Coloides

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS QUÍMICA LICENCIATURA QUÍMICA EXPERIMENTAL II PROFESSOR DR. JOSÉ DANIEL R. DE CAMPOS Aula 12 - Coloides Acadêmicos: Achiles Ferreira Caio César Érica Lima Lana Layane Regina Vargas Tânia Ferreira Anápolis, novembro de 2010 1. Introdução Definimos de forma geral uma solução como uma mistura homogenia de duas ou mais substancias em uma única fase. A isso devemos adicionar que em uma solução verdadeira, nenhuma decantação de soluto deve ser observada, e as partículas de soluto devem estar na formas de íons ou de moléculas relativamente pequenas. Assim, o açúcar e o NaCl formam soluções verdadeiramente em água. Você também está familiarizado com suspensões. Assim, por exemplo, se um punhado de área fina e água forem colocados em um béquer e agitados vigorosamente, as partículas de areias ainda serão visíveis e decantaram gradualmente para o fundo do béquer. As dispersões coloidais, chamadas também de coloides, representam o estado intermediário entre uma solução e uma suspensão. Sabemos agora que é possível cristalizar algumas substanciam coloidais, embora com dificuldade, portanto não há realmente nenhuma divisória definida entre essas classes baseadas nessas propriedades. Os coloides, entretanto, têm duas características que os distinguem: primeira, eles têm geralmente massas molares elevadas; isso é verdadeiro pra proteínas como a hemoglobina, que tem massas molares na casa dos milhares; segundo as partículas dos colides são relativamente grande (digamos 1000 nm de diâmetro). Como consequência, elas exibem o efeito Tyndall; espalham luz visível quando dispersados em um solvente, fazendo a mistura parecer turva, mesmo que as partículas coloidais, sejam grandes, não são tão grandes de modo a decantarem. Graham também chamou sol à dispersão de uma substancia sólida em um meio fluido, e gel a dispersão que apresenta uma estrutura que impede que seja móvel. A gelatina é um sol quando o solido é inicialmente misturado com água fervente, mas torna-se um gel quando refrigerado. Outros exemplos de géis são os precipitados gelatinosos de Al (OH)3, Fe (OH)3 e Cu (OH)2. As dispersões coloidais consistem em partículas finamente divididas que, como consequência, tem área superficial muito elevada. Por exemplo, se você tivesse um milionésimo de mol de partículas coloidais, cada uma sendo uma esfera de diâmetro de 200 nm, a área superficial total das partículas estaria na ordem de 200 milhões de cm2, o que equivale a diversos campos de futebol. Não é surpreendente, portanto, que muitas das propriedades dos colides dependam das propriedades das superfícies. Os coloides incluem muitos dos alimentos que você consome e os materiais ao seu redor, entre eles a gelatina, o leite, a neblina e o isopor. Logo abaixo se encontra uma tabela com os tipos de coloides e exemplos deles no nosso dia-a-dia. [1] Tabela 1 – Tipos de Coloides Tipo Meio Dispersante Fase Dispersa Aerossol Gás Líquido Aerossol Gás Sólido Espuma Espuma Emulsão Gel Sol Sol Sólido Líquido Sólido Líquido Sólido Líquido Sólido Gás Gás Líquido Líquido Sólido Sólido Exemplo Neblina, nuvens Fumaça, vírus transportados por via aérea, escapamento de automóveis Creme de Barbear, Chantili Isopor, Marchimelo Maionese, leite, cremes faciais Geléia, gelatina, queijo, manteiga Ouro em água, leite de magnésia, lama Leite vitrificado, ligas (por exemplo, aço ou bronze) Os coloides em água podem ser classificados como hidrofílicos ou hidrofóbicos, dependendo da energia das interações moleculares entre a substância suspensa e a água. As suspensões de gordura na água (como o leite) e água na gordura (como a maionese as loções para as mãos) são coloides hidrofóbicos, porque as moléculas de gordura têm pouca atração pelas moléculas de água. Outro exemplo são os géis e pudins. Aglomerados de metais podem formar suspensões coloidais. Aglomerados de cobre, prata e outro em vidro são responsáveis por algumas das cores vividas dos vitrais das catedrais medievais. Até mesmo suspensões de aglomerados de metais são conhecidas. A cor do coloide metálico depende do tamanho das partículas. Quanto menor for à partícula, menor será a frequência da luz absorvida. Os coloides são suspensões de partículas muito pequenas para serem vistas com um microscópio óptico, mas suficientemente grande para espelharem a luz. [2] 2. Objetivos Preparar, em laboratório, soluções coloidais. Verificar algumas de suas propriedades. 