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Guia de
Tensoativos
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Eletronegatividade é uma propriedade periódica que indica a tendência do átomo para atrair elétrons.
Tabela de eletronegatividade
Eletronegatividade 
HCl:
O Cl apresenta maior eletronegatividade, portanto os elétrons participantes da ligação química estão concentrados em torno do Cl.
A polaridade de uma molécula refere-se às concentrações de cargas da nuvem eletrônica em volta da molécula. É possível uma divisão em duas classes distintas: moléculas polares e apolares.
Molécula polar: A soma vetorial dos vetores de polarização é diferente de zero. Dessa forma, a geometria molecular é de extrema importância na caracterização da polaridade da molécula.
Moléculas polares possuem maior concentração de carga negativa numa parte da nuvem e maior concentração positiva noutro extremo.
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Polaridade
Molécula de água:
Apresenta maior concentração de elétrons, ou seja, carga negativa, mais próximo ao átomo de O, que é o átomo mais eletronegativo. 
A soma vetorial diferente de 0 evidencia o caráter polar da molécula.
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Molécula apolar: A soma vetorial dos vetores de polarização é nula.
Nas moléculas apolares, a carga eletrônica está uniformemente distribuída, ou seja, não há concentração.
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Polaridade
Na molécula de H-H não há concentração de elétrons e carga, ou seja, a carga eletrônica está uniformemente distribuída. 
Na molécula de CH4 podemos observar que a soma dos vetores de polarização é nula, logo é uma molécula apolar. 
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Qual a polaridade da molécula de álcool (etanol, C2H5OH) ?
Observando nas figuras abaixo, a molécula de álcool apresenta uma região apolar e uma região polar. Dando o caratér polar para a molécula.
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Polaridade
Todos esses elementos como O, N, F. Cl. Br, I e S, são mais eletronegativos que o carbono, por isso, a presença deles nas moléculas orgânicas provoca o aparecimento de uma região com acúmulo de carga elétrica. Isso significa que se a molécula possuir mesmo que seja apenas um átomo diferente do carbono e do hidrogênio, ela poderá ser polar.
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A polaridade do tensoativo lauril éter sulfato de sódio:
Os tensoativos são substâncias que apresentam sua estrutura molecular composta por uma porção apolar e outra polar. Isto lhes confere um comportamento muito útil na química já que têm afinidade tanto por substâncias lipofílicas, como óleos e gorduras, quanto pela água e por substâncias hidrofílicas. Essa característica permite que os tensoativos sejam utilizados como conciliadores de substâncias ou fases que não se misturariam de forma espontânea formando emulsões, ou seja, tornando a mistura homogênea.
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Polaridade
Forças intermoleculares são as forças que ocorrem entre uma molécula e a molécula vizinha.
Forças intermoleculares têm origem eletrônica: surgem de uma atração eletrostática entre nuvens de elétrons e núcleos atômicos. 
Hierarquia das Forças Intermoleculares
Ponte de Hidrogênio > força dipolo-dipolo > força dipolo-dipolo induzido > força dip.induz.-dipolo induzido
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Forças intermoleculares 
Hierarquia das Forças Intermoleculares
Ponte de Hidrogênio > força dipolo-dipolo > força dipolo-dipolo induzido > força dip.induz.-dipolo induzido
É o tipo de força que ocorre entre moléculas apolares, ou seja, moléculas que não apresentam polos (positivo e negativo), pois os elétrons estão distribuídos de forma uniforme em sua eletrosfera. Porém, em certo instante, os elétrons podem acumular-se em uma região de uma molécula, criando nela um polo negativo e outro positivo. Como essa molécula está próxima à outra, esse dipolo temporário acaba induzindo os elétrons da outra molécula a se agruparem em uma extremidade e assim sucessivamente.
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Forças intermoleculares 
Hierarquia das Forças Intermoleculares
Ponte de Hidrogênio > força dipolo-dipolo > força dipolo-dipolo induzido > força dip.induz.-dipolo induzido
Essa é uma interação formada por uma molécula polar induzindo um dipolo em uma molécula apolar. O exemplo abaixo trata-se da interação entre H2O e O2.
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Forças intermoleculares 
Hierarquia das Forças Intermoleculares
Ponte de Hidrogênio > força dipolo-dipolo > força dipolo-dipolo induzido > força dip.induz.-dipolo induzido
A interação intermolecular dipolo-dipolo é a interação entre duas moléculas polares. Abaixo vemos o exemplo do HCl. 
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Forças intermoleculares 
Hierarquia das Forças Intermoleculares
Ponte de Hidrogênio > força dipolo-dipolo > força dipolo-dipolo induzido > força dip.induz.-dipolo induzido
É um caso especial da força dipolo-dipolo.
Essa interação ocorre quando temos as ligações F-H, O-H e N-H.
Abaixo temos alguns exemplos dessas interações.
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Forças intermoleculares 
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Forças intermoleculares 
A Tabela ao lado mostra a ordem decrescente da força de interações intermoleculares/ligações químicas. 
Ponto importante:
A interação íon-dipolo é mais forte que a ponte de hidrogênio. Podemos observar essa força em casos como a solubilização de um sal (exemplo: Na+Cl-) em água, ou a adição de um tensoativo aniônco em água, como o caso do lauril éter sulfato de sódio, apresentado anteriormente.
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Mistura: são duas ou mais substâncias diferentes juntas em um mesmo sistema. As misturas podem ser classificadas em homogêneas (todos componentes solúveis) e heterogêneas (insolubilidade).
Qual é o critério para dois ou mais compostos serem solúveis ?
A resposta está nas forças intermoleculares. Para que um composto A seja solúvel em um composto B, é necessário que a interação intermolecular entre A e B seja maior ou da mesma ordem de grandeza que a interação entre as moléculas de A e as moléculas de B sozinhas, para que o processo seja energeticamente favorável. 
Exemplos:
Álcool (dipolo, ponte de hidrogênio) x Água (dipolo, ponte de hidrogênio)
A força intermolecular entre as moléculas de água e álcool é a ponte de hidrogênio (como já visto anteriormente), sendo a mesma interação dessas moléculas sozinhas. Logo a mistura homogênea dessas substâncias é energeticamente favorável. 
Mistura e critério de solubilidade 
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Exemplos:
Água (dipolo, ponte de hidrogênio) x lauril éter sulfato de sódio (íon).
Água (dipolo, ponte de hidrogênio) x Hexano C6H14 (apolar, dipolo induzido)
A interação formada entre a molécula de água e o hexano é Dipolo – Dipolo induzido, essa interação é muito mais fraca que a ponte de hidrogênio formada na água, logo a mistura dessas substâncias não é energeticamente favorável, tornando uma mistura heterogênea.
Como tornar misturas como a descrita acima homogênea ? 
A resposta está na utilização de tensoativos, que será explicada posteriormente!
Mistura e critério de solubilidade 
A interação formada entre o lauril e a água é Íon – dipolo, mais forte que a ponte de H entre as moléculas de água, logo essas substâncias são solúveis.
Tensoativos são moléculas orgânicas que apresentam como característica principal o fato de terem um comportamento anfifílico, ou seja, podem interagir tanto com substâncias polares quanto apolares. A parte hidrofóbica, que é uma cadeia carbônica interage com substâncias apolares, e a hidrofílica ou iônica com substâncias polares. A figura abaixo mostra um exemplo genérico de tensoativo.Existem quatro tipos de tensoativos classificados com base na sua região polar, que são: aniônicos, catiônicos, não iônicos e anfóteros, que serão explicados a seguir.
