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Universidade do Estado Universidade do Estado Universidade do Estado Universidade do Estado Universidade do Estado Universidade do Estado Universidade do Estado Universidade do Estado 
do Rio de Janeirodo Rio de Janeirodo Rio de Janeirodo Rio de Janeirodo Rio de Janeirodo Rio de Janeirodo Rio de Janeirodo Rio de Janeiro
Fenômenos de superfícieFenômenos de superfície
�� Estado coloidalEstado coloidal
Profa. Angela S. Rocha
D. J. Shaw, Introduction to Colloid and Surface Cemistry,, Elsevier
Science, 1992 
Hunter, R. J., Introduction to Modern Colloid Science , Oxford 
Science Publications, 1993, NY.
Atkins, P. W., Physical Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 
5th ed., 1994.
Adamson, A. W., Physical Chemistry of Surfaces, J. Wiley & Sons 
Inc, Nova York, 1976
Definição
• Coloides são misturas heterogêneas em que um
ou mais componentes tem pelo menos uma
dimensão na faixa entre nanômetro (10-9 m) e
micrômetro (10-6 m). 1 – 1000 nm
• Comum encontrar a definição em termos de
diâmetro das partículas do disperso. As partículas
podem ter tamanhos diferentes (sistema
polidisperso).
• Disperso ou soluto: substância presente em
menor quantidade na mistura.
• Dispersante ou solvente: substância presente em
maior quantidade na mistura, meio contínuo.
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Definição: sistemas formados
(1 nm = 10-9 m) 
Ciência de colóides
• Estudo destes sistemas de “macromoléculas”
(moléculas grandes) ou de pequenas
partículas.
• Sistemas coloidais →→→→ sistemas micro-
heterogêneos →→→→ os fenômenos de superfície
são muito importantes.
• Importantes numa ampla faixa de áreas das
ciências dos materiais: agroquímica, cimentos,
cosméticos, alimentos, tintas, farmacêutica,
plásticos, espumas, solos, etc.
• Comuns na natureza! (nuvem, fumaça,...)
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O estado coloidal: começo...
Thomas Grahan, químico escocês, foi o primeiro a
estudar o estado coloidal.
Em 1862 ele estabeleceu a distinção entre os
solutos que se difundem rapidamente e os que o fazem
com grande lentidão.
Chamou os primeiros de CRISTALÓIDES, porque
podiam ser obtidos em forma cristalina e os segundos
de COLOIDES (do grego KOLLA) porque, assim como a
cola, se apresentava em estado amorfo ou gelatinoso.
Indica uma das principais propriedades dos
coloides: sua tendência espontânea de se agregar ou
formar coágulos.
O estado coloidal
Hoje se prefere falar em ESTADO COLOIDAL em vez
de coloide, uma vez que, dependendo das condições
do sistema, a mesma substância pode vir a constituir
uma solução ou um coloide.
Os coloides podem apresentar aspectos físicos
diferenciados, predominando, geralmente, o estado
físico do dispersante.
A existência do estado coloidal pode ser desejável ou
indesejável, dependendo do objetivo →→→→ importante
estudar como gerá-lo e destruí-lo.
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Fatores que contribuem para a natureza 
dos sistemas coloidais
•Tamanho da partícula (soluto).
•Forma e flexibilidade da partícula.
• Interação partícula-partícula.
• Interação partícula-solvente.
O estado coloidal
•Tamanho da partícula (soluto).
O estado coloidal
A assimetria das partículas é um fator importante
na determinação de muitas propriedades de
sistemas coloidais, principalmente as propriedades
mecânicas.
Em geral, os sistemas 
coloidais são polidispersos, 
isto é, as partículas não têm 
todas o mesmo tamanho.
A pressão osmótica 
depende da massa molar da 
partículas.
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•Forma e flexibilidade da partícula.
Muitas moléculas de polímeros apresentam
considerável flexibilidade devido a rotações das
ligações.
Em solução estas moléculas sofrem influência do
movimento térmico sofrendo torções, o que interfere
nas forças de atração partícula-partícula e partícula-
solvente.
O estado coloidal
• Interação partícula-partícula.
É necessário levar em consideração que partículas
coloidais estão em geral solvatadas, o que interfere
nas interações das partícula.
Classificação
Existem algumas classificações (Shaw).
•Dispersão coloidal: termodinamicamente instáveis
devido à alta energia livre da superfície e são
sistemas irreversíveis (não se reconstituem).
•Soluções verdadeiras de macromoléculas (natural
ou sintético): termodinamicamente estáveis e são
facilmente reconstituídas após separação.
•Associações coloidais: formação de micelas.
Soluções de materiais de elevada superfície ativa
exibem propriedades físicas não usuais.
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Classificação
• Micelares: as partículas dispersas são 
agregados de átomos, de molécula ou de 
íons. Ex.: enxofre em água.
• Moleculares: as partículas dispersas são 
macromoléculas (moléculas grandes). 
Ex.: amido em água. 
• Iônicos: as partículas dispersas são íons 
gigantes. E.: proteína em água.
Classificação
• Reversíveis: são sistemas em que o
disperso, num simples contato com o
dispersante produz o estado coloidal. São
facilmente reconstituídos após separação
do solvente com o soluto.
• Irreversíveis: são sistemas em que, uma
vez separados, não são facilmente
reconstituídos.
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• Os termos liofílico e liofóbico são usados para
descrever a tendência da superfície ou grupo
funcional de ser molhado ou solvatado.
�Liofílico: amigo do líquido.
�Hidrofilicos: amigo da água.
�Liofóbicos: aversão ao solvente não há
afinidade entre soluto e solvente.
�Hidrofóbico: aversão por água.