3. Materiais e Reagentes 3.1. Materiais Utilizados • Bastão de Vidro • Béquer de 100 mL • Chapa de aquecimento • Conta Gotas • Estante para tubos de ensaio • Pipeta graduada de 5 mL 3.2. Reagentes • Água destilada • Solução 20% de Cloreto Férrico • Solução 0,5 M de Cloreto de Sódio • Solução 3% de Al2(SO4)3 • Solução Saturada de NaCl • Solução 2 M de HCl • Solução de Na4SiO4 4. Procedimento Experimental Preparação de uma dispersão coloidal de hidróxido férrico pela hidrólise do cloreto férrico. • Foram colocados 50 mL de água em um béquer com capacidade volumétrica de 100mL. • O béquer foi colocado sobre o agitador/aquecedor magnético até a ebulição. • Ao retirar o béquer do agitador/aquecedor magnético, foi adicionado em pequenas porções com agitação, 30 gotas de solução a 20% de FeCl3. • A solução foi aquecida novamente por 2-3 minutos. • Foi observada a coloração do SOL do hidróxido férrico formado. • O conteúdo foi reservado para testes posteriores. Coagulação do SOL de hidróxido férrico por eletrólitos • Foram numerados 3 tubos de ensaio. • Foram colocados 3 mL da dispersão coloidal preparada anteriormente em cada tubo. • Ao primeiro tubo, foram adicionadas 5 gotas de solução 0,5 M de NaCl. • Ao segundo tubo, foram adicionadas 5 gotas de solução 3% de Al2(SO4)3. • Ao terceiro tubo, foi adicionada uma solução saturada de NaCl até desaparecer a turvação. Formação do GEL de Acido Sílico • Foram colocadas 7 gotas de HCl 2 M em um tubo de ensaio • Adicionou-se, com agitação constante, 15 gotas de solução de Na4SiO4. • Foi observada a formação do SOL de acido sílico e a sua gradativa coagulação. 5. Resultados e Discussão I – Preparação de uma dispersão coloidal de hidróxido férrico pela hidrólise do cloreto férrico Aqueceu-se 50 mL de água destilada em um béquer de 100 mL até a ebulição. Adicionou-se com agitação 30 gotas de solução a 20% de FeCl 3 e aqueceu-se novamente por 3 minutos. A solução resultante apresentou uma coloração vermelho sangue. A reação do processo é: FeCl3 + 3 H2O → Fe (OH)3 + 3 HCl A dispersão coloidal de hidróxido férrico parecia uma solução homogênea, porém haviam partículas pequenas dispersas no solvente (nesse caso a água). Não há decantação da solução pois as partículas não se agregam por terem cargas elétricas de mesmo sinal. II – Coagulação do SOL de hidróxido férrico por eletrólitos Em três tubos de ensaio colocou-se 3 mL da dispersão coloidal preparada no processo I. Ao primeiro tubo adicionou-se 5 gotas de solução 0,5 M de NaCl. Ao segundo, 5 gotas de solução a 3% de Al2(SO4)3 e ao terceiro adicionaram-se solução saturada de NaCl até que a turvação desaparecesse. Tubo Observações 1 Não se percebeu nenhuma alteração com a adição de solução de 0,5 M de NaCl. 2 Após a adição de solução a 3% de Al2(SO4)3 houve sedimentação, coagulação e decantação das partículas 3 Após a adição de várias gotas de solução saturada de NaCl houve sedimentação, coagulação e decantação das partículas. Após a adição de 5 gotas de solução 0,5 M de NaCl no primeiro tubo a dispersão de hidróxido férrico parecia sem nenhuma alteração isto porque a concentração de íons monovalentes Na+ não foi suficiente para promover a coagulação da dispersão coloidal de hidróxido férrico. No segundo tubo houve separação entre a fase dispersa e a fase contínua da dispersão coloidal. Isso deve-se à adição de íons trivalentes de carga positiva que provocaram a coagulação das partículas. III – Formação do GEL de Ácido Sílico Em um tubo de ensaio, adicionou-se 7 gotas de HCl 2 M e, com agitação constante, 15 gotas de solução de Na4SiO4. Após alguns segundos, observouse a formação de um gel incolor e consistente, cuja reação química é: Na4SiO4 + 4 HCl → Si (OH)4 + 4 NaCl Devido a alta concentração de íons monovalentes, a adição da solução saturada de NaCl provocou a turvação da solução coloidal significando que as cargas negativas foram neutralizadas. Esse processo poderia ser utilizado para o tratamento de água, as cargas elétricas seria neutralizadas e a água ficaria limpa, porém seria necessário adicionar uma grande quantidade de solução e, neste caso, a água ficaria salgada. 6. Conclusão Concluiu-se com este experimento que a coagulação das partículas em um solução coloidal é um procedimento importante para a remoção de impurezas em soluções. É um processo muito utilizado em estações de tratamento de água onde as condições de coagulação a serem empregadas podem ser previstas em escala de laboratório utilizando-se equipamentos conhecidos. Com a aula, concluiu-se também que o gel é um material gelatinoso formado por uma dispersão coloidal. As partículas do coloide se entrelaçam e a parte fluida da solução fica presa entre estas partículas. 7. Referencias Bibliográficas 1- KOTZ, John C. Química geral e reações químicas, vol.1/John C. Kotz, Paul M. Treichel, Gagriela C. Weaver; tradução técnica Fávio Maron Vichi; tradução Solange Aparecida Visconde. – São Paulo: Cengage Learning, 2009, pag. 601603. 2- ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente/Peter Atkins,Loretta Jones;tradução Ricardo Bicca de Alencasto – 3. Ed. – Porto Alegre: Bookman, 2006, pag. 687-689.