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Introdução tensoativos 
Parte apolar: formada por uma cadeia carbônica (linear, ramificada ou com partes cíclicas).
Parte polar: deve haver átomos eletronegativos, formando dipolo, ou, uma região iônica. 
Os tensoativos aniônicos apresentam uma carga negativa verdadeira, ou seja, uma região iônica. Abaixo temos o exemplo do lauril éter sulfato de sódio.
Conceito - Solubilidade em água: A solubilidade em água de um tensoativo é dada pela existência de cargas na sua parte polar. Quanto mais carga tiver um tensoativo, mais solúvel ele será em água. Enquanto que quanto maior a parte apolar do tensoativo, menor será sua solubilidade em água. 
Os tensoativos aniônicos, por apresenta um caráter iônico (fazem a interação íon – dipolo com as moléculas de água), são muito solúvel em meio aquoso.
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Tipos de tensoativos: aniônico
Ponto importante: como podemos observar na região polar da molécula de lauril, além da carga negativa já presente, essa região possui átomos de oxigênio (de alta eletronegatividade) que atraem elétrons dos carbonos e hidrogênios vizinhos, aumentando ainda mais a polaridade negativa dessa região. Portanto, por apresentar dois efeitos que, somados, concentram cargas, a parte polar desse tipo de tensoativo apresenta alta polaridade e alta capacidade de atração de moléculas de água. Concluindo, a adição de átomos eletronegativos em tensoativos aniônico intensifica a sua carga polar.
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Tipos de tensoativos: aniônico
Os tensoativos catiônicos possuem uma carga positiva verdadeira. Abaixo segue o exemplo do cetrimomium choride.
Solubilidade em água: como vimos anteriormente, quanto maior a resultante da carga polar, maior será sua solubilidade em água. No caso dos tensoativos catiônicos, os átomos eletronegativos (carga negativa), neutralizam parcialmente a carga iônica positiva, reduzindo assim a sua solubilidade em água. Portanto, os catiônicos são menos solúveis em água quando comparados aos aniônicos.
Importante: na grande maioria dos casos, não se deve utilizar tensoativos catiônicos e aniônicos na mesma solução, pois estes se atraem e se anulam.
Apresentam a mais alta capacidade de se ligar a superfície sólidas por interação eletrostática (mesmo após a retirada da solução), sendo assim utilizado em amaciente e lubrificante. 
 
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Tipos de tensoativos: catiônicos
Não há carga verdadeira, há uma concentração eletrônica devido aos átomos eletronegativos. Abaixo segue o exemplo do álcool dodecílico etoxilado. 
Como podemos observar, há 6 oxigênios na região polar, todos contribuindo para que a região polar fique mais eletronegativa. Esses átomos de oxigênio são adicionados via reações de etoxilação, e quanto maior a quantidade de entoxilações, maior será sua solubilidade em água. 
Os tensoativos não iônico, por não apresentar carga verdadeira, são compatíveis com as outras classes de tensoativos, tornando assim, um tipo de tensoativo muito utilizado em conjunto com os outros. 
 
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Tipos de tensoativos: não iônico
Temperatura de ponto de névoa, relação de solubilidade e temperatura:
Uma característica muito importante, entre as diferentes classes dos tensoativos, reside na força de atração entre as suas regiões polares e as moléculas de água, quando presentes em meio aquoso. Enquanto a carga do tensoativo iônico é intensas e concentrada, a carga do tensoativo não iônico é tênue e dispersa ao longo da cadeia carbônica. Em virtude dessa fraca atração, quando a solução de tensoativo não iônico é aquecida, a alta agitação molecular do meio rompe as interações intermoleculares que há entre os tensoativos não iônicos e a água. Quanto mais se aquece a solução, mais moléculas de água deixam de estabilizar o tensoativo, até o ponto em que o tensoativo se torna insolúvel. Nesse momento, observa-se a formação de uma névoa, ou turvação, que consiste no tensoativo precipitado. A temperatura na qual esse fenômeno ocorre é denominada como temperatura de ponto de névoa.
A temperatura de ponto de névoa é muito sensível a presença de outros compostos no sistema.
 
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Tipos de tensoativos: não iônico
Esses tipos de tensoativos se comportam como aniônico ou catiônico, dependendo do pH da solução em que se encontra. Para isso apresentam tanto a carga negativa como a positiva. Abaixo segue o exemplo do cocoamidopropil betaína.
Os tensoativos anfóteros se comportam como tensoativos aniônicos em meio alcalino, pois a alta concentração de hidroxilas neutraliza a carga positiva. Semelhantemente, se comportam como catiônicos em meio ácido. 
São compatíveis com todas as classes de tensoativos. 
 
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Tipos de tensoativos: anfóteros
Como visto até esse momento, as moléculas sofrem atrações uma pela outra. Utilizando o exemplo da água, cada molécula de água tem um número de moléculas vizinhas que a atraem, mas a soma vetorial das forças de atração resultante é nula, já que há vizinhas por todo lado. Entretanto isso não ocorre nas moléculas que estão na superfície, nessas moléculas há uma força resultante que puxam elas para dentro do líquido. 
Logo: quanto maior a interação intermolecular, maior a tensão superficial. 
Para volumes pequenos, tamanho de uma gota ou menor, a tensão superficial é uma medida extremamente importante. Por exemplo: o volume de uma gota é determinado pela sua tensão superficial. Posteriormente, essa medida será retomada em outros temas.
 
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Tensão superficial 
Molhabilidade: descreve o quanto uma gota de líquido se espalha sobre uma superfície, molhando-a. Compostos de elevada tensão superficial tendem a ter uma molhabilidade baixa, pois o líquido tende a se manter no formato esférico. 
Essa medida é muito importante quando se treta de limpeza de um tecido, por exemplo. Se a tensão superficial for muito alta, o líquido encontrará dificuldade de penetrar no material, logo terá baixa umectação. 
 
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Tensão superficial 
Tensoativos, por apresentar características hidrofílica e lipofílica na mesma molécula, nunca apresenta total estabilidade na sua dissolução, e essa instabilidade proporciona características diferenciadas dos outros compostos. As figuras abaixo, trazem uma representação da estabilidade dos tensoativos em uma mistura heterogênea água e óleo.
Como podemos observar, a parte apolar gera instabilidade em meio polar e a parte polar gera instabilidade em meio apolar. Sendo assim, a tendência será do tensoativo se deslocar para a interface, porém o que acontecerá se sua concentração for aumentada e não houver mais espaço na interface água óleo ? O próximo slide irá conter uma série de imagem que mostrará o comportamento dos tensoativos a medida que sua concentração aumenta.
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Comportamento dos tensoativos em solução
Migração para outras superfíces
Tensoativos dispersos em solução
Formação micelar 
Ainda existem outras sup. que podem melhorar a estabilidade como líquido-ar e líquido-sólido, dessa forma, “protegendo” a parte não solúvel do meio. E caso fosse apenas um solvente, a água por exemplo, essa seria a primeira opção de estabilização dos tensoativos.
A medida que a concentração de tensoativo aumentar, chegará o momento que todas regiões de interface estarápreenchida, ocasionando tensoativos dispersos na solução, tendo a tendência da parte não estável no meio a se atraírem entre si. 
A atração entre as partes não solúvel no meio se organizam em forma de micelas. Dessa forma, a parte solúvel fica na superfície externa da micela, dando maior estabilidade para esses tensoativos, porém esses são menos estáveis que os concentrados na interface. 
