Colóides

Teoria Completa

O que a fumaça e a maionese tem em comum?

As duas são um tipo especial de misturas: os colóides! Mas porque eles são separados das misturas em geral? A principal diferença é o tamanho das partículas que formam os colóides: de 1 nm a 1 μ m de diâmetro.

Esse tamanho é tão importante porque as partículas que compõem os colóides são maiores que a maior parte das moléculas, mas muito pequenas para serem vistas em microscópio. Ou seja: mesmo que a mistura seja heterogênea, o colóide vai ter sempre um aspecto homogêneo.

Por isso, dizemos que os colóides estão entre as soluções (misturas homogêneas que falaremos mais tarde) e as misturas heterogêneas.

Efeito Tyndall

Outra consequência do tamanho das partículas dos colóides é que elas conseguem desviar a luz, isso é, a gente consegue enxergar um feixe de luz passando por uma suspensão coloidal.

Se liga nessa imagem:

A solução 1 é água + sal, e a 2 é água + shampoo, que forma um coloide. No frasco 2, a gente consegue ver a luz passando pela solução! Esse efeito é o responsável por vermos a luz do farol de um carro em uma estrada com nevoeiro ou poeira, por exemplo.

Movimento browniano

É outra característica dos colóides. O movimento browniano nada mais é do que o movimento que as partículas em suspensão adquirem ao serem constantemente bombardeadas por moléculas do solvente.

Ou seja, esse movimento mantém as partículas em suspensão em movimento, o que impede que elas precipitem.

Classificação de colóides

Os colóides são classificados à partir da fase de seus componentes. Infelizmente não tem muito macete para saber qual é o que, a gente tem que decorar ☹

A gente lê essa tabela da seguinte forma: um líquido disperso em um gás, por exemplo, é um aerossol. Isso quer dizer que as partículas de 1 nm a 1 μ m de um líquido estão misturadas com moléculas de um gás, formando o aerossol 😊

Maaaas normalmente o mais importante é saber identificar se certa mistura é um colóide ou não, então, se você conseguir, tenta lembrar mais dos exemplos dos colóides do que dos nomes em si!

Colóides hidrofóbicos x hidrofílicos

Eles são classificados entre hidrofóbicos ou hidrofílicos dependendo da interação da substância em suspensão com a água! Se a substância for solúvel em água, o colóide é hidrofílico. Se ela não for, ele é hidrofóbico.

O leite é um exemplo de colóide hidrofóbico, já que ele contém gordura suspensa em água...

A gente pode preparar colóides hidrofóbicos em água usando algumas técnicas para estabilizá-los, como:

  • Adsorção de íons na superfície: quando um colóide tem íons adsorvidos em sua superfície, esses íons interagem com a água e estabilizam o colóide. Ao mesmo tempo, a repulsão das cargas opostas impedem que as partículas de colóide se juntem e precipitem.
  • A gente pode também usar um agente estabilizante, chamado emulsificante. Um exemplo é o óleo na água. Quando a gente tem só o óleo + água, temos uma mistura heterogênea, já que o óleo é extremamente hidrofóbico. Porém, quando colocamos umas gotinhas de detergente, a mistura se torna um colóide.
  • Isso porque o detergente (que possui uma parte hidrofílica e uma parte hidrofóbica), vai se ligar tanto à água quanto ao óleo, e vai conseguir que a mistura fique mais homogênea.

    Obs: Existe também a classificação liófilo/liofóbico. Essa classificação serve para determinar se a substância em suspensão é solúvel ou não em gordura, isso é, se ela é ou não apolar. Se ela não for, o colóide é liofóbico e se a substância em suspensão for solúvel em gordura, o colóide é liófilo.

    A maionese é um exemplo de colóide liofóbico, já que é formada por gotas de água em gordura. Para criar esse tipo de suspensão coloidal, é preciso usar um agente estabilizante também!

    E como a gente separa as partículas coloidais de uma solução?

    Em alguns processos, como na remoção de fumaça das chaminés ou na remoção da nata no leite, precisamos separar os colóides.

