Sistemas Dispersos Dispersões grosseiras1

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Sistemas Dispersos
Prof° Cláudio Luís Venturini
 
 
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Introdução
Sistemas dispersos constituídos de duas fases líquidas imiscíveis, em que uma das fases está divididas em pequenas partículas (gotículas, glóbulos) e intimamente dispersa no outra. 
 Definições:
 Fase dispersa/ fase interna /
 fase descontínua
Fase dispersante/ fase externa/
 fase contínua
 Agente emulsivo
 
 
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Emulsões
Sistema 
heterogêneo
Instável
Liquido imiscível
disperso meio líquido
Tendência reduzir
área superficial
Separação
de
fases
Introdução
 
 
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Tipos de emulsões
 Quanto à dispersão – fase interna / fase externa
 - A/O (fase interna água/ fase externa óleo)
 - O/A (fase interna óleo/fase externa água)
 - Múltiplas O/A/O e A/O/A (fase interna é uma emulsão)
 Quanto a consistência
 Líquidas
Emulsões
 Semi-sólidas
Cremes
		
 
 
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Tipos de emulsões
 Quanto ao diâmetro dos glóbulos
	-Macroemulsões
 - são produtos leitosos
	 - diâmetro dos glóbulos :> 400 nm
 - Miniemulsões 
		
	 - diâmetro dos glóbulos : 100-400 nm
 - são leitosas com tendência a azulada
	 -Microemulsões (Nanoemulsões) 
	 -são produtos transparentes e termodinamicamente estáveis
	 - diâmetro dos glóbulos: < 100 nm
	
 
 
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 Fase oleosa
 Fase aquosa
Componentes de uma emulsão
 Agentes emulsivos
 
 
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Composição
- óleos vegetais
 
 óleos animais
 óleos minerais
 
 ésteres graxos
- ácidos graxos
- álcoois graxos
- silicones
ceras de abelhas e carnaúba
 substância apolares
- água purificada
 
- substâncias polares
- poliálcoois
 
 
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Emulsões
Sistema Termodinamicamente instável
Fase Dispersa
Liquido imiscível finamente dividido (Glóbulos)
Grande Área Superficial
Alta Energia Potencial Média
Paradigma
Quanto menor for o tamanho da partícula (glóbulo) maior será a “estabilidade” da emulsão
Estabilidade = Metaestabilidade = Estabilidade Cinética
 
 
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Emulsões
Analisando a Fórmula
Energia Interna
Energia para expandir a interface durante a emulsificação
Depende da Variação da Área Superficial e da Tensão interfacial do sistema
Maior Importância
 Área Superficial (A1  A2) –  Energia cinética media
 Área de Contato entre as Fases
 Energia Livre interfacial (G1  G2)
G > 0  Sistema Instável
Tendência do Sistema
 Energia Cinética –  Área Superficial
 Energia Interna  Tensão Interfacial
G – Energia Livre (J)
H – Energia Interna (J)
S – Entropia do Sistema (J/K)
T – Temperatura (K)
A – Área Superficial (m2)
N – Número de Glóbulos
i - Tensão Interfacial (N/m)
K – Constante de Boltzmann
 
 
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Emulsões
Macro e Miniemulsões
  G > 0 -: Instável 
Microemulsões
 ≤ G ≤ 0 -: Estável -: Espontâneo
Analisando a Fórmula
Variação da Entropia
Desorganização
Fator Positivo para formar a emulsão
Depende do Número de Glóbulos
G – Energia Livre (J)
H – Energia Interna (J)
S – Entropia do Sistema (J/K)
T – Temperatura (K)
A – Área Superficial (m2)
N – Número de Glóbulos
i - Tensão Interfacial (N/m)
K – Constante de Boltzmann
 
 
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Emulsões
1° -: Calculo do volume de cada glóbulo
2° -: Calculo do número de glóbulos
3° -: Cálculo da Área de 1 glóbulo 
Superfície do glóbulo
4° -: Cálculo da Área Superficial
Superfície total
Cálculo da Área Superficial
 
 
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Emulsões
Teorizando
Qual será o aumento da área superficial, se emulsificarmos 10 mL de um óleo com 90 mL de água, de modo a obtermos partículas (glóbulos) com um diâmetro Médio de 10 m.
Cálculo da Área Superficial
 
 
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Emulsões
Teorizando
G > 0
Tendência de Reduzir a área superficial
Sist > Água ou Óleo 
Manter a energia constante -: Agitação
Reduzir a tensão Interfacial
Agentes de Superfície
Tensoativos
Estabilizando a Emulsão
 
