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Tensoativos – Surfactantes | Alterando a tensão superficial

Os tensoativos  também conhecidos como surfactantes, são compostos que reduzem a tensão superficial (ou tensão interfacial) entre dois líquidos, ou entre um líquido e um sólido. Os surfactantes podem funcionar como detergentes, agentes molhantes, emulsionantes, agentes de formação de espuma, e dispersantes.

Os tensoativos são geralmente compostos orgânicos que são anfifílicos, o que significa que contêm ambos os grupos hidrofóbicos e os grupos hidrofílicos. Portanto, um surfactante contém tanto um insolúvel em água (ou óleo solúvel) componente e um componente solúvel em água. Surfactantes difundem em água e adsorvem na interface entre o ar e água, ou na interface entre o óleo e a água, no caso em que a água é misturada com o óleo.

O grupo hidrófobo insolúvel em água, pode estender além da fase de grandes quantidades de água, para a atmosfera ou para a fase oleosa, enquanto que o grupo principal solúvel em água permanece na fase aquosa. Este alinhamento de surfactantes na superfície modifica as propriedades de superfície da água na interface água / ar ou água / óleo.

Estrutura dos tensoativos na água

Diagrama esquemático de uma micela de óleo em suspensão aquosa, tal como pode ocorrer em uma emulsão de óleo em água. Neste exemplo caudas solúveis em óleo das moléculas de surfactante projetam-se para o óleo, ao passo que as extremidades solúveis em água permanecem em contato com a fase de águaNa fase aquosa da massa, os tensoativos formam agregados, tais como micelas, em que as caudas hidrofóbicas formam o núcleo do agregado e as cabeças hidrofílicas se encontram em contato com o líquido envolvente. Outros tipos de agregados tais como micelas ou bicamadas esféricas ou cilíndricas podem ser formadas. A forma dos agregados depende da estrutura química dos tensoativos, dependendo do equilíbrio dos tamanhos da cauda hidrofóbica e cabeça hidrófilo. Isto é conhecido como o HLB, equilíbrio hidrofílico-lipofílico. Tensioativos reduzem a tensão superficial da água, por adsorção na interface gás-líquido. A relação que liga a tensão de superfície e o excesso de superfície é conhecido como a isotérmica de Gibbs.

Dinâmica dos tensoativos nas interfaces

A dinâmica de absorção de os tensoativos é de grande importância para aplicações práticas, tais como os processos de formação de espuma, emulsionantes ou de revestimento, onde a formação de bolhas ou gotas são geradas rapidamente e necessitam ser estabilizadas. A dinâmica de adsorção depende do coeficiente de difusão dos tensoativos. Como efeito, da interface é criada, o processo de adsorção é limitado pela difusão dos tensoativos para a interface. Em alguns casos, existe uma barreira de energia para a adsorção ou a dessorção dos surfactantes, em seguida a dinâmica de adsorção é conhecida como ‘cineticamente limitada “. Essa barreira de energia pode ser devido a repulsões estéricas ou eletrostáticas. A reologia da superfície das camadas de surfactantes, incluindo a elasticidade e a viscosidade das camadas de surfactantes têm um papel muito importante na estabilidade da espuma ou emulsão.

Produção de Tensoativos

A produção mundial de tensoativos é estimada em 15 milhões de toneladas por ano, das quais cerca de metade são utilizados em detergentes. Outros tensioativos em particular, produzidos em grande escala são alquilbenzenosulfonatos lineares 1700 quilotoneladas por ano, sulfonatos de lenhina 600 quilotoneladas por ano, etoxilatos de álcool graxo 700 quilotoneladas por ano e alquilfenóis etoxilados 500 quilotoneladas por ano.

Tensoativos no meio ambiente

Tensioativos são frequentemente depositados de inúmeras maneiras no solo e em sistemas de água, seja como parte de um processo  industrial ou lixo doméstico. Alguns deles são conhecidos por serem tóxicos para os animais, ecossistemas, e seres humanos, e podem aumentar a difusão de outros contaminantes ambientais.

O detergente comum, por exemplo, irá promover maior penetração de água no solo, mas o efeito iria durar apenas por alguns dias (muitos detergentes em pó para roupas contêm altos níveis de produtos químicos, tais como agentes quelantes de metais alcalinos e que podem ser prejudiciais para as plantas e não devem ser aplicados no solo). Agentes umectantes para solos comerciais vão continuar a agir por um período considerável, mas eles acabarão sendo degradados por micro-organismos do solo. Alguns podem, no entanto, interferir com os ciclos de vida de alguns organismos aquáticos, por isso devem ser tomados cuidados para evitar o escoamento desses produtos em córregos.

Biossurfactantes

Biossurfactantes são substâncias de superfície sintetizadas por células vivas. O interesse em tensoativos microbianos tem aumentado firmemente nos últimos anos devido à sua diversidade, natureza ecológica, possibilidade de produção em larga escala, seletividade, desempenho em condições extremas, e potenciais aplicações em proteção ambiental.

Alguns exemplos populares de Biossurfactantes microbianos incluem o emulsano produzido pela Acinetobacter calcoaceticus, Soforolípidos produzidos por várias leveduras pertencentes a Cândida e starmerella clado, e ramnolipídico produzido pela Pseudomonas aeruginosa.

Biotensoativos melhoram a emulsificação dos hidrocarbonetos, têm o potencial para solubilizar os contaminantes de hidrocarbonetos e aumentam a sua disponibilidade para a degradação microbiana. O uso de produtos químicos para o tratamento de um hidrocarboneto local contaminado pode contaminar o ambiente com os seus subprodutos, enquanto que o tratamento biológico pode eficientemente destruir poluentes, sendo biodegradáveis.

Referências

  • KOSSWIG, K. “Surfactants” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a25_747
  • DALTIN, D. Tensoativos – Química, propriedade e aplicações. Blucher: São Paulo, 2011. 330 p.
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Escrito por Equipe de Redação Ciências e Tecnologia

3 Comentários

  1. como é a reação de água e óleo e azul de metileno? porque tem a ver com sulfactante?

  2. Muito bom! 🙂

  3. Mariane Ferraz

    =D

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Os tensoativos também conhecidos como surfactantes, são compostos que reduzem a tensão de superficial entre dois líquidos, ou entre um líquido e um sólido.