QUIMICAMENTE REAGINDO EMOCIONALMENTE VIVENCIANDO: julho 2019

Pesquisa coloides
Colóides são misturas heterogêneas de pelo menos duas fases diferentes, com a matéria de uma das fases na forma finamente dividida (sólido, líquido ou gás), denominada fase dispersa, misturada com a fase contínua (sólido, líquido ou gás), denominada meio de dispersão. A ciência dos colóides está relacionada com o estudo dos sistemas nos quais pelo menos um dos componentes da mistura apresenta uma dimensão no intervalo de 1 a 1000 nanometros (1 nm = 10-9 m). Soluções de macromoléculas são misturas homogêneas e também são consideradas colóides porque a dimensão das macromoléculas está no intervalo de tamanho coloidal e, como tal, apresentam as propriedades características dos colóides. Os sistemas coloidais vêm sendo utilizados pelas civilizações desde os primórdios da humanidade. Os povos utilizaram géis de produtos naturais como alimento, dispersões de argilas para fabricação de utensílios de cerâmica e dispersões coloidais de pigmentos para decorar as paredes das cavernas com motivos de animais e de caça.

Graham, em 1861, introduziu os termos colóide e diáliseem um estudo sobre a difusão da matéria nos estados gasoso e líquido. O termo colóide, do grego, significa cola e na época referiuse às soluções de goma arábica, substância sem estrutura definida e de natureza viscosa hoje conhecida como macromolécula. A goma arábica (colóide) difundia mais lentamente que soluções de sais(cristalóide). Diálise é o processo de separação através do qual moléculas menores atravessam uma membrana semipermeável enquanto as moléculas maiores ou partículas coloidais são retidas pela mesma membrana.

Sistemas coloidais estão presentes no cotidiano desde as primeiras horas do dia, na higiene pessoal — sabonete, xampu, pasta de dente e espuma ou creme de barbear —, maquiagem, — cosméticos —, e no café da manhã, — leite, café, manteiga, cremes vegetais e geléias de frutas. No caminho para o trabalho podemos enfrentar neblina, poluição do ar ou ainda apreciar a cor azul do céu, parcialmente explicada pelo espalhamento Rayleigh da luz do Sol ao entrar na atmosfera contendo moléculas e partículas de poeira cósmica atraídas pela Terra (Walker, 1989). No almoço, temperos, cremes e maionese para saladas. No entardecer, ao saborear cerveja, refrigerante ou sorvete estamos ingerindo colóides. Os colóides ainda estão presentes em diversos processos de produção de bens de consumo, incluindo o da água potável, os processos de separação nas indústrias, de biotecnologia e de ambiente. São também muito importantes os colóides biológicos, tais como o sangue, o humor vítreo e o cristalino (Licínio e Delaye, 1987).

Propriedades dos coloides
Os princípios relacionados com os diferentes sistemascoloidais da Tabela 1 baseiam-se em propriedades comuns a todos os colóides: tamanho e elevada relação área/volume de partículas (Shaw, 1975). As partículas dispersas podem ter tamanhos diferentes e por isso o sistema coloidal é denominado polidisperso. Na prática, a maioria dos colóides obtidos pelo homem é polidispersa. Os sistemas com partículas de um mesmo tamanho são monodispersos. As macromoléculas de proteínas sintetizadas biologicamente têm todas um mesmo tamanho e massa molecular, por isso dão origem a colóides monodispersos. Diversos pesquisadores obtiveram colóides monodispersos de polímeros sintéticos, de metais, de óxidos metálicos e de cloreto de prata.

Como a área de superfície da fase dispersa é elevada devido ao pequeno tamanho das partículas, as propriedades da interface entre as duas fases — dispersa e de dispersão — determinam o comportamento dos diferentes sistemas coloidais. Em soluções verdadeiras de macromoléculas ou em dispersões coloidais de partículas finas, o solvente pode ser retido pela configuração da cadeia macromolecular ou das partículas. Quando todo o solvente é imobilizado nesse processo, o colóide enrijece e é chamado de gel.

As diferentes interações entre as fases dispersa (partículas) e a de dispersão (contínua) constituem um dos pontos críticos do comportamento e da estabilidade dos colóides. As propriedades físicas e químicas de ambas as fases controlam essas interações. Tais interações da superfície incluem as coulombianas de repulsão eletrostática, as de atração de van der Waals, as de repulsão estérica e as de solvatação. Forças hidrodinâmicas (difusão) também atuam no sistema de multipartículas dispersas simultaneamente às interações de superfície. Portanto, esses sistemas de partículas coloidais precisam de um modelo sistematizado para explicar a influência das interações na estabilidade cinética e termodinâmica do colóide. Por exemplo, a produção de pó cerâmico ou de látex de polímero com partículas uniformes de igual tamanho requer o conhecimento idealizado para prever a reprodução das propriedades dos respectivos sistemas coloidais.

Esse modelo do sistema coloidal pressupõe muitos equilíbrios químicos nas fases, ocorrendo processos dependentes do tempo e que resultam na agregação de partículas de uma dispersão sólido-líquido ou na coalescência de gotas de uma emulsão. Essas unidades cinéticas (partículas/gotas) podem permanecer estáveis e constantes com o tempo devido à afinidade entre a superfície da partícula e o solvente. Na ciência dos colóides, o sistema é classicamente denominado colóide liofílico (do grego lyein = solvente + philein = gostar de). No entanto, se as unidades cinéticas não permanecerem estáveis com o tempo devido às interações entre elas e vierem a agregar-se, formarão unidades maiores que se sedimentam sob a ação do campo gravitacional, separando assim a fase dispersa da contínua. Esse sistema é também classicamente conhecido como colóide liofóbico (repulsão ao solvente — phobos = repelir). Assim, existem colóides estáveis por muitos anos, enquanto em outros as fases constituintes separam-se em pouco tempo. Por exemplo, os sóis de ouro obtidos por Michael Faraday em 1864 permanecem estáveis até hoje e estão expostos na Royal Society of Chemistry em Londres. Já a poeira levantada pelo trânsito assenta rapidamente.

As dispersões coloidais aquosas são também sensíveis à presença de eletrólitos e de polieletrólitos (polímeros carregados de alta massa molecular). As partículas coloidais podem agregarse irreversivelmente na presença de eletrólitos e resultar em agregados grandes e compactos (coágulos) por um processo denominado coagulação, enquanto na presença de polieletrólitos pode haver a formação de agregados menos densos (flóculos), os quais podem ser facilmente rompidos e redispersos por agitação vigorosa (cisalhamento). A coagulação do leite, por exemplo, resulta da adição de vinagre (eletrólito) e a eliminação de resíduos da água de piscina por sulfato de alumínio (forma polieletrólito na água) é feita após a floculação.