Revisão Teórica para UFRGS - V

Coloides

Definição: Segundo Reis (1999) colóides , ou sistemas coloidais, são, na verdade misturas heterogêneas em que o diâmetro médio das partículas do disperso se encontra na faixa de 10 a 1000 ângstrons.

Note que, por se tratar de uma mistura heterogênea, usamos os seguintes termos para designar as substâncias que formam um sistema coloidal:

*Disperso: Substância presente em menor quantidade.

*Dispergente: Substância presente em maior quantidade.

  

Os colóides apresentam dois tipos de fases:

*Sol: Disperso sólido e dispergente líquido, adquirindo aspecto de solução na forma líquida. Ex: Cola.

*Gel: Disperso sólido e dispergente líquido, adquirindo aspecto sólido. Ex: Geléia de frutas.

Para o uso dos sistemas coloidais é importante nos familiarizarmos com o uso dos seguintes termos:

*Suspensão: É a denominação dada a um sistema coloidal de um sólido num líquido (sol). É um sistema instável e suas partículas são quase reconhecíveis ao microscópio.

*Hidrossol: É a denominação dada ao sistema coloidal cujo divergente é a água.

*Emulsão: É a denominação dada ao sistema coloidal que possui o dispergente e o disperso na fase líquida.

*Aerossóis: O ambiente em que vivemos precisa ser limpo com regularidade, para que seja retirada a poeira que constantemente é depositada sobre os objetos. Esses grãos de poeira, de diâmetro 1000 mm, estão em suspensão e tendem a sedimentar. No entanto, há no ar alguns grãos de poeira de dimensões coloidais que nunca sedimentam. Esse tipo de colóide chama-se aerossol. Neblinas, fumaças e spray são outros exemplos de aerossóis do cotidiano. Quando observamos o rastro luminoso deixado pela luz de um projetor de slide em uma sala escura, ou quando notamos os feixes luminosos dos faróis dos carros em dias com forte neblina, devemos nos lembrar do Efeito Tyndall que a luz pode provocar quando atinge partículas coloidais sólidas existentes no ar.

*Espumas: Quando um gás é borbulhado em um líquido, além das bolhas enormes e visíveis, são formadas também bolhas de dimensões coloidais. Por isso, as espumas também podem ser classificadas como colóides. Um bom exemplo é o chantilly, formado pela mistura de ar e creme de leite. Um sólido que possui poros de dimensão coloidal é classificado como espuma sólida. É o caso, por exemplo, da pedra-pome, que possui ar em microscópicos poros de dimensão coloidais.

Efeito Tyndall: Os colóides apresentam efeitos ópticos devido à luz ser refratada nas micelas. Esses efeitos não estão presentes nas soluções devido ao seu diminuto tamanho.

Se projetarmos um feixe de luz em um colóide como o leite, verificaremos o feixe presente no líquido do corpo. É o que acontece com a luz dos faróis altos dos automóveis em dia de neblina. Essa refração de luz nas partículas do colóide recebe o nome de efeito Tyndall e, como vimos, não se manifesta em líquidos que não sejam coloidais. 

Classificação dos sistemas coloidais 

Os sistemas coloidais podem ser classificados segundo dois critérios principais: quanto à natureza das partículas do disperso e quanto à afinidade entre o disperso e o dispergente.

 Natureza das partículas do disperso

Colóide micelar: é o sistema coloidal cujo disperso é constituído por aglomerados de átomos, íons ou moléculas.

Colóide molecular: é o sistema coloidal cujo disperso é constituído de macromoléculas, normalmente polímeros.

Colóide iônico: é o sistema coloidal cujo disperso é constituído de macroíons.

 Afinidade entre o disperso e o dispergente

Colóides liófilos (lyo=solver ou dissolver, philo=amigo), ou colóides reversíveis, são sistemas coloidais que possuem grande afinidade entre o disperso e o dispergente.

Se o dispergente for a água, o sistema coloidal é denominado hidrófilo.

Devido a essa afinidade, as partículas do disperso adsorvem, isto é, fixam na sua superfície moléculas do dispergente, ficando assim envolvidas por uma película que é denominada camada de solvatação.

A camada de solvatação permite que as partículas do disperso fiquem isoladas umas das outras e, com isso, é possível transformar o sistema coloidal em sol ou em gel, conforme se adicione ou se retire dispergente. Por isso esses colóides são ditos reversíveis.

A transformação da fase gel para a fase sol pela adição de dispergente é denominada peptização (peptos=digerido).

A transformação da fase sol para a fase gel pela retirada de dispergente é denominada pectização (pektos=coalhado).

Colóides liófobos (lyo=solver ou dissolver, phóbos=aversão), ou colóides irreversíveis, são sistemas coloidais onde praticamente não existe afinidade entre o disperso e o dispergente.

Se a fase dispergente for a água, o sistema é denominado hidrófobo.

A formação de um colóide liófobo não é espontânea e a passagem de gel a sol é muito difícil.

A estabilidade de um sistema coloidal liófobo pode ser aumentada pela adição de uma pequena quantidade de um colóide liófilo adequado, que então passa a ser denominado colóide protetor.

