1. Os princípios relacionados com os diferentes sistemas coloidais da Tabela 1 baseiam-se em propriedades co- muns a todos os colóides: tamanho e elevada relação área/volume de partí- culas (Shaw, 1975).
1.1. Emulsão e microemulsão são dis- persões coloidais de um líquido em outro, geralmente estabilizadas por um terceiro componente tensoativo (emul- sificante) que se localiza na interface entre as fases líquidas. Entre os emulsi- ficantes mais usados pode-se citar pro- teínas (ovoalbumina, caseína), gomas (gelatina), sabões e detergentes, argilas e óxidos hidratados. Há dois tipos de emulsão, conforme a proporção das fa- ses: água em óleo, com gotículas de água dispersas na fase contínua óleo, e óleo em água, gotículas de óleo dis- persas em água. O termo óleo refere- se à fase orgânica e água à fase aquosa. Esse sistema coloidal é vastamente utilizado na apresentação de produtos farmacêuticos (cremes), alimentícios (maionese, margarina, leite), indústriais (petróleo, lubrificantes, asfalto). Além da proporção das fases aquosa e orgânica, a natureza hidrofóbica/hidrofílica do emulsificante determina a formação de emulsão água/óleo ou óleo/água. Dife- rentes fenômenos ocorrem em emulsão, tais como: i) cremeação (creaming), que resulta da flutuação das gotas dispersas para a superfície da emulsão; ii) coagulação das gotas, que causa a formação de agregados constituídos de gotas individuais, processo este que também aumenta o creme, iii) coales- cência das gotas individuais, que for- mam gotas maiores até estender a fase finamente dispersa a ponto de quebrar a emulsão. Exemplo de coalescência é a coagulação das gotas de gordura pela ação de ácido acético (vinagre) segui- da da precipitação de caseína (proteí- na do leite). Tratamento de água. ratamento de água. O processo de floculação de partículas coloidais de argilominerais dispersas na água bruta dos mananciais que chega às estações de tratamento de água das cidades foi descrito no item “Interação entre par- tículas coloidais”. Numa primeira etapa, o pH da água é ajustado com hidróxido de cálcio (cal) e adicionada a solução de sulfato de alumínio. Em solução alca- lina, o sulfato de alumínio reage com íons hidroxila, resultando em polieletrólitos de alumínio atuam pela interação eletrostática com partículas de argila carregadas negativamente e pelas ligações de hidrogênio devido ao núme- ro de grupos OH, formando uma rede com microestrutura porosa (flóculos) que, após a decantação do precipitado, facilita a passagem da água no pro- cesso de filtração com filtro de casca- lho/areia/antracito (carvão mineral). Considerações finais A química dos colóides está bastante relacionada com o dia-a-dia do cidadão e os sistemas coloidais tanto são encontrados na natureza, nos reinos mineral, vegetal e animal, como podem ser sintetizados para o bem-estar do homem na forma de bens de consumo e para processos industriais que propiciam melhores condições de vida. O estudo dos colóides também pode aju- dar a evitar a formação desses sistemas na natureza, quando poluem o ar (fumaça), a água (esgoto doméstico e industrial) e os solos (resíduos sólidos). Apesar de a química dos colóides ter respostas para muitas dessas questões ambientais, é a participação dos cida- dãos bem informados nos diversos as- pectos da vida social que poderá asse- gurar uma melhor qualidade de vida para todos.
2. Na prática, a maioria dos colóides obtidos pelo homem é polidispersa. Os sistemas com partículas de um mesmo tamanho são monodispersos. As macromolé- culas de proteínas sintetizadas biolo- gicamente têm todas um mesmo ta- manho e massa molecular, por isso dão origem a colóides monodispersos. Diversos pesquisadores obtiveram colóides monodispersos de polímeros sintéticos, de metais, de óxidos metá- licos e de cloreto de prata.
3. Thomas Graham (1805-1869), escocês de Glasgow, químico contra a vontade do pai e por isso deserdado, sustentou seus estudos escrevendo e ensinando química no Andersonian College (atual Royal College of Science and Technology) em Glasgow (1830- 1837). Lecionou depois na Universi- dade de Londres (1837-1869) e tornou- se posteriormente chefe da casa da moeda britânica (1854-1869).