    Como as partículas coloidais são pequenas, não conseguimos separá-las por filtração. Assim, precisamos que elas coagulem – formem aglomerados de partículas maiores – para que a filtração se torne possível!

    Temos duas opções mais comuns para coagular um colóide: ou a gente aquece, ou a gente neutraliza as cargas superficiais das partículas suspensas.

  • O aquecimento funciona porque a gente aumenta o movimento das partículas e, consequentemente, o número de colisões. As partículas colidem e grudam umas nas outras, aumentando de tamanho. Um exemplo é a remoção da nata no leite (que acontece quando a gente o ferve).
  • Um eletrólito vai reagir com as cargas superficiais das partículas coloidais, e as cargas superficiais iguais que se repelem e impedem que as moléculas se juntem serão neutralizadas. Um exemplo é o desague de um rio no mar: a argila suspensa no rio é depositada quando ela se mistura com os eletrólitos da água salgada!
  • Ainda nessa ideia de desfazer o efeito das cargas superficiais das partículas, podemos usar também uma membrana semipermeável que só permite a passagem de íons. Assim, os íons passam mas as partículas (sem íons na superfície) ficam retidas e precipitam.

Bastante informação nova, né? Vamos praticar? 😊

Expandir

Exercício Resolvido #1

BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005, Exercício 13.65

a) Por que não existe colóide onde tanto a substância dispersa quanto a substância dispersante são gases?

b) Michael Faraday primeiro preparou colóides vermelhos rubis de partículas de ouro em água que eram estáveis por períodos indefinidos. A olho nu esses colóides coloridos brilhantes não são distinguidos das soluções. Como você determinaria se determinada preparação colorida é uma solução ou um colóide?

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Passo 1

a) Colóides são formados por partículas de tamanhos específicos em suspensão que, apesar de terem o aspecto de mistura homogênea, são misturas heterogêneas.

No estado gasoso, as partículas estão mais afastadas umas das outras e, por isso, as forças intermoleculares atrativas são pequenas. Não há muito uma dissolução, e a mistura é sempre homogênea, pois o gás ocupa todo o volume possível e não conseguimos distinguir duas fases.

Passo 2

b) A gente pode usar o efeito Tyndall! Passando um feixe de luz na preparação, podemos perceber se ela é uma solução ou um colóide: se ela desviar a luz, ela é um colóide.

Isso quer dizer que, ao passarmos o feixe de luz na solução, conseguimos ver a luz atravessá-la, como na imagem abaixo:

Onde a mistura amarela é uma solução e a vermelha, um colóide.

Resposta

Exercício Resolvido #2

BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005, Exercício 13.67

Indique se cada um dos seguintes itens é um colóide hidrofílico ou um hidrofóbico:

a) nata em leite homogeneizado;

b) hemoglobina no sangue;

c) óleo vegetal em molho de salada.

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Passo 1

a) A nata no leite é um colóide hidrofóbico pois a nata é justamente a gordura do leite (que é uma solução aquosa).

Passo 2

b) A hemoglobina é uma proteína que se liga bem com a água porque seus centros hidrofóbicos são todos voltados para dentro da proteína. Ou seja, quase todos os seus centros hidrofílicos são voltados para fora e a suspensão é hidrofílica.

Passo 3

c) Essa é um pouco mais fácil, já que a própria questão diz que é um óleo! Como todo óleo (apolar), a partícula em suspensão vai ser hidrofóbica 😊

Resposta

Exercício Resolvido #3

BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005, Exercício 13.70

Explique como:

a) um sabão como estearato de sódio estabiliza uma dispersão coloidal de gotas de óleo em água;

b) o leite coalha com a adição de um ácido.

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Passo 1

a) O sabão é composto por uma parte polar e outra apolar. A parte polar consegue se ligar com a água, enquanto a parte apolar se liga com o óleo. Por isso, os sabões conseguem estabilizar uma dispersão coloidal óleo-água, já que eles se ligam aos dois (que são imiscíveis) e estabilizam a partícula coloidal em suspensão.