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Comportamento dos tensoativos em solução
Como vimos anteriormente, a tensão superficial é proporcional a intensidade da interação intermolecular, mas o que ocorre quando é adicionado tensoativos na solução, sendo que eles se posicionam primeiramente na interface ? A resposta é uma redução da tensão superficial, devido a diminuição da atração entre as moléculas de água na superfície, como mostra na figura abaixo.
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Interferência dos tensoativos na tensão superficial 
Continuando o raciocínio do slide anterior, iremos diferenciar a influencia dos diferentes tipos de tensoativos na redução da tensão superficial. 
Primeiramente, precisamos ter em mente a seguinte relação: quanto maior a concentração de tensoativos na interface, maior será a redução da tensão superficial, pois as moléculas de água estarão separadas por mais moléculas de tensoativos. 
Quais são os fatores que influenciam na área que os tensoativos iram ocupar ? Sendo esse ponto importante, pois quanto menor a área ocupada por um tensoativo, maior será a sua quantidade na superfície (maior será sua concentração). A seguir iremos listar esses fatores que influenciam na sua área e concentração.
Repulsão da parte polar: tensoativos com carga verdadeira (aniônico e catiônico), apresentam maior repulsão entre as partes polar na superfície, ou seja, quanto maior a carga polar, maior será a repulsão e menor será a sua concentração na superfície. Enquanto tensoativos não iônico apresentam menor repulsão entre si, possibilitando maior concentração na superfície, logo, maior eficiência na redução da tensão superficial. Normalmente há a junção desses dois tipos de tensoativos, dessa forma os não iônico ocupa o espaço entre os aniônico ou catiônico. 
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Interferência dos tensoativos na tensão superficial 
Adição eletrólitos (como NaCl) em solução contendo tensoativos aniônicos: a adição de eletrólitos gera uma redução da tensão superficial, ou seja, está aumentando a concentração do tensoativo na superfície. Isso é explicado pelo fato da redução da repulsão entre os tensoativos devido a maior interação entre os cátions (Na+) em solução. Outro fator é a diminuição da solubilidade do tensoativo aniônico em água, provocada pela competição com o sal. Portanto, precisamos ter em mente que tensoativos menos solúveis na solução tendem a se concentrar mais nas superfícies.
Tensoativos não iônicos – entoxilações: como vimos acima, tensoativos menos solúveis tendem a se concentrar mais na superfícies. A entoxilação aumenta a carga polar, aumentando a sua solubilidade em água, e diminuindo a sua concentração na superfície. Portanto, quanto menos entoxilação maior será sua concentração na superfície e menor será a tensão superficial.
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Interferência dos tensoativos na tensão superficial 
Anteriormente acompanhamos a formação da primeira micela a medida que fomos aumentando a concentração do tensoativo. Agora iremos aprofundar o conhecimento em relação a micelas e outros agregados. 
Concentração micelar crítica (CMC): para cada tipo de tensoativo (ou conjunto de tensoativo) existe uma concentração na qual todas as superfícies já estão ocupadas e começa a formação de micelas, sendo essa concentração denominada como concentração micelar crítica – CMC. Abaixo temos uma imagem que traz alguns fatores a partir da CMC.
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Micelas
Tensão superficial constante: não há mais aumento na concentração de tensoativos nas interfaces.
Aumento do espalhamento da luz: o aumento da concentração de tensoativos diminui o tamanho das micelas, facilitando a passagem da luz (soluções turvas podem ser devido a micelas grandes).
Variação do tamanho e estrutura das micelas
Como uma boa aproximação, as micelas podem ser idealizadas como esferas microscópicas de interior lipofílico e exterior formado por cabeças polares que estão em interação com a água. Esse modelo faria que o raio dessa esfera fosse o comprimento da cadeia carbônica. Abaixo temos a imagem da micela descrita acima. 
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Micelas
Com algumas variações, o tamanho ideal da micela é proporcional ao tamanho da cadeia lipofílica do tensoativo.
A repulsão entre a cabeça polar também dita o tamanho e formato da micela, sendo esse fator muito impactante em micelas de tensoativos aniônico. Para amenizar essa repulsão podemos adicionar tensoativos não iónico, isso será abordado posteriormente em micelas mistas.
Variação do tamanho e estrutura das micelas
A micela esférica não é a única opção de estrutura de agregação. Conforme se varie o tipo de tensoativo, a geometria da molécula, a concentração de tensoativo em solução e a temperatura, podem-se ter outras formas de agregação. Em geral podem-se distinguir 3 tipos de comportamento de um tensoativo quando a sua concentração é variada, que são apresentadas abaixo:
O tensoativo apresenta alta solubilidade em água e suas propriedades físicos-químicas (viscosidade, dispersão da luz, etc) variam suavemente com o aumento da sua concentração, da sua CMC até a saturação: Esse comportamento sugere que não haja mudanças na forma de agregação em micelas do tensoativo, mantendo micelas esféricas pequenas que apenas crescem em número até sua saturação.
O tensoativo apresenta alta solubilidade em água, mas, quando sua concentração cresce acima da CMC, há grandes variações em suas propriedades físicos-químicas: Esse comportamento é indicativo de que houve mudanças na estrutura de agregação do tensoativo em solução quando sua concentração foi aumentada.
O tensoativo apresenta baixa solubilidade e o aumento de sua concentração em água provoca a separação de fase.
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Micelas
Nessa fase iremos demostrar como a área ocupada por um tensoativo molda a estrutura da sua micela. 
Até o momento demostramos apenas o caso da micela esférica, porém há diversas outras formas que esses tensoativos podem se agregar. 
Para que a estrutura esférica seja possível, o tensoativo deve apresentar, idealmente, o volume semelhante ao de um cone, no qual a cabeça polar ocupa a parte mais larga e a cadeia carbônica ocupa o volume decrescente até a extremidade, conforme a figura abaixo.
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
O número de moléculas necessárias para formação da micela depende do balanço de forças entre a repulsão das cabeças polares dos tensoativos e a atração entre as suas caudas apolares.
Vale salientar que o volume da parte polar (área A) é compreendido pela área de repulsão da cabeça polar entre si. 
Continuando as características da micela esférica 
Moléculas que apresentem volume em formato de cones largos formarão micelas com menor número de moléculas. Quanto mais estreito o cone de volume da molécula, maior número delas será necessário para a esfera se feche. Termo: Quantidade de tensoativo na micela=número de agregação.
O número de agregação e o formato da micela pode se dar pela relação entre a área A e o R (R = comprimento da parte apolar).
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
No entanto, nem todas as moléculas de tensoativos podem ser aproximadas para um cone, mas para outras figurasgeométricas, como troncos de cone ou cilindros, dependendo da estrutura molecular das partes lipofílicas (por exemplo, cadeias ramificadas geram moléculas mais gordas na parte apolar) ou hidrofílica. Sendo que de acordo com esse formato do tensoativo teremos diferentes formatos de micelas. 
O próximo slide irá mostrar as diferentes formas que uma micela pode assumir de acordo com suas medidas. Sendo essas medidas seguindo a nomenclatura da figura abaixo já apresentada.
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
R = Lc = raio, ou comprimento da parte apolar.
A = área de repulsão da parte polar.
V = volume de todo tensoativo.
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
As moléculas de tensoativos tendem a se agrupar em diferentes estruturas, em função da aproximação da sua estrutura molecular a cones, troncos de cones ou cilindros. Essas diferentes estruturas, de diferentes relações volume/Lc.A, proporcionam melhor adequação da molécula a diferentes estruturas, considerando as razões geométricas como as mais importante.
As 3 primeiras estruturas são em sistemas que o solvente é um composto apolar, como podemos observar a calda apolar do tensoativo está direcionada para o meio apolar. Já as outras são em sistema que o solvente é a água (polar), ou seja, a cabeça polar está voltada para o meio polar.
