Coloides-Dupla camada

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Coloides 
Dupla camada
Emanuell Belfort
Ycaro Breno
Definição básica dos Coloides
São misturas heterogêneas que apresentam pelo menos duas fases distintas, sendo que em uma das fases a matéria se encontra na forma finamente dividida (podendo ser sólido, líquido ou gás) chamada de fase dispersa, misturada com a fase contínua chamada de meio de dispersão (também sólido, líquido ou gás).
Indubitavelmente, o grande desafio na preparação dos coloides é se estabelecer os domínios de estabilidade do sistema, para que suas aplicações sejam implementadas. 
Coloides Liofílicos
Afinidade entre as partículas
Pode permanecer estável termodinamicamente 
 
Coloides Liofóbicos 
As partículas não possuem afinidade
A tendência é que as partículas coagulem
Estabilidade Coloidal
A estabilidade citada nos coloides liofílicos se dá pelo balanço entre as forças de atração e repulsão que ocorre entre as moléculas. Na maioria dos casos, essas forças são provenientes das cargas das partículas. 
Forças de repulsão Interações repulsivas de Dupla camada
Forças de atração Interações atrativas de Van Der Waals
Teoria DLVO - Derjaguin e Landau e Verwey e Overbeek
Apenas a energia de repulsão entre as partículas não garante a estabilidade das partículas dispersas. Por isso, na prática, dispersões coloidais podem agregar-se e os agregados sedimentam-se rapidamente, como por exemplo no caso da dispersão de argila em água. 
As interações atrativas de curto alcance de van der Waals induzem à agregação do sistema à medida que as superfícies das partículas se aproximam umas das outras.
Portanto, a energia total de interação (VT) é a soma resultante das energias de repulsão (VR) e de atração (VA). 
Esta é a base da teoria DLVO, desenvolvida no final da década de 40, para explicar a estabilidade cinética coloidal. 
A partir dos modelos e da formulação dessa teoria, o estudo dos coloides passou a ser considerado com maior rigor científico.
Dupla Camada
Quase todos os materiais macroscópicos ou particulados em contato com um líquido adquirem uma carga elétrica em sua superfície. Essa carga pode aparecer de maneiras distintas como: a dissociação de grupos ionogênicos na superfície da partícula e a adsorção diferencial de íons da solução. 
 A carga liquida na superfície da partícula afeta a distribuição de íons na sua vizinhança, aumentando a concentração de contra-íons junto à superfície. 
Assim forma-se a dupla camada elétrica na interface da partícula com o líquido, que divide-se em duas regiões:
Uma região interna que inclui íons fortemente ligados à superfície 
E uma região exterior onde a distribuição dos íons é determinada pelo equilíbrio entre forças eletrostáticas e movimento térmico. 
Modelos de Dupla camada
1. Modelo de Helmholtz (1879)
A interface eletrodo/solução é tratada como um capacitor de placas planas e paralelas.
O plano de Helmholtz destaca contra-íons solvatados, que contrabalançam a carga da superfície, fixos em um plano paralelo que se encontram próximos à superfície.
 
 
2. Modelo de Gouy e Chapmann (1913)
Modelo da camada difusa
Neste modelo, a dupla camada teria espessura variável, não sendo compacta, o que permitiria que os íons pudessem se mover livremente. 
Flutuações térmicas afastam os contraíons da interface e permitem a formação de uma camada difusa.
3. Modelo de Stern-Grahame (1924/1947)
Uniu as propostas de Helmholtz e de Gouy-Chapmann
A interface eletrodo/solução apresenta uma camada compacta e outra difusa.
Dentro da camada compacta, se apresentam duas regiões:
 Uma delimitada pelo plano interno de Helmholtz que traz os contraíons adsorvidos à superfície;
E outra que traz os contraíons com suas respectivas camadas de hidratação (camada externa de Helmholtz). 
Mais um exemplo: Se a partícula coloidal acumular uma carga negativa à superfície, esta carga vai atrair os iões de carga positiva do meio de dispersão criando-se uma atmosfera difusa de iões de carga contrária (positiva) à volta da partícula coloidal, o que dá origem à criação de uma dupla camada elétrica. 
Portanto, é essa dupla camada que “protege” as partículas coloidais, quando estas chocam-se, pois as atmosferas das partículas coloidais tem carga do mesmo sinal e consequentemente repelem-se, evitando assim a aglutinação das partículas coloidais. 
Fórmulas:
 Dupla camada
Potencial Zeta
É um indicador útil da carga superficial e pode ser usado para prever e controlar a estabilidade de suspensões ou emulsões. 
Em outras palavras, é uma medida da estabilidade de uma dispersão. Um potencial zeta mais elevado indica dispersão mais estável; valores mais baixos podem indicar instabilidade coloidal que pode levar à agregação. 
Quanto maior o potencial zeta, mais provável que a suspensão seja estável, pois as partículas carregadas se repelem umas outras e essa força supera a tendência natural à agregação.
A medida do potencial zeta é com frequência a chave para compreender processos de dispersão e agregação em aplicações tão diversas quanto: purificação da água (etapa de coagulação de poluentes), moldes cerâmicos ou a formulação de tintas e cosméticos.
 Potencial Zeta
Importância da Dupla Camada Elétrica em Coloides Convencionais 
Através da densidade superficial de carga é possível monitorar a estabilidade coloidal, a indução de transições de fase e o controle das propriedades estáticas e dinâmicas do sistema. 
Além disso, permite o monitoramento da estabilidade de uma grande variedade de coloides, como as tintas, dispersões farmacêuticas, coloides alimentares entre outros.
 As forças eletrostáticas atuantes na dupla camada permitem a organização estrutural de macromoléculas como polímeros, polieletrólitos e proteínas
Referências
SÁ, S. M. Estudo de mecanismo de carregamento elétrico da superfície de nanopartículas de EDL-MF : Um modelo alternativo. Dissertação de mestrado, Brasília, 2013
JAFELICCI JÚNIOR, Miguel. O mundo dos Coloides. 1999. Disponível em: <http://qnint.sbq.org.br/qni/popup_visualizarConceito.php?idConceito=26&semFrame=1>. Acesso em: 2 maio 2019
PRISMA, CFTC, (Comp.). Coloides: A mistura certa. 2019. Disponível em: <http://cftc.cii.fc.ul.pt/PRISMA/capitulos/capitulo3/modulo6/topico4.php>. Acesso em: 3 maio 2019.
INSTRUTÉCNICA (Org.). Potencial Zeta e estabilidade coloidal. 2011. Disponível em: <http://www.instrutecnica.com/represen/bic/teoriazeta.html>. Acesso em: 4 maio 2019.