Tensão Superficial

Tensão superficial é um efeito físico que ocorre na camada superficial de um líquido que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana elástica. As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula. As moléculas da superfície do líquido, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.

Este efeito permite que insetos caminhem sobre a água. Também permite que pequenos objetos de metal como agulhas ou lâminas flutuem na superfície da água.

O uso de surfactantes e detergentes rompe a tensão superficial, por reduzir as forças de coesão entre as moléculas do líquido.

A tensão superficial está relacionada com a diferença de pressão entre os dois lados de uma interface pela equação de Young-Laplace:

O conceito moderno de agentes tensoativos, ou surfactantes inclui os sabões, os detergentes, os emulsificadores, os agentes umectantes e os agentes penetrantes. Esta atividade de modificar as propriedades de uma camada superficial que separa duas fases em contato está relacionada com a estrutura dos tensoativos que possuem na mesma molécula uma parte polar, solúvel em água (hidrofílica) e uma parte não polar, insolúvel em água (hidrofóbica).

Classificação dos Tensoativos

Conforme mencionado anteriormente, os agentes tensoativos tem grupos hidrofílicos numa extremidade da molécula e de grupos hidrofóbicos na outra extremidade. Na grande maioria dos casos, a parte hidrofóbica é uma cadeia de hidrocarboneto com 8 a 18 átomos de carbono, linear ou ligeiramente ramificada. Em outros casos é possível que um anel benzênico substitua alguns átomos da cadeia. O grupo hidrofílico funcional pode variar amplamente, podendo ser aniônicos, catiônicos, não iônicos e dipolares.

• Aniônicos

São tensoativos cuja parte hidrofílica da molécula é carregada negativamente (ânion).

Devido ao volume utilizado mundialmente, é a categoria mais importante dos tensoativos, sendo o alquilbenzeno de sódio e o dodecilbenzeno sulfonado de sódio ou cálcio os normalmente empregados nos detergentes. O sabão comum também tem caráter aniônico.

• Catiônicos

São tensoativos cuja parte hidrofílica da molécula é carregada positivamente (cátion). O principal uso desse tipo de tensoativo é na fabricação de amaciantes, germicidas e emulsificantes específicos. Os tipos mais empregados são os sais quaternários de amônio.

• Não iônicos

São tensoativos em cuja molécula não existe a parte iônica mais polar que a outra propiciando a afinidade com água (não são dissociados em solução aquosa). Em geral são produzidos através da condensação de óxidos de etileno com álcoois, fenóis, ácidos e aminas. Suas propriedades variam de acordo com a natureza do produto básico e com a quantidade de óxidos de etileno condensados, entretanto são geralmente pouco espumantes. Comercialmente, os mais usados são os alquil etoxilados e os alquil fenólicos etoxilados. São mais empregados na formulação de detergentes em pó e líquidos, na maioria das vezes em conjunto com os aniônicos. É interessante destacar que a ação detergente da mistura de dois tensoativos é superior à soma das ações tensoativas individuais (sinergismo). Este fato é aproveitado para que, através de combinações adequadas, características desejáveis como, detergência e/ou espuma sejam alcançadas.

Emulsão

Emulsão é a mistura entre dois líquidos imiscíveis em que um deles (a fase dispersa) encontra-se na forma de finos glóbulos no seio do outro líquido (a fase contínua), formando uma mistura estável.

Exemplos de emulsões incluem manteiga e margarina, maionese, café expresso e alguns cosméticos. As emulsões mais conhecidas consistem de água e óleo.

Estabilidade das emulsões

A dois líquidos imiscíveis separados em duas fases (I e II). Emulsão da fase II dispersa na fase I. A emulsão instável progressivamente retorna ao seu estado inicial de fases separadas. O surfactante se posiciona na interface entre as fases I e II, estabilizando a emulsão

As emulsões são instáveis termodinamicamente e, portanto não se formam espontaneamente, sendo necessário fornecer energia para formá-las através de agitação, de homogeneizadores, ou de processos de spray. Com o tempo, as emulsões tendem a retornar para o estado estável de óleo separado da água.

Os agentes emulsificantes (ou surfactantes) são substâncias adicionadas às emulsões para aumentar a sua estabilidade