As partículas do colóide liófobo são envolvidas por uma película de colóide liófilo que passa a funcionar como uma camada de solvatação, dando estabilidade ao colóide liófobo.

Podemos citar como exemplo de colóides protetores a gema de ovo, que estabiliza a mistura de azeite e vinagre no preparo de maionese, e a tinta nanquim, que é um colóide liófobo protegido por um colóide liófilo de gelatina em água. 

O Estado Coloidal 

Se você adicionar um pouco de sal a um copo de água e agitar, notará que o sal irá se dissolver e, a partir dessa mistura, formar uma solução aquosa. No entanto, se a mesma experiência for feita com um pouco de areia fina, o resultado será muito diferente. Como a areia não se dissolve em água, irá depositar-se no fundo do recipiente, logo após o término da agitação.

A mistura de água e areia, no momento da agitação, constitui um bom exemplo de suspensão.

Mesmo através da filtração, seria possível observar uma diferença importante entre esses dois tipos de mistura: as suspensões podem ser filtradas; as soluções, não.

É evidente que essa diferença de comportamento entre as soluções e as suspensões se deve ao tamanho da partícula dispersa. Enquanto que os enormes grãos de areia, a maioria visíveis a olho nu, ficam presos no papel de filtro, os invisíveis íons Na⁺ e Cl^- possuem dimensões tão reduzidas que atravessam facilmente os poros do filtro.

Há uma ampla variedade de valores entre o diâmetro médio dos íons e das moléculas comuns e o diâmetro médio de corpos maiores como os da areia, constituídos de sílica ( SiO₂ ). Em outras palavras, as partículas dispersas num meio sólido, líquido ou gasoso possuem tamanhos muito diferentes.

Para muitos pesquisadores, os dispersos com diâmetros médios entre 1,0 nm e 1000 nm constituem fronteiras gerais para uma classificação das misturas. Assim, partículas com diâmetro inferior a 1,0 nm encontram-se em solução e devem ser chamadas de soluto. Por outro lado, partículas com diâmetro superior a 1000 nm estariam dispersas em misturas denominadas suspensões.

Mas, você pode estar pensando, e as partículas de tamanho intermediário?

Os cientistas observaram que partículas com diâmetro entre 1,0 nm e 1000 nm participam de um campo muito importante, chamado de misturas coloidais ou simplesmente colóides. 

AFINAL, QUAL O DIÂMETRO DE UMA PARTÍCULA COLOIDAL?

Apesar de alguns pesquisadores terem proposto que partículas coloidais teriam diâmetro situado entre 1,0 nm (10^-9 m) e 100 nm, evidências experimentais tendem atualmente a ampliar esse intervalo para 1 000 nm. No entanto, essa discussão não terá maior importância para nosso estudo, pois o que definirá realmente se uma mistura é coloidal ou uma suspensão será seu comportamento macroscópico.

Adotaremos, então, os limites situados entre 1,0 nm e 1000 nm para caracterizar o diâmetro de uma partícula coloidal .

Analisando o quadro a seguir, podemos comparar características gerais das soluções, das misturas coloidais e das suspensões. Note que, nas misturas em geral, a substância em menor quantidade pode ser chamada de disperso, ou seja, é uma substância que se encontra espalhada, de maneira homogênea ou não, em outra substância denominada dispersante. Nessas condições, a mistura receberá o nome geral de dispersão.

EXERCÍCIOS

1. Quando se dispersam, em água, moléculas ou íons, que têm, em sua estrutura, extremidades hidrofóbicas e hidrofílicas, a partir de uma determinada concentração, há agregação e formação de partículas coloidais, denominadas micelas. Tal propriedade é típica de moléculas de

a) lipídio.

b) aminoácido.

c) hidrocarboneto alifático.

d) sabão.

e) hidrogênio.

2. Considere duas soluções aquosas diluídas, I e II, ambas de pH=5,0. A solução I é um tampão e a solução II não.

Um béquer contém 100mL da solução I e um segundo béquer contém 100mL da solução II. A cada uma dessas soluções, adicionam-se 10mL de NaOH aquoso concentrado.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente as variações de pH das soluções I e II, após a adição de NaOH(aq).

a) O pH de ambas irá aumentar e o pH de I será menor do que o de II.

b) O pH de ambas irá diminuir e o pH de I será maior do que o de II.

c) O pH de ambas irá aumentar e o pH de I será igual ao de II.

d) O pH de ambas irá diminuir e o pH de I será igual ao de II.

3. Azeite e vinagre, quando misturados, separam-se logo em duas camadas. Porém, adicionando-se gema de ovo e agitando-se a mistura, obtém-se a maionese, que é uma dispersão coloidal. Nesse caso, a gema de ovo atua como um agente

a) emulsificador.

b) hidrolisante.

c) oxidante.

d) redutor.

e) catalisador.

4. Considere os sistemas apresentados a seguir:

I. Creme de leite.

II. Maionese comercial.

III. Óleo de soja.

IV. Gasolina.

V. Poliestireno expandido.

Destes, são classificados como sistemas coloidais

a) apenas I e II.

b) apenas I, II e III.

c) apenas II e V.

d) apenas I, II e V.

e) apenas III e IV.

GABARITO

1. D

2. A

3. A

4. D