Passo 2

b) O leite é uma solução hidrofóbica, já é formada de nata (a gordura do leite) suspensa em água. Essa suspensão é estabilizada por íons na superfície das partículas de gordura, que ajudam a estabilizar o colóide.

Quando adicionamos um ácido, temos íons que vão ser liberados na solução aquosa e vão neutralizar esses íons na superfície que servem para estabilizar os colóides. Assim, as moléculas coloidais vão se juntar (pois não vão ter mais a repulsão eletrostática de íons de mesma carga na sua superfície) e se separar do dispersante.

Resposta

Exercício Resolvido #4

BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005, Exercício 13.69

Qual fator mais comumente previne uma partícula coloidal de coalescer em agregados maiores? Como os colóides podem ser coagulados?

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Passo 1

Normalmente, o que impede que as partículas se juntem são os íons presentes nas superfícies das partículas, que se repelem eletrostaticamente. Se a gente adiciona eletrólitos nessa solução (bases, ácidos, sais, etc), neutralizamos as cargas na superfície das partículas e evitamos a repulsão de cargas de sinais iguais. Assim, as partículas vão conseguir se juntar e coagular.

Além disso, alguns colóides podem ser coagulados por aquecimento, já que o aquecimento aumenta a agitação das partículas e, consequentemente, a chance delas se esbarrarem e se juntarem.

Resposta

Exercício Resolvido #5

Lista de exercícios ITA-SP

Durante a utilização de um extintor de incêndio de dióxido de carbono, verifica-se a formação de um aerossol esbranquiçado e também que a temperatura do gás ejetado é considevalmente menor do que a temperatura ambiente.

Considerando que o dióxido de carbono seja puro, assinale a opção que indica a(s) substância(s) que torna(m) o aerossol visível a olho nu.

a) Água no estado líquido.

b) Dióxido de carbono no estado líquido.

C) Dióxido de carbono no estado gasoso.

d) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado líquido.

e) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado gasoso.

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Passo 1

Um aerossol é sempre formado ou por uma suspensão de partículas sólidas em gás, ou uma suspensão de partículas líquidas em gás. As substâncias que tornam o aerossol visível a olho nu são justamente as partículas dispersas no gás (que, nesse caso, é o C O 2 ) , pois são elas que garantem que essa mistura seja um colóide.

Mesmo que a gente não conheça os componentes do extintor de incêndio, todas as outras opções além da letra A falam do meio da dispersão, e não das partículas. Por isso, a resposta certa é a letra A.

Resposta

Letra A

Exercício Resolvido #6

Lista de exercícios UnB-DF.

Julgue os itens a seguir.

(01) Se a luz do farol de uma embarcação que navega pelo oceano no período noturno atravessa um aerossol marinho, haverá a possibilidade de se observar o efeito óptico de dispersão da luz pelas partículas que compõem o referido aerossol, denominado efeito Tyndall.

(02) Os colóides do solo, materiais constituídos por uma fase sólida, podem ser classificados, quando vistos a olho nu, como materiais homogêneos e são capazes de provocar o efeito Tyndall.

(03) Do ponto de vista químico, o sangue pode ser corretamente classificado como uma solução.

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Passo 1

(01) Essa opção está correta pois, ao atravessar um aerossol marinho, a luz estará atravessando um colóide, que tem como propriedade o efeito Tyndall. O efeito Tyndall é justamente o que está descrito na questão: as partículas desviam a luz e a gente consegue ver a luz atravessando uma dispersão coloidal.

Passo 2

(02) Essa também está correta, porque está citando propriedades de todos os colóides (não só dos constituídos por uma fase sólida): o efeito Tyndall e a aparência de mistura homogênea, já que o tamanho das partículas é muito pequeno para que a gente as veja em solução.

Passo 3

(03) Falso! O sangue contém diversas macromoléculas que são classificadas como partículas coloidais devido a seus tamanhos. Assim, o sangue é um colóide, e não uma solução.

Resposta

a) Verdadeira

b) Verdadeira

c) Falsa.