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
Analisando as relações matemáticas das medidas do tensoativo
Quando a molécula tende a ser aproximada para a figura geométrica de um cone a sua relação volume/Lc.A é menor que 1/3. Tornando a micela uma esfera. (Exemplo: tensoativos etoxilados apresentam, quase sempre, esse tipo de relação).
Quando essa relação é maior que 1/3, a construção de uma micela esférica é dificultada, tendendo a formação de cilindros. (Segunda forma de baixo para cima)
Já quando a relação se aproxima a 1 temos a organização lamelar, em camadas. (Terceira forma de baixo para cima).
A partir da avaliação das estruturas de agregação, pode-se concluir que existe um outro parâmetro importante na escolha de tensoativos para emulsionamento de óleo em água.
Como o emulsionamento depende da construção de gotículas de óleo em água, que sejam o menores possíveis, garantindo assim a sua estabilidade, emulsões de óleo em água são mais estáveis utilizando tensoativos com relação volume/Lc.A menor que 1, ou ainda menores, pois essa estrutura geométrica permite a construção de esferas recheadas de óleo de raio pequeno. Quando a relação volume/Lc.A se aproxima de um, o formato aproximado da molécula passa de um cone para algo mais próxima de um cilindro (a molécula, não a micela). Assim, o raio mínimo de formação da gotícula aumenta, já que essas moléculas geram uma esfera de raio grande. Gotículas estabilizadas por tensoativos de relação volume/Lc.A mais próximo de 1 tendem a ser menos estáveis, já que essas gotículas são grandes e, portanto, mais propensas a ascender pela emulsão por causa da diferença de densidade entre o óleo, dentro da gotícula, e a água, do meio contínuo.
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
Relação com a viscosidade 
Micelas ou gotículas esféricas e pequenas são de fácil movimentação pela solução, e aumentam pouco a viscosidade, mesmo em altas concentrações. Conforme a aproximação geométrica da molécula de tensoativo se afaste do cone, as estruturas tendem a aumentar, gerando, primeiramente, esferas maiores e, depois, cilindros e até outras estruturas mais complexas e maiores ainda. E qual seria esse o impacto na viscosidade do produto ? 
Estruturas maiores tendem a provocar maior dificuldade de movimentação dentro da solução, aumentando sua viscosidade. A mudança de estrutura do agregado molecular acontece, por exemplo, em formulações de shampoo, nas quais o tensoativo utilizado (normalmente um lauril sulafato de sódio, fortemente iônico) tem uma área de cabeça A do tensoativo grande, por causa da forte repulsão entre as cabeças polares na formação das micelas. Portanto, as micelas são muito pequenas e contêm poucas moléculas. Nesse caso, como micelas pequenas não dificultam o fluxo líquido, a viscosidade da solução é baixa e semelhantemente a da água. Quando é adicionado algum eletrólito, como o sal comum, a repulsão entre as cabeças polares nas micelas são fortemente reduzidas pela intercalação de cátions entre elas, gerando uma acentuada redução da área A. .... (continuação próximo slide)
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
Relação com a viscosidade 
... Isso permite que mais moléculas façam parte das micelas e, quando a relação volume/Lc.A passa a valores maiores que 1/3, a tendência é que essas estruturas passem a formar agregados na forma de cilindros, muito mais extensos. Esses agregados cilindros podem ser muito longos, o que dificulta o fluxo líquido e aumenta a viscosidade da solução. A viscosidade então tende a subir com a adição de sal em uma solução de lauril sulfato de sódio, mas apresenta um máximo. A partir do qual tende a diminuir novamente. Isso se deve ao fato de que a relação Volume/Lc.A pode ser tão diminuída a ponto de se aproximar de 1. Nesse caso, a estrutura de agregação preferencial passa a ser lamelar. Nesse tipo de estrutura, o fluxo volta a acontecer de forma mais facilitada, pois as lamelas escorregam facilmente umas sobre as outras, provocando a redução da resistência ao fluxo e, portanto, da viscosidade. 
No próximo slides irá se apresentados imagens dessas estruturas cilíndricas. 
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
Relação com a viscosidade 
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Relação geometria do tensoativo com a estrutura micelar
A primeira figura mostra como o aumento de concentração, da esquerda para direita, provoca a formação de uma rede de micelas cilíndricas no interior da solução.
Já a segunda imagem é uma consequência da pressão e a tensão entre diferentes partes de micelas cilíndricas, provocando a fusão desses pontos, gerando micelas ramificadas, com estruturas que podem abranger toda solução.
Nesse momento discutiremos como é o comportamentos da formação micelar quanto juntamos mais de um tensoativo na solução, situação muito comum em diversos produtos de Home Care, Personal Care, etc.
Quando juntamos 2 tensoativos em solução a maioria das micelas formadas é mista, indicando que há menor energia de formação micelar para a micela mista do que para as micelas puras (senão, somente micelas puras seriam formadas). Por causa disso, a CMC da mistura deve ser menor que a CMC dos tensoativo sozinhos, ou seja, a junção de dois tensoativos elevam a quantidade de micelas em solução, melhorando a performance em diversos aspectos, como a solubilização de uma fragrância.
No próximo slides iremos abordar a questão da quantidade de cada tensoativo na formação da micela mista de menor energia de formação.
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Micelas mistas 
Seja um tipo de micela mista formada pela mistura de um tensoativo não iônico e um catiônico (figura abaixo).Na micela mista, de menor energia de micelização, existe uma relação aproximadamente fixa de cada um dos tensoativos. No exemplo da figura abaixo, a relação entre a quantidade de tensoativo catiônico e não iônico é de 1:1. Essa relação depende da estrutura molecular de cada tensoativo, pois a micela mais estável será aquela em que as moléculas de tensoativos se encaixam melhor. Quanto melhor o encaixe dessas moléculas de tensoativos na micela, maior o ganho de energia de micelização em relação aos tensoativoslivres e em relação as micelas puras. Vários tipos de micelas mistas ou puras podem se formar num primeiro momento, mas o equilíbrio entre essas micelas é deslocado para a micela mista de menor energia. 
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Micelas mistas 
A partir do apresentado dos slides anteriores, pode-se prever 3 tipos de situações diferentes entre os tensoativos catiônicos e não iônico na solução e a respectiva formação de micelas.
A relação molar entre os tensoativos catiônico e não iônico na solução é exatamente igual a proporção da micela mista. Nesse caso, se a aumentarmos a concentração dessa mistura de tensoativos em água, atingiremos a CMC da micela mista e será obtida uma solução com apenas esse tipo de micela.
Existe mais tensoativo catiônico na solução do que a relação na micela mista. Conforme a concentração dessa mistura seja aumentada em água, há a formação da micela mista, mas há o excesso de tensoativo catiônico em solução. Conforme a concentração seja ainda mais elevada, a concentração de micelas mistas aumenta e, junto com ela, a concentração de tensoativos catiônico livre (que sobra da formação de micelas mistas), até o momento em que atinge a CMC da micela de tensoativo catiônico puro. A partir dessa concentração passam a conviver no sistema as micelas mistas e de tensoativo catiônico puro. 
Existe mais tensoativo não iônico na solução do que a relação entre eles na micela mista. Conforme a concentração desta mistura seja aumentada em água, há a formação da micela mista mas há o excesso de tensoativo não iônico em solução. (continuação próximo slides ...)
