiente de atrito com a temperatura para um 
polímero hipotético que seja semicristalino? 
 
62. O que é atrito? Quais as variáveis mais importantes relacionadas à 
essa grandeza? 
 
63. A Segunda Lei de Amontons diz que a força de atrito é 
independente da área de contato? Essa afirmação é válida ainda hoje? Em 
quais sistemas é aplicável? Qual a diferença entre área de contato 
aparente e área de contato real? 
 
64. O que são deformações elasto-plásticas? Explique separadamente 
cada uma das deformações, fisicamente. 
 
65. Por que é importante estudar atrito? Descreva três sistemas do 
cotidiano em que o estudo das propriedades de atrito são fundamentais.