3.1. Tabela 1: Classificação dos colóides de acordo com as fases dispersa e de dispersão. Colóide Fase dispersa Fase de dispersão Exemplo Aerossol líquido Líquido Gás Neblina, desodorante Aerossol sólido Sólido Gás Fumaça, poeira Espuma Gás Líquido Espuma de sabão e de combate a incêndio Espuma sólida Gás Sólido Isopor®, poliuretana Emulsão Líquido Líquido Leite, maionese, manteiga Emulsão sólida Líquido Sólido Margarina, opala, pérola Sol Sólido Líquido Tinta, pasta de dente Sol sólido Sólido Sólido Vidro e plástico pigmentado
4. Sistemas Coloidais Os tipos de colóides da Tabela 1 são descritos a seguir com as respec- tivas aplicações tecnológicas. Sol é um colóide constituído de par- tículas sólidas finamente divididas dis- persas em um meio de dispersão lí- quido. Outras denominações – hidros- sol, organossol ou aerossol – são atri- buídas segundo o meio de dispersão utilizado: água, solvente orgânico ou ar, respectivamente. Quanto à intera- ção entre as moléculas da fase contí- nua e da fase dispersa, os sóis são classificados em liofílicos, que apre- sentam partículas dispersas com maior
5. afinidade com o solvente, são mais estáveis e semelhantes à solução verdadeira, e liofóbicos, cujas partícu- las não atraem fortemente as molécu- las de solvente e coagulam ou preci- pitam facilmente. Essas dispersões coloidais mais concentradas formam sistemas mais viscosos denominados pastas, utilizadas, por exemplo, na fabricação de creme dental. Gel é um colóide no qual a intera- ção do líquido com partículas muito finas induz o aumento da viscosidade, tornando-se uma massa com partí- culas organizadas no meio de disper- são formando uma rede de partículas enfileiradas como um colar. Esses co- lóides formam uma rede com natureza elástica e gelatinosa, tal como gelatina ou geléia de frutas, ou como um sólido rígido como sílica gel, muito usada em embalagens como agente secante. Géis podem contrair e eliminar o sol- vente, processo este denominado de sinérise. Espuma é um sistema coloidal constituído de bolhas de gás muito pequenas dispersas em um meio lí- quido, como no caso da espuma de sabão, ou em um meio sólido, como a espuma de poli(estireno) conhecida como isopor®. As bolhas podem coalescer, isto é, colidirem umas com as outras, e do encontro de duas for- mar uma bolha maior. Esse processo de coalescência causa a quebra da espuma, o que determina a instabili- dade do sistema coloidal. É por isso que as espumas de combate a incên- dio são feitas com bolhas de gás car- bônico provenientes de carbonato de sódio e sulfato de alumínio e estabili- zadas com proteínas (sangue seco, gomas) ou mais recentemente subs- tâncias tensoativas, conhecidas como detergentes, que previnem a coales- cência (Figueiredo et al., 1999; Ferreira, 1999). As proteínas são bons estabilizantes de espumas em alimen- tos, tais como clara de ovo batida em neve, marshmallow e creme chantili. Por outro lado, espumas podem ser indesejáveis; por exemplo, os efluentes de matadouros não-tratados adequa- damente contêm grande quantidade de proteínas (sangue, tecidos animais) que, se despejados nos rios, podem misturar-se com água contendo deter- gentes e formar espuma devido à correnteza, causando transtornos am- bientais. Há alguns anos, em Bom Je- sus de Pirapora (SP), a espuma muito estável formada cobria a ponte sobre o rio Tietê. No entanto, espumas po- dem ser quebradas pela adição de álcoois ou de formulações à base de óleo de silicone. Detergentes são substâncias sin- téticas com propriedades tensoativas, isto é alteram a tensão interfacial quando dissolvidas em um solvente. A tensão interfacial está relacionada com o tra- balho necessário para manter as molé- culas de uma fase na superfície ou inter- face, permitindo, por exemplo, que a libélula pouse sobre a superfície da água sem romper a película de água da super- fície. Também denominados surfactan- tes (do inglês surface active agents = surfactants), detergentes não são obti- dos da saponificação de óleo e gordura, tal como é o sabão. As moléculas associam-se em solução, acima de uma determinada concentração crítica para cada detergente; por isso são também conhecidos como colóides de associa- ção. Da associação das moléculas de detergente resultam as micelas, agre- gados moleculares na faixa de tamanho dos colóides. Usados principalmente para limpeza na cozinha e para lavar roupas, os detergentes são aplicados também em meio orgânico em óleos