Exercício Resolvido #7

Lista de exercícios PEQ

Os cremes cosméticos são constituídos de uma emulsão base na qual são incorporadas outras substâncias (ingredientes ativos) para as mais diversas finalidades. A fase dispersante da emulsão base deve ser adequada ao tipo de pele do consumidor, à sua idade e ao clima onde o cosmético será utilizado.

Por exemplo, em países de clima úmido e quente como o nosso são mais adequadas as emulsões do tipo óleo em água (O/A), nas quais o disperso, que se encontra em menor quantidade, é o óleo e o dispersante (maior quantidade) é a água, como ocorre, por exemplo, nas loções hidratantes.

Já em países de clima seco e frio são mais adequadas as emulsões do tipo água em óleo (A/O), nas quais o disperso, que se encontra em menor quantidade, é a água e o dispersante (maior quantidade) é o óleo, como ocorre, por exemplo, nos cremes mais consistentes. A esse respeito, responda:

a) Explique o que significam os termos liófilo ou hidrófilo e liófobo ou hidrófobo.

b) Como os termos do item anterior podem ser aplicados às emulsões coloidais A/O e O/A?

c) Qual o papel da camada de solvatação?

d) Como a camada de solvatação se forma em dispersões coloidais liófilas e liófobas?

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Passo 1

a) O sufixo -filo serve para designar quem tem afinidade com, e o -fobo, quem tem fobia. No caso da química, os liófilos são substâncias que tem afinidade com a gordura, isso é, que se ligam bem a um solvente apolar (e são, portanto, apolares). Já hidrófilos são substâncias que se ligam bem com a água (polares).

Liófobos são sustâncias que não tem nenhuma afinidade com a gordura, não se ligam bem com solventes apolares. E hidrófobos não se ligam bem com a água!

Normalmente, a gente pode dizer que uma substância liófila vai ser hidrofóbica e uma liófoba vai ser hidrofílica 😊

Nos colóides, a gente sempre classifica uma dispersão coloidal à partir da partícula em solução!

Passo 2

b) Emulsões A/O: liófobas, já que o solvente é a gordura e a partícula em suspensão é a água. Emulsões O/A: hidrófobas, pois a partícula em suspensão é o óleo.

Passo 3

c) Como essas substâncias não interagem entre si, precisamos muitas vezes ou de um agente estabilizador ou de íons nas superfícies das partículas em suspensão, que vão fazer essa ligação partícula dispersa – dispersante.

Ou seja, a camada de solvatação (que se encontra na superfície), serve para tornar a dispersão coloidal estável.

Passo 4

d) Nas dispersões liófilas, o próprio dispersante faz esse papel, já que as partículas se ligam naturalmente ao óleo.

Nas dispersões liófobas, determinada substância é acrescentada para atuar como agente emulsionante, como sabões e detergentes, que se ligam tanto à molécula liófoba quanto ao óleo do dispersante.

Resposta

Exercício Resolvido #8

Lista de exercícios PEQ

a) Explique o Efeito Tyndall e exemplifique

b) Explique o movimento browniano e exemplifique.

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Passo 1

a) O Efeito Tyndall é, na verdade, um efeito óptico de espalhamento ou dispersão da luz, provocado pelas partículas de uma dispersão coloidal. O efeito Tyndall é o que torna possível, por exemplo, observar as partículas de poeira suspensas no ar através de uma réstia de luz, ou, ainda, observar as gotículas de água que formam a neblina através do farol do carro.

Por causa do efeito Tyndall, a gente consegue enxergar um feixe de luz passando por uma dispersão coloidal (frasco 2), coisa que não é possível em uma solução (frasco 1).

Passo 2

b) O movimento browniano é o movimento aleatório de partículas macroscópicas num fluido como consequência dos choques das moléculas do fluido nas partículas. Também pode ser observado quando luz é incidida em lugares muito secos, onde macropartículas "flutuam" em movimentos aleatórios. (Vulgarmente confunde-se com poeira).

Na primeira imagem, grão de pólen (esfera preta) se movendo graças ao choque das moléculas de água (esferas em cinza). Na segunda, comportamento de uma molécula de água ampliada, descrevendo um movimento browniano.

Resposta

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