Coloides e Interfaces

Coloides são dispersões de partículas com tamanhos entre nanômetros e micrômetros, cuja enorme área interfacial e as forças que atuam sobre ela determinam se permanecem estáveis ou se agregam.

Definition

Coloides são sistemas heterogêneos nos quais partículas de uma fase, com tamanho intermediário entre moléculas e matéria em massa, são dispersas em outra, e as interfaces entre elas controlam a estabilidade e as propriedades do sistema.

Scope

Este tópico abrange sistemas coloidais e as interfaces dentro deles: a classificação de coloides em sóis, emulsões, espumas, géis e aerossóis; as propriedades ópticas e de transporte, como o efeito Tyndall e o movimento browniano; e as forças que governam a estabilidade, incluindo a atração de van der Waals, a repulsão da dupla camada eletrostática e a estabilização estérica. Ele desenvolve a teoria DLVO de estabilidade coloidal, os processos de floculação e coagulação, e o papel do potencial zeta. A auto-montagem de surfactantes e a estrutura detalhada de interfaces carregadas são tratadas em tópicos relacionados.

Core questions

• Como os coloides são classificados e o que lhes confere suas propriedades características?
• Que forças atuam entre as partículas coloidais através do meio interveniente?
• Como a teoria DLVO explica a estabilidade coloidal e a floculação?
• Como os mecanismos eletrostáticos e estéricos mantêm as dispersões estáveis?

Key concepts

• Classificação de coloides
• Efeito Tyndall e movimento browniano
• Forças de van der Waals e de dupla camada
• Teoria DLVO
• Floculação, coagulação e potencial zeta

Key theories

Teoria DLVO

A interação entre partículas coloidais carregadas é a soma das contribuições atrativas de van der Waals e repulsivas da dupla camada elétrica; a barreira de energia resultante determina se as partículas se agregam, e a adição de sal diminui a barreira ao blindar a repulsão.

Estabilização estérica e eletrostática

As dispersões são mantidas estáveis por cargas semelhantes nas superfícies das partículas que se repelem mutuamente ou por camadas de polímero adsorvidas que resistem à sobreposição, os dois principais mecanismos explorados para prevenir a agregação coloidal.

Clinical relevance

A ciência dos coloides governa a estabilidade e a formulação de tintas, pigmentos, alimentos, cosméticos e sistemas de entrega de medicamentos, a clarificação de água e águas residuais, o comportamento de argilas e solos, e muitas dispersões biológicas, com a floculação controlada sendo central para a separação e purificação.

History

Graham cunhou o termo coloide em 1861, e o início do século XX viu Einstein e Perrin estabelecerem a realidade molecular do movimento browniano coloidal; a teoria DLVO, desenvolvida independentemente por Derjaguin e Landau e por Verwey e Overbeek na década de 1940, deu à estabilidade coloidal uma base quantitativa.

Key figures

• Thomas Graham
• Boris Derjaguin
• Jan Theodoor Gerard Overbeek

Seminal works

• israelachvili2011
• adamson1997

Frequently asked questions

Por que a adição de sal frequentemente causa a aglomeração de um coloide?

Íons dissolvidos blindam a repulsão eletrostática entre partículas carregadas, comprimindo a dupla camada elétrica; uma vez que a barreira repulsiva é suficientemente diminuída, as forças atrativas de van der Waals dominam e as partículas floculam e sedimentam.

O que torna um feixe de luz visível ao passar por um coloide?

As partículas coloidais são grandes o suficiente para espalhar a luz, produzindo o efeito Tyndall; soluções verdadeiras, cujas partículas de soluto são de tamanho molecular, espalham a luz de forma negligenciável, o que é uma maneira de distinguir um coloide de uma solução.