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Micelas mistas 
... Conforme a concentração seja ainda mais elevada, a concentração de micelas mistas aumenta e, junto com ela, a concentração de tensoativo não iônico livre, até o momento em que se atinge a CMC do tensoativo não iônico puro. A partir dessa concentração passam a conviver as micelas mistas e de tensoativo não iônico puro no sistema. 
Muitas parâmetros de desempenho podem ser maximizados quando se está na proporção da micela mista mais estável. Já que essas propriedades são proporcionais ao número de micelas presente em solução (quanto menor a CMC, menos tensoativos livres em solução e mais micelas). Abaixo temos um gráfico da participação em % do tensoativo não iônico na composição da mistura (não iônico + dodecil sulfato de sódio), em relação a altura da espuma provocada por essa solução, sendo que a maior altura é representada pela proporção da micela mista mais estável. 
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Micelas mistas 
Adsorção é o processo pelo qual uma molécula adere à superfície de um sólido ou a interface entre o sólido e líquido ou entre um sólido e gás. Como tensoativos estão normamelmente solubilizados em líquidos, a situação mais importante nesse caso é a referente às interfaces líquido-sólido.
A adsorção só ocorre se houver forças de atração das moléculas à interface. A adsorção de um tensoativo, a partir de uma solução para a interface, pode ocorrer em virtude de vários mecanismos, a seguir os mecanismos de maior aplicabilidade no nosso seguimento:
Atração eletrostática: a adsorção de tensoativos iônicos ou anfóteros sobre a superfície eletricamente carregadas. Esse é o mecanismo predominante de adsorção nos amaciantes de roupa ou condicionadores de cabelo, pois superfícies celulósicas e proteínicas normalmente são carregadas negativamente.
Repelência hidrofóbico: a repelência da água pela cadeia lipofílica dos tensoativos provoca uma expulsão dessas moléculas do meio da solução em direção as superfícies líquido-ar e líquido-solido, como já visto anteriormente. Nesse caso, a intensidade da adsorção depende da solubilidade em água do tensoativo.
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Adsorção
Em superfícies hidrofóbicas (não carregadas eletricamente) os tensoativos se adsorvem com sua parte apolar em contato com a superfície e sua parcela polar em contato com a solução pelo mecanismo de repelência hidrofóbica. Para isso, existem diversas organizações possíveis para as moléculas adsorvidas, como mostrado na figura abaixo. Esse tipo de adsorção pode transformar superfícies originalmente hidrofóbicas em superfícies hidrofílicas. 
Em superfícies polares (ou carregadas eletricamente), os tensoativos se adsorvem principalmente pelo efeito de atração eletrostática, com sua parcela polar em contato com a superfície em virtude das interações entre a parte polar e a superfície, como mostrado na figura a seguir (próximo slides).
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Adsorção
A figura acima trata-se do caso mencionado no slide anterior.
A concentração de tensoativo é baixa.
A concentração é mais alta.
e d) em concentração mais altas ainda, os tensoativos podem adquirir a organização demostrada em c) e d), também chamadas de admicelas.
Quando existe uma sensível força de atração entre a parte polar do tensoativo e a superfície, as moléculas do tensoativo tendem a formar uma camada hidrofílica na nova superfície, voltada para o meio aquoso. Essa nova superfície tende a se comportar como uma superfície hidrofílica como citado anteriormente. E caso a concentração de tensoativo aumente, a fim de estabilizar a região apolar voltada para o meio, forma-se uma dupla camada de tensoativo, dessa forma a região polar fica voltada para o meio aquoso.
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Adsorção
Tanto a solubilização micelar como as microemulsões são extensões do conceito de micelas mistas, sendo que em alguns casos pode até ser difícil identificar quando ocorre uma solubilização micelar ou a formação de uma microemulsão. 
Quando se adiciona um terceiro componente a uma solução aquosa de tensoativo, tal como álcool ou hidrocarboneto, os fenômenos observados dependem essencialmente da presença e do tipo de micelas no sistema. Em solução de tensoativo que se encontra abaixo da CMC, a solubilidade do novo aditivo será essencialmente a mesma que seria em água. Mas, caso a concentração de tensoativo esteja acima da CMC, poderá ser observado um aumento significativo da solubilização do aditivo sem a criação de uma nova fase (emulsão). 
A exata definição de solubilização indica que a solução final implica um meio homogêneo. Mas pode-se considerar um meio com micelas como homogêneo ? Caso a homogeneidade considerada seja a visual, as micelas e os compostos integrados a elas, até um tamanho que não provoque alterações visuais (normalmente turvação) são considerados como componentes de uma solução. Portanto, compostos solubilizados na estrutura micelar e microemulsões podem ser considerados exemplos de solubilização micelar.
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Solubilização micelar e microemulsões
A solubilização micelar é descrita na literatura por quatro tipos de estruturas diferentes entre micela e as moléculas de aditivos, como a seguir:
Se o aditivo for um composto apolar, tal como hidrocarbonetos ou óleos, a solubilização espontânea se realiza no interior da micela, primeiramente entre as partes lipofílicas das moléculas de tensoativo que formam as micelas. Conforme a concentração de aditivo aumenta, as micelas crescem, formando estruturas com as moléculas de aditivo cercadas por moléculas de tensoativos. Esse tipo de estrutura leva a formação de uma microemulsão. 
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Solubilização micelar e microemulsões
A solubilização micelar é descrita na literatura por quatro tipos de estruturas diferentes entre micela e as moléculas de aditivos, como a seguir:
O segundo tipo de solubilização ocorre quando o aditivo é um composto com parte polar e apolar, mas não é um tensoativo em virtude de a parte polar ser muito pequena, como um ácool ou ácido graxo e alguns ésteres. Nessecaso ocorre uma comicelização, com formação de micelas mistas organizadas com tensoativos associados ao aditivo. Em muitos casos, a comicelização produz micelas com grandes poder de solubilização, semelhante ao que acontece com micelas mistas. 
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Solubilização micelar e microemulsões
A solubilização micelar é descrita na literatura por quatro tipos de estruturas diferentes entre micela e as moléculas de aditivos, como a seguir:
O terceiro tipo de solubilização é caracteríscos de micelas de tensoativos não iônico com alto grau de etoxilação. Nessas micelas, boa parte da estrutura é formada pelas parcelas polioxietulência dos tensotivos e estericamente arranjadas em espirais direcionadas para fora da micela. Aparentemente, certos compostos orgânicos (como os polietilenoglicóis, polares) podem ser sequestrados por essas cadeias hidrofílicas, pois se estalibilizam nos sítios formadados entre esses espirais. Ou seja, aditivos polares podem ser solubilizados na região das partes polioxietilênicas das moléculas que formam a micela. 
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Solubilização micelar e microemulsões
A solubilização micelar é descrita na literatura por quatro tipos de estruturas diferentes entre micela e as moléculas de aditivos, como a seguir:
O último tipo de solubilização correspondente a situações mais atípicas, pouco corriqueiras em produtos de mercado. Essa solubilização corresponde a adição de compostos insolúveis em água e também no interior lipofílico das micelas (como as proteínas). Esses compostos se adsorvem na superfície das micelas e formam estruturas estáveis em condições bastante peculiares. 
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Solubilização micelar e microemulsões
Relação entre tipos de tensoativos e solubilização de compostos apolares
A solubilização micelar de compostos apolares em sistemas aquosos de tensoativos varia com a estrutura da micela e também com a estrutura do aditivo. Tensoativos com cadeias carbônicas maiores tendem a apresentar menor CMC e maior número de agregação (número de moléculas de tensoativos para formação de uma micela). Essa situação aumenta a capacidade de solubilização micelar, pois permite um maior número de sítios de solubilização entre as moléculas formadores de micelas. Em tensoativos não iônico, a solubilização micelar de compostos apolares aumenta com o aumento da cadeia carbônica e decresce com o aumento da cadeia polioxietilênica pelos mesmos motivos. Para uma mesma cadeia hidrofóbica, a capacidade de solubilização micelar dos tensoativos pode ser ordenada como: não iônico > catiônico > aniônico. Esse fato é normalmente relacionado ao menor empacotamento das micelas de tensoativos não iônico e de sua menor CMC, criando melhores condições de incorporação de aditivos na estrutura micelar.