Classificação
Dispersões coloidais
As partículas na dispersão são suficientemente
grandes para definir superfícies de separação entre
a partícula (fase dispersa) do meio em que está
(meio de dispersão), formando duas fases.
A natureza física da dispersão depende das
características e das quantidades das fases que a
constitui:
Ex.: emulsão de óleo-em-água (O/A) e emulsão de
água-em-óleo (A/O) apresentam propriedades
físicas diferentes.
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Dispersões coloidais
Dispersões coloidais
A interface soluto-solvente é muito 
importante para as características das 
dispersões coloidais, que envolve elevadas 
razões área/volume.
As propriedades físicas do sistema são 
determinadas pelas propriedades da 
interface, como efeitos de adsorção e da 
dupla camada elétrica.
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Tipos de dispersões coloidais
• Dispersante: Gás
• Disperso: Líquido
• Conhecido: Aerossol 
líquido.
• Exemplos: Nuvem, 
neblina, spray 
inseticida, perfume
• Dispersante: Líquido
• Disperso: Gás
• Conhecido: Espuma.
• Exemplos: Espuma 
de sabão, de cerveja, 
chantilly.
Tipos de dispersões coloidais
Bolhas podem coalescer, formando bolhas maiores = quebra 
da espuma = instabilidade. Uso de estabilizantes.
Detergente ⇒ espuma de CO2 de extintor
Proteína ⇒ espuma de chantilly, 
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• Dispersante: Líquido
• Disperso: Líquido
• Conhecido: Emulsão.
• Exemplos: Leite, 
maionese, manteiga, 
cremes.
Tipos de dispersões coloidais
Em geral usa-se um 3º componente para estabilizar a
emulsão. Emulsificantes mais usados: ovoalbumina, caseína,
gomas, gelatinas, sabões, detergentes, argilas e óxidos
hidratados.
• Dispersante: Líquido
• Disperso: Sólido
• Conhecido: Sol.
• Exemplos:
Tintas, creme dental, 
cerveja, gelatina, 
geleia.
Tipos de dispersões coloidais
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• Dispersante: Sólido
• Disperso: Gás
• Conhecido: Espuma 
sólida.
• Exemplos:
Pedra-pomes, pipoca.
Tipos de dispersões coloidais
• Dispersante: Sólido
• Disperso: Líquido
• Conhecido: Emulsão 
sólida.
• Exemplos:
Margarina, queijo, 
sorvete.
Tipos de dispersões coloidais
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• Dispersante: Sólido
• Disperso: Sólido
• Conhecido: Sol 
sólido.
• Exemplos:
Cristal de rubi, ligas 
metálicas, “vidros”.
Tipos de dispersões coloidais
Tipos de dispersões coloidais
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13Tipos de dispersões coloidais
Sol: partículas sólidas finamente dispersas em
um líquido.
Tipos de acordo com o solvente:
�hidrossol = água
�aerossol = ar (ou outro gás)
�organossol = solvente orgânico
Sol liofílico ⇒ propriedades parecidas com as
das soluções verdadeiras.
Sol liofóbico ⇒ propriedades incomuns. Formam
substâncias mais viscosas, do tipo pasta.
Tipos de dispersões coloidais
Gel: é um sol cuja interações soluto-solvente são
características, causando aumento da viscosidade
em relação ao solvente puro.
As partículas são organizadas em uma rede,
incorporando o solvente no interior de sua estrutura;
Em soluções contendo macromoléculas, o solvente
pode ser retido no interior da cadeia, formando um
gel. Ex.: gelatina (sol de proteína em água).
Transição sol-gel ou gelificação
Agregado fractal
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O elo entre coloides e superfícies
As propriedades das partículas de baixa 
dimensionalidade são governadas pela superfície.
Razão superfície/volume:
V = 4,2 cm3
As propriedades da interface entre as duas fases
(disperso e dispersante) determinam o
comportamento dos diferentes sistemas coloidais,
pois todos os coloides apresentam: pequeno
tamanho e elevada relação área/volume de
partículas.
As propriedades de sistemas coloidais dependem
das interações entre partículas e entre as fases
dispersa (partícula) e dispersante.
A estabilidade de um sistema coloidal depende de
suas propriedades.
Propriedades de coloides
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As diferentes interações entre as fases dispersa e
dispersante constituem um dos pontos críticos do
comportamento e da estabilidade dos coloides.
As propriedades físicas e químicas de ambas as
fases controlam essas interações. As forças que
competem entre si e definem se o coloide vai se
formar ou não e tem estabilidade são:
Atração X Repulsão
Em geral:
Atração entre partículas⇒ diminui estabilidade
Atração entre fases⇒ aumenta estabilidade
Repulsão entre partículas⇒ aumenta estabilidade
Repulsão entre fases⇒ diminui estabilidade
Estabilidade de coloides
�Interação entre as fases = solvatação.
�Interação entre partículas:
•Eletrostáticas: Coulomb / Poisson-Boltzmann
•Não-eletrostáticas: van der Waals (London),
solvatação, repulsão estérica.
Estabilidade de coloides
Esses sistemas precisam de um modelo
sistematizado para explicar a influência das
interações na estabilidade cinética e termodinâmica
do coloide.
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Instabilidade agregativa ⇒⇒⇒⇒ as partículas coloidais
tendem a se agregar, causando destruição do
sistema coloidal, por diferentes motivos.
1) A coagulação reduz a energia superficial.
2) Os sistemas dinâmicos, ou seja, que não estão
em equilíbrio
3) Cinética: balanço de forças atrativas e repulsivas
4) Esfera de hidratação
5) Efeito entrópico
Estabilidade de coloides