 
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Emulsões
Tensão Superficial
Devido as forcas intermoleculares (Forças de Coesão), as moléculas sempre se atraem e a tendência é a minimização da área superficial espontaneamente
Variação da energia livre superficial ou interfacial com a variação de área.
Tensoativos
 
 
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Emulsões
Forcas intermoleculares
Forças de dispersão = Forças de atração = Forças de Coesão
Forças de van der Waals
Interação Dipolo-Dipolo
Pontes de Hidrogênio
Interação Dipolo-Dipolo Induzido
Forças de London – Dipolo tempo-dependente
Tensoativos
 
 
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Emulsões
Forcas intermoleculares
Tensão Superficial
uma propriedade que faz com o líquido se comporte como se tivesse uma membrana elástica em sua superfície 
Desbalanço de forças intermoleculares, das moléculas que estão na superfície
A razão é que as moléculas apresentam maior interagem com as vizinhas do que com as moléculas do ar, na interface. Este desbalanço faz com que estas moléculas, da superfície, sejam atraídas para o interior do líquido 
Para remover as moléculas da superfície é necessário fornecer energia (Trabalho) -: Tensão Superficial
Água = 0,07275 J/m2 = 72,8 d/cm
Tensoativos
 
 
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Emulsões
Conjuntos das Forças atuantes sobre as moléculas de um líquido
Tensoativos
Aumentar a superfície significa trazer moléculas do interior do líquido para a periferia, o que implica a realização de trabalho; pois a força externa que permite trazer as partículas do interior para a superfície opõe-se às forças de coesão. Podemos admitir que o trabalho que é necessário realizar seja proporcional ao incremento da superfície.
 
 
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Emulsões
Tensão Superficial
É o trabalho necessário para aumentar a superfície do líquido em uma unidade de área 
Unidade (SI) – Joule/Metro quadrado
Tensoativos
É a força por unidade de comprimento exercida por uma superfície do líquido
Unidade (SI) – Newton/Metro (N.m-1)
	 - Dinas/Centímetro (Dyn.cm-1)
 
 
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Emulsões
Concluindo
A tensão superficial é a tendência que o liquido apresenta de reduzir ao mínimo a sua área superficial
Tensão Interfacial
É o trabalho necessário para aumentar a interface dos líquidos em uma unidade de área
É a força por unidade de comprimento exercida pela superfície dos líquidos
Tensoativos
 
 
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Emulsões
Tensoativos
 
 
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Emulsões
Tensoativos
- Diminuem a tensão interfacial / Superficial
 
- Forma um película interfacial
 São anfifílicos
 Massa Molar maior que 200
 HLB (EHL) Compreendido entre 1 e 50
Parte Apolar
Parte Polar
 
 
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Emulsões
Tensoativos
 HLB (EHL) Compreendido entre 1 e 50
 Tensoativo Iônico
Tensoativo Aniônico
Tensoativo Catiônico
Tensoativo Anfótero (Zwiteriônico)
Tensoativo Não-iônico
 
 
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Emulsões
Tensoativos
 
 
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Emulsões
Tensoativos
 
 
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Emulsões
Estabilização da Emulsão Por Tensoativos -: Agentes Emulsivos
Tensoativos
 
 
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Emulsões
Todos os tensoativos estabilizam a Emulsão?
Adsorção na Interface
Excesso de Superfície de Gibbs
Equilíbrio Hidrófilo-Lipófilo
Não determina a quantidade de Tensoativo
Qual a quantidade de Tensoativos deve Ser Utilizada?
 Quantidade -: Não Recobre a Superfície
 Quantidade -: Excesso de tensoativos -: Micleas
Depende dá Área Superficial
Tensoativos
 
 
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Emulsões
1° -: Área que uma molécula de Tensoativo irá ocupar na Interface (ATen)
30 Å2
2° -: Quantidade de moléculas de tensoativo para cobrir toda a interface (nTen)
3° -: Quantidade de Tensoativo a ser Utilizada 
Cálculo da Quantidade de Tensoativo
M – Massa Molar do tensoativo
Na – Número de Avogrado (6,022x1023
mol-1)
 - Excesso de Superfície Máximo
 
 
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Emulsões
Agentes Emulsivos
Tensoativos
Formadores de Barreira
Macromoléculas – Colóides Liófilos
Impedimento estérico e eletroesterico
Partículas Sólidas Finamente Divididas
Estabilização
 
 
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Emulsões
Instabilidades
Floculação
Cremeação
Sedimentação
Coalescencia
 
 
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Emulsões
Tamanho x Estabilidade
Velocidade de Deslocamento das Glóbulos
Instabilidades