A quantidade aditivo que pode ser solubilizado nas micelas depende de diversos fatores, que torna essa uma medida difícil de prever. Mas em geral, o aumento da cadeia carbônico diminui a solubilidade. A presença de insaturação ou anéis aromáticos tende a aumentar a solubilidade. Enquanto ramificações parecem não trazer efeitos. 
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Solubilização micelar e microemulsões
Microemulsões não são emulsões pequenas. Emulsões podem reduzir o seu tamanho por meio de esforço mecânico, porém esse não é um processo espontâneo, logo a tendência é a emulsão voltar ao seu tamanho original. Já a microemulsão é fenômeno espontâneo e energeticamente favorável. 
Nas microemulsões de óleo em água as micelas são formadas pela dissolução de tensoativo (e cotensoativos) em água muito acima de sua CMC. Quando se adiciona o óleo, suas moléculas são pouco estabilizadas na fase água, mas muito mais estáveis entre as moléculas dos tensoativos e cotensoativos que formam as micelas. O processo termodinamicamente espontâneo de migração do óleo da fase água para dentro das micelas é que dá origem a microemulsões. Numa microemulsão, as micelas são formadas antes e as moléculas de óleo penetram nelas por serem mais bem estabilizadas entre as moléculas de tensoativo das micelas. 
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Microemulsões
A principal diferença entre emulsão e microemulsão está na forma como a fase oleosa está solubilizada na micela. No caso de uma emulsão há uma pequena fase contínua oleosa dentro da micela bem definida, ou seja, há uma fase continua oleosa no centro da micela, e os tensoativos são a interface entre essa fase e a fase aquosa do meio. Já na microemulsão não há uma fase contínua oleosa na micela, ou seja, as moléculas oleosas não estão aglomeradas em uma fase dentro da micela, e sim dispersas na mesma, em contato com a parte apolar do tensoativo. 
A microemsulsão, diferente da emulsão, é energeticamente favorável. Essa afirmação é entendida quando pensamos que a fase continua dentro da emulsão tende a se aglomerar e quebrar a emulsão, esse fenômeno pode demorar muito tempo (dias, meses, ou anos), mas a tendência é ocorrer . Já na microemulsão, por não ter a formação de fase oleosa, não existe a tendência da quebra da emulsão espontânea. 
A microemulsão é obtidada normalmente com a solubilização micelar e formação de novos agregados, ou seja, as microemulsões normalmente são possíveis em sistemas de alta concentração de tensoativos. 
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Microemulsões
Em muitas microemulsões o tensoativo é acompanhado por um cotensoativo, por exemplo, um pequeno anfifílico com uma cabeça reduzida e a cauda de tamanho comparável com o tensoativo. Pode ser uma amina, um ácido, ou um fenol, mas na maioria dos casos, trata-se de um álcool 3C-6C, por vezes mais. Algumas funções dos cotensoativos:
O papel do cotensoativo como um modificador de formulação. O primeiro papel convencional de um cotensoativo é se adsorver na interface óleo-água e torna-se uma parte da mistura anfifílica T+A (T+A = tensoativo + álcool). Como tal, ele modifica a interações na camada interfacial com óleo e água e, portanto, altera a formulação. Álcoois de cadeia curta (metanol e etanol) aumentam ligeiramente a hidrofilidade, enquanto álcoois superiores a 5C, tendem a aumentar a lipofilidade, exigindo compensações opostas na salinidade, na temperatura, e assim por diante, para permanecer em formulação ótima.
Cotensoativos como fonte de desordem. Esse fator é importante na impedição de formação de fases gel, ou seja, cristais líquidos. Tal fenômeno se baseia na desordem causada nas micelas quando forma-se a mistura T+A, assim evitando a geração de uma estrutura organizada como a dos cristais líquidos. 
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Microemulsões e cotensoativos
O conceito de ligante. A primeira indicação desse fenômeno foi a verificação que os álcoois menos hidrofílicos (menos adsorvidos na interface e mais solubilizados na fase óleo) foram mais eficientes para aumentar a solubilização micelar. Isso significou que o aumento de solubilidade não foi devido a algo acontecendo na interface, mas um pouco mais internamente na fase de óleo; por essa razão, o efeito foi chamado de ligação lipofílica e foi interpretado como sendo o posicionamento de moléculas semelhantes ao óleo, mas ligeiramente polares perto da interface, alargando o alcance da cauda do tensoativo na fase óleo e, assim, aumentando as interações com a fase óleo ao longo de uma zona “ordenada” espessa, conforme exemplicado na figura abaixo. 
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O conceito de ligante 
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O conceito de ligante 
Uma quantidade muito pequena de ligante lipofílico em óleo (digamos 1%) pode mais do que duplicar a solubilização com muito pouca mudança de compensaçãono lado polar da interface. Anfifílicos levemente lipofílicos comportam-se como ligante lipofílicos: n-álcoois (>10C), fenóis, ésteres graxos e similares.
O ligante lipofílico faz com que a interface óleo-água passe a ter moléculas de óleo organizadas mais profundamente dentro do óleo que apenas as da interface. Assim a interface óleo-água deixa de ser uma interface para ser uma interface com volume a ser considerado do lado da fase óleo. 
 
Seguindo essa abordagem, outras substâncias foram testadas para melhorar a continuidade da mudança da água para o óleo. O efeito ligante hidrofílico ocorre no lado da água da interface, por meio da introdução de moléculas levemente hidrofóbicas, o suficiente para adsorverem-se com o tensoativo na interface óleo-água, mas deslocados para dentro da interface da água. Esses ligantes polares são conhecidos com hidrótopos, sendo os mais comuns os polietilenoglicóis para os tensoativos não iônicos e as olefinas 4C a 6C sulfatadas (ambos polares demais para serem tensoativos). Assim, também do lado polar da interface, podemos passar para uma mudança gradual de polaridade, transformando também esse lado em uma interfase.
A combinação resultante do uso de tensoativos, ligantes polares e hidrótopos produz uma variação contínua da polaridade da água para o interior da fase óleo. Assim, deixa de existir uma interface bem definida entre a região polar e a apolar (como exemplado na figura abaixo), que se acredita ser a chave para tensão interfacial ultrabaixa e a alta solubilização das microemulsões assim estabilizadas. 
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O conceito de ligante 
Tensoativos de cadeias carbônicas moderadamente longas e lineares são os melhores para a preparação de emulsão de óleo em água. 
Tensoativos com cadeias hidrofóbicas volumosas são ideais para microemulsões (a obtenção de microemulsão utilizando 12C com 5 EO é muito mais provável que utilizando 6C com 2 EO).
Tensoativos com cadeia altamente ramificadas são ideias para microemulsões de água em óleo. 
Como é difícil encontrar uma geometria extamente necessária em apenas um tensoativo, normalmente são utilizadaz misturas de tensoativos ou cotensoativos para a preparação de microemulsões estáveis. 
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A escolha do sistema tensoativo 
A estabilidade de uma emulsão é indicado pelo tempo necessário para o início visual da separação de fases. Emulsões muito estáveis demoram muito tempo para se separar em fases. Esse tempo esperado para o início da separação é relativo a aplicação da emulsão e pode ser de alguns minutos a alguns anos. 
