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Química Nova

Print version ISSN 0100-4042

Quím. Nova vol.27 no.3 São Paulo May/June 2004

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422004000300021

EDUCAÇÃO

Adaptação no método do peso da gota para determinação da tensão superficial: um método simplificado para a quantificação da CMC de surfactantes no ensino da química

Adaptation of the drop-weight method for the quantification of surface tension: a simplified apparatus for the CMC determination in the chemistry classroom

João Lino BehringI; Mônica LucasII; Clodoaldo MachadoIII; Ivonete Oliveira BarcellosIII, *

ICremer S.A., CP 1508, 89010-971 Blumenau - SC

IIEscola de Educação Básica Adolpho Konder, Rua Uberaba, 99, 89036-470 Blumenau - SC

IIIDepartamento de Química, Universidade Regional de Blumenau, CP 1500, 89010-971 Blumenau - SC

ABSTRACT

The discussion based on surfactant cleaning action is commonly used in chemistry classrooms for the comprehension of theoretical concepts related to surface tension and micelle formation. The experimental quantification of surface tension of aqueous solutions of surfactants provides the practical instruments for this discussion. The present paper describes a simplification on the common apparatus employed for the drop-weight method, making the determination of surface tension accessible to any chemistry lab. The surface tension of various liquids and the critical micelle concentration, CMC, of three commercial surfactants were measured with this modified method, and proved to be consistent with literature values.

Keywords: surface tension; drop-weight method; theory/practice.

INTRODUÇÃO

A tensão superficial surge nos líquidos como resultado do desequilíbrio entre as forças agindo sobre as moléculas da superfície em relação àquelas que se encontram no interior da solução. As moléculas de qualquer líquido localizadas na interfase líquido-ar realizam um número menor de interações intermoleculares comparadas com as moléculas que se encontram no interior do líquido. A força resultante que atrai as moléculas da superfície de um líquido para o seu interior torna-se o principal obstáculo para a formação de bolhas, gotas e a nucleação de cristais em líquidos. Como estas forças de coesão tendem a diminuir a área superficial ocupada pelo líquido, observamos freqüentemente gotas adotarem a forma esférica. Pela mesma razão ocorre a formação dos meniscos, e a conseqüente diferença de pressões através de superfícies curvas ocasiona o efeito denominado capilaridade. A esta força que atua na superfície dos líquidos dá-se o nome de tensão superficial e, geralmente, quantifica-se a mesma determinando-se o trabalho necessário para aumentar a área superficial1.

Em geral, as discussões em sala de aula sobre a importância da tensão superficial restringem-se a sua relação com o que se convencionou chamar de "molhabilidade". Assim, quanto menor a tensão superficial maior a facilidade para um líquido se espalhar. Entretanto, as implicações deste fenômeno são bem mais amplas e estão diretamente relacionadas a muitas situações industriais, como os processos de fermentação, formação de gelo durante o resfriamento de alimentos2 e estabilidade de emulsões e espuma, bem como às funções vitais, como a tensão superficial nos pulmões. Neste último caso, os pulmões necessitam extrair o O2 do ar e passá-lo à corrente sanguínea, e o fazem através da presença do surfactante pulmonar, fosfolipídios, que baixa sensivelmente a tensão superficial das paredes dos alvéolos, facilitando a difusão do oxigênio3. Da mesma forma, o processo de tingimento nas indústrias têxteis necessita da adição de uma substância que diminua a tensão superficial (um tensoativo) das soluções dos corantes, facilitando a interação destes com o tecido a ser tinto, e aumentando a umectação das fibras4,5.

De fato, a aplicação de tensoativos, ou surfactantes, na indústria têxtil fornece uma ótima relação teoria-prática para a discussão da ação destes compostos sobre a tensão superficial. Devido à propriedade de reduzir a tensão superficial dos líquidos, os tensoativos podem ser classificados em: umectantes, detergentes, emulsionantes e solventes. As moléculas dos produtos tensoativos são constituídas por um grupo lipofílico e um grupo hidrofílico6.

Os tensoativos quando em solução, devido à presença do grupo lipofílico, ocupam preferencialmente a superfície do líquido, diminuindo a força de coesão entre as moléculas do solvente e, conseqüentemente, diminuindo a tensão superficial.