Emulsionamento 
A tecnologia de emulsões envolve uma ampla gama de indústrias e aplicações, cujos requisitos são muito variados. Frente ao grande número de variáveis envolvidas na preparação de emulsões, não é de se estranhar que essa tecnologia tenha sido desenvolvida de modo essencialmente empírica. Afinal, o preparo e o uso de emulsões existem há séculos, enquanto a teoria foi estudada recentemente. 
O próximo slide irá mostrar esquematicamente a complexidade da preparação e estabilização de uma emulsão, em que as setas indicam as relações de causa e efeito entre variáveis, propriedades e fenômenos.
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Emulsão - Estabilidade das emulsões 
Emulsionamento 
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Emulsão - Estabilidade das emulsões 
Emulsionamento 
Na preparação de uma emulsão, os fatores susceptíveis de influenciar os resultados finais podem ser divididos em três grupos:
Variáveis de formulação: natureza do agente emulsionante e das fases aquosa, incluindo-se aí a temperatura.
Variáveis de composição: proporção relativa de água e óleo e concentração do emulsionante.
Fatores mecânicos e de fluxo: tipo de equipamento utilizado, intensidade de agitação e procedimento. É no procedimento de emulsionamento que está concentrada a maioria dos conhecimentos empíricos. 
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Emulsão - Estabilidade das emulsões 
Gotículas de pequeno diâmetro em uma fase contínua apresentam elevadas energia interfacial por causa da grande área de contato entre os dois líquidos da emulsão. A tendência é para que essa energia seja liberada pela coalescência dessas gotículas. Uma das formas de evitar que esse processo espontâneo aconteça é criar uma barreira de energia que impeça que as gotículas se aproximem a ponto de coalescer. A altura dessa barreira de energia é essencial para a estabilidade da emulsão. Essa barreira de energia pode ser criada de diferentes formas ou combinações, como será visto a seguir.
Estabilização eletrostática
A estabilização eletrostática por tensoativos iônicos é baseada na repulsão entre as cargas dos íons dos tensoativos na micela. Como esse tipo de emulsão apresenta um tipo de carga única na superfície da gotícula, a repulsão de duas gotículas iguais ocorre por causa da repulsão eletrostática dessas cargas iguais. A possibilidade de vencer a força de repulsão entre essas cargas para propiciar a aproximação de duas gotículas e sua coalescência depende de uma energia extra, o que reduz a probabilidade de sua ocorrência. Quanto maior o número de cargas na superfície de cada gotícula, maior a barreira energética a ser vencida para a coalescência e maior o tempo de estabilidade da emulsão.
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Emulsão - Forças de estabilização de emulsões
Estabilização estérica ou polimérica
A estabilização estérica ocorre principalmente por tensoativos não iônicos que apresentam cadeia poliexietilênica longa. Essas cadeias estão dispostas radialmente na superfície das gotículas de uma emulsão de óleo em água, pois constituem a parte solúvel em água do tensoativo. Essas cadeias longas impedem estericamente que as gotículas se aproximem a ponto de ocorrer a coalescência. Essa é a estabilização provocada também por polímeros solúveis na fase externa. Sua presença aumenta a viscosidade da fase externa e também impede fisicamente a aproximação das gotículas por impedimento estérico. 
É muito comum encontrar-se emulsões estabilizadas por polímeros. Materiais naturais, assim como as proteínas, os amidos, as gomas, as celuloses modificadas e também os materiais sintéticos como álcool polivinílico e ácido poliacrílico, apresentam características extremamente úteis no preparo de estabilização de emulsões. 
Polietilenoglicóis em emulsões estabilizadas por tensoativos não iônicos e iônicos são atraídos pela camada de estruturas poliexietilênicas externa da gotícula, auxiliando na sua proteção e aumento de o raio efetivo de proteção.
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Emulsão - Forças de estabilização de emulsões
Estabilização estérica ou polimérica
Além disso, as propriedades de solvatação dos polímeros solúveis em água auxiliam no aumento de proteção das gotículas pelo crescimento da camada de moléculas de água fixas a superfície e aumentam a viscosidade do meio contínuo, reduzindo a possibilidade de coagulação, pois amortecem os choques entre as gotículas, melhorando as características de estabilidade da emulsão. 
A estabilização estérica por tensoativos não iônicos também pode ser conseguida pelos tensoativos do tipo copolímero de bloco de óxido de eteno e óxido de propeno. As cadeias de óxido de propeno são apolares e penetram nas gotículas, enquanto as cadeias de óxido de eteno se projetam para a fase contínua polar, gerando a camada de proteção física. Se a molécula for composta por uma cadeia de óxido de eteno com cadeias de óxido de propeno nos dois lados, teremos um tensoativo com uma cadeia polar no meio de duas apolares nas extremidades. A estabilização desse tipo de tensoativo na gotícula gera “alças” polares que protegem estericamente a gotícula (como mostrado na figura abaixo).
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Emulsão - Forças de estabilização de emulsões
Combinação de mecanismos de estabilização
Emulsões podem ser estabilizadas por mais de um mecanismo. Em muitos sistemas, a estabilização eletrostática e estérica são combinadas. A figura abaixo mostra um típico exemplo de estabilização estérica associada a eletrostática, com a mistura de álcool graxo etoxilado e dodecil sulfanato de sódio. 
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Emulsão - Forças de estabilização de emulsões
Combinação de mecanismos de estabilização
A presença de dois tipos de tensoativos, um solúvel em água (alto HLB) – solubilizado na fase aquosa antes da preparação da emulsão – e outro solúvel em óleo (baixo HLB) – solubilizado no óleo – pode auxiliar muito na estabilização de um sistema emulsionado. A imagem a seguir demostra esse fenômeno. 
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Emulsão - Forças de estabilização de emulsões
O modelo ao lado trata-se de um recobrimento da interface óleo-água na preparação de uma emulsão óleo em água na qual um tensoativo de alto HLB está dissolvido na fase água e um outro tensoativo de HLB baixo está dissolvido na fase óleo. O círculo da esquerda mostra a gotícula de óleo recém-formada e as forças de migração dos tensoativos para interface óleo-água recém-criada. Já o círculo a direita mostra a estrutura formada pelas duas camadas de tensoativos entrelaçadas atravessando a interface, resultado das migrações em sentidos distintos do tensoativo do óleo para a interface e do outro tensoativo, da água para a interface. 
Uma das regras básicas da tecnologia de emulsões é que tensoativos mais solúveis em água tendem a proporcionar emulsões O/A (óleo em água) mais estáveis. Essa lógica se baseia na pressuposição de que, no caso de emulsões de óleo em água, a estabilização das gotículas de óleo depende de uma alta hidrofilidade da parte polar da molécula para garantir a solvatação de moléculas de água em volta da gotícula. 
O conceito HLB dos tensoativos: é um balanço quantitativo entre as características hidrofílicas e lipofílicas de uma molécula em solução. Quanto maior o HLB, mais solúvel em água é o tensoativo. 
Cálculo de HLB: nesse material não iremos focar em como calcular o HLB, mas sim em como interpretá-lo. A forma de calcular é relativamente simples, utiliza-se uma fórmula e valores tabelados com base na estrutura química da molécula. 
A seguir serão apresentados tabelas com relação ao HLB. Todos esses dados são referente a uma temperatura ambiente. A temperatura é um fator muito impactante para essa grandeza. Por exemplo, como já mencionado, a solubilidade de tensoativos não iônicos cai drasticamente com o aumento da temperatura. 
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Balanço hidrofílico lipofílico - HLB
A figura abaixo mostra o comportamento do tensoativo em diluição em água de acordo com sua faixa de HLB.
Observa-se, como já mencionado, quanto maior o HLB mais solúvel em água é o tensoativo, e, logo, mais límpada será a solução. 
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Balanço hidrofílico lipofílico - HLB
A figura abaixo mostra a aplicação mais comum para uma dada faixa de HLB.
Observando a tabela, qual seria a melhor faixa de HLB indicada para emulsionar uma fragrância ? Resposta: 8-14, que é a faixa indicada para emulsionante de óleo em água. Essa faixa é mais características para tensoativos não iônico. 
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Balanço hidrofílico lipofílico - HLB
A figura abaixo mostra o HLB de tensoativos não iônico de acordo com o grau de etoxilação. 
Quanto maior o grau etoxilação, maior a carga polar, logo, maior será a atração pelas moléculas de água e o seu respectivo HLB.
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Balanço hidrofílico lipofílico - HLB
A figura abaixo mostra o HLB para tensoativos aniônicos. Observar que os valores para esse tipo de tensoativo são muito maiores que os do tensoativos não iônicos, isso se deve a alta atração da carga iônica pelas moléculas de água, logo, maior solubilidade em meio aquoso.
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Balanço hidrofílico lipofílico - HLB
Uma outra abordagem para o HLB é o HLB requerido. 
O HLB da mistura de tensoativos no qual um óleo específico apresenta melhor estabilidade de emulsão dá-se o nome de HLB requerido desse óleo. Assim, por via indireta e experimental, foi determinado o valor de HLB requerido de diferentes tipos de óleos, como mostrado na tabela abaixo. Esses óleos quando misturados entre si, oferecem outro HLB requerido que pode ser calculado pela média ponderada dos HLB requeridos e as % na mistura. 
 
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Balanço hidrofílico lipofílico - HLB
Ponto importantes a ser considerados 
Concentração: O sistema de HLB negligencia a concentração total de tensoativo no sistema. Concentrações altas de tensoativos e de fase dispersa podem provocar alterações reológicas que alteram a capacidade de avaliação de estabilidade de emulsão por formação de ascensão (creaming) ou precipitação de gotículas.
Temperatura: A maioria dos dados encontrados de HLB são a 20°C, e a temperatura possui grande impacto na solubilidade de todos tensoativos. 
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Balanço hidrofílico lipofílico - HLB
A espuma nada mais é que uma dispersão de ar em um líquido.
As figuras a seguir apresentam o mecanismo para formação de espuma. 
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Espuma
O ar é apolar, logo ele é solubilizado por uma micela. E a sua densidade, muito menor que a densidade da água, faz com que ele suba até a superfície, formando as bolhas.
As espumas, da mesma forma como as emulsões, são sistemas instáveis. Apesar dessa instabilidade, as espumas podem ter seu tempo de colapso estendido muitas vezes. Existem três mecanismos fundamentais para o colapso de uma espuma:
A difusão do gás de uma bolha pequena (portanto com alta pressão interna) para uma outra maior (com baixa pressão interna) ou para a atmosfera que envolve a espuma (pressão de gás ainda maior).
A coalescência de bolhas por capilaridade em decorrência do rompimento do filme lamelar entre duas bolhas adjacentes.
A rápida drenagem hidrodinâmica de líquido entre as bolhas, provocando seu rápido colapso. 
A estabilidade da espuma depende da redução de velocidade destes três mecanismos de colapso.
Percebe-se que o filme que separa as bolhas possui um papel fundamental na estabilidade da mesma, pois, ele tem grande impacto em todos os três fatores apresentados acima. Logo, o material irá ter um foco especial nessa região nos slides a seguir.
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Espuma
A estabilidade de uma espuma depende principalmente da espessura inicial do filme da bolha e da capacidade do tensoativo evitar que a água desse filme escorra rapidamente, fazendo com que o filme tenha sua espessura muito diminuída. Se a espessura do filme for muito diminuída, ele não será capaz de segurar a diferença de pressão do ar, ou seja, não será capaz de manter o gás dentro da bolha, que estoura. 
Portanto, a estabilidade da espuma é proporcional a espessura do filme, e inversamente proporcional a velocidade de redução dessa espessura. 
A seguir iremos apresentar algumas propriedades que interferem tanto na espessura do filme, quando na velocidade de redução do mesmo. 
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Espuma
Pontos importantes para o filme entre as bolhas:
Gravidade: a gravidade é uma das forças responsáveis para a redução da espessura do filme. O seu impacto é menor a medida que o filme esteja menor, pois, quando o filme está grande existe uma grande quantidade de moléculas com liberdade entre o filme para fluir segundoa aceleração da gravidade. Já, quando o filme está em um tamanho reduzido, as moléculas não podem mais negligenciar a existências das interações interfaciais da bolha.
Solvatação: a solvatação das moléculas de água por tensoativos iônicos que impede a livre movimentação das moléculas solvatadas e também impede o caminho das moléculas livres que seriam drenadas pela ação da gravidade (os tensoativos não iônicos também provocam solvatação, mas em menor escala). 
Repulsão eletrostática: a repulsão eletrostática entre as duas camadas com tensoativos iônicos de mesma carga impede a redução da espessura do filme, o que reduz sua pressão interna e atrai de volta moléculas de água que seriam drenadas pela ação da gravidade. 
Viscosidade do sistema: a alta viscosidade retarda a drenagem do hidrodinâmica, além de provocar um efeito de amortecimento de choque entre as bolhas na movimentação da espuma, o que poderia provocar a sua ruptura e coalescência. 
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Espuma
Impedimento estérico: com o uso de tensoativos com suas partes polares poliméricas (não iônico) ou adição de polímeros solúveis à fase contínua (como polietilenoglicóis), dificulta a redução da espessura do filme e, impede a dranagem da água que está presente entre as moléculas do polímero. 
A figura a seguir demonstra os últimos três fenômenos discutidos, solvatação, repulsão e impedimento estérico.
A região indicada por gás é a bolha. A região do líquido é o filme entre as bolhas. 
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Espuma
A espessura de equilíbrio do filme é o fator crucial para se entender o comportamento da espuma:
Se a espessura do filme for muito pequena, a diferença de pressão entre a parte interna e a externa da bolha for maior que a resistência do filme, a bolha irá estourar e a espuma será instável.
Se a espessura do filme for exatamente aquela em que a resistência do filme se iguala a diferença de pressão entre a parte interna e externa da bolha, a bolha será estabilizada e a espuma será instável.
Se a espessura do filme for muito grande, a diferença de pressão entre a parte interna e externa da bolha for menor que a resistência do filme, a bolha irá diminuir de tamanho até que a pressão interna aumente e se iguale a resistência do filme; nesse caso a espuma reduzirá seu volume até a estabilização. Esse tipo de espuma caracteriza-se por uma espuma cremosa, onde as bolhas trocam de lugar com facilidade. 
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Espuma
Tensoativo iônico: os tensoativo iônicos é a classe de tensoativo com maior poder espumante, e estabilizante da mesma, em virtude da formação, nas interfaces, de duplas camadas elétricas, e devido aos grupos iônicos apresentarem um significativo grau de solvatação. A solvatação pode ser aumentada, quando se aumenta o caráter iônico, as figuras a seguir exemplifica esse fato. Na imagem a direita temos o tensoativo com a adição de dois grupos de óxido de eteno. Abaixo de cada sistema está o tensoativo. 
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Espuma
Obrigado !!
Bons estudos !!