Propriedades dos tensoativos Solubilidade, Temperatura de Krafft e Ponto de Névoa

Por Ricardo Pedro

Especialista de pesquisa e desenvolvimento, que a elabora artigos técnicos e cursos em cosméticos e saneantes para a revista H&C

A natureza das moléculas tensoativas, possuindo tanto um grupo hidrofílico como um grupo hidrofóbico, é responsável por sua tendência de concentração em interfaces e, conseqüentemente, de redução da energia livre do sistema no qual estão presentes. A redução da energia livre do sistema é fundamental para a “facilidade” de dado processo ocorrer.
O mecanismo primordial da redução de energia livre em muitos casos é a adsorção nas várias interfaces. Entretanto, quando todas as interfaces disponíveis estão saturadas, a redução da energia livre pode continuar por meio de outros mecanismos, conforme ilustrado na Figura 1. Uma manifestação física do fenômeno é a cristalização ou precipitação do soluto da solução, ou seja, separação de fases, algo que normalmente inviabiliza a aplicação do tensoativo em muitos casos. Uma outra alternativa é a formação de agregados moleculares ou micelas que permanecem em “solução” como espécies dispersas, termodinamicamente estáveis, com propriedades distintas da solução monomérica. O “equilíbrio” entre estes fenômenos se relaciona diretamente com a solubilidade total do tensoativo e, portanto, sua aplicabilidade.

Enquanto muitos tensoativos têm uma apreciável solubilidade em água, tal característica pode mudar significativamente com mudanças no comprimento da cadeia hidrofóbica, com a natureza do grupo hidrofílico, com a valência do contra-íon e com o ”ambiente” da solução. Para muitas substâncias iônicas, por exemplo, tem-se verificado que a solubilidade do material em água aumenta como o aumento da temperatura. Este efeito é resultante das características físicas da fase sólida, ou melhor, da energia do retículo cristalino e do calor de hidratação do material que está sendo dissolvido. No caso de tensoativos iônicos, é freqüentemente observado que a solubilidade do material sofre um aumento brusco e descontínuo a uma determinada temperatura, comumente referida como temperatura de Krafft, TK. Abaixo desta temperatura a solubilidade do tensoativo é determinada pela energia cristalina e calor de hidratação do sistema. A concentração das espécies monoméricas em solução é limitada a um valor de equilíbrio determinado por tais propriedades. Acima da temperatura de Krafft a solubilidade do monômero aumenta até o ponto no qual tem-se o início do processo de micelização (ou formação de micelas) e as espécies agregadas passam a ser a forma termodinamicamente favorecida.
A micela pode ser vista como um arranjo estruturalmente semelhante a um cristal sólido ou hidrato cristalino, de maneira que a mudança de energia quando se passa do cristal para a micela é menor que a mudança para as espécies monoméricas em solução. Termodinamicamente, então, a formação de micelas favorece um incremento na solubilidade. A concentração dos tensoativos na forma monomérica pode aumentar ou decrescer muito gradualmente em concentrações mais altas e temperatura constante, mas as micelas são as formas predominantes do tensoativo acima de uma concentração crítica de tensoativo. A solubilidade total do tensoativo (e sua aplicabilidade) depende, então, não somente da solubilidade do material monomérico, mas também da “solubilidade” das micelas. Uma representação esquemática da relação temperatura/solubilidade de tensoativos iônicos é mostrada na Figura 2.

Os tensoativos não-iônicos não apresentam uma temperatura de Krafft, mas possuem também uma relação de temperatura/solubilidade em água característica, na qual se tornam menos solúveis com o aumento da temperatura (“solubilidade inversa”). Em alguns casos, a separação de fases é observada, produzindo uma névoa em suspensão. A temperatura na qual ocorre este fenômeno é denominada ponto de névoa do tensoativo (PN).
Em resumo, tensoativos iônicos possuem temperatura de Krafft e tensoativos não-iônicos possuem ponto de névoa. A temperatura de Krafft varia em função da natureza dos grupos hidrofílico e hidrofóbico e do caráter das interações iônicas entre o tensoativo e seu contra-íon. O ponto de névoa também depende da estrutura do tensoativo. O conhecimento do ponto de névoa, ou do ponto de Krafft, e sua relação com a estrutura do tensoativo é importante para a definição dos parâmetros de aplicação do mesmo ou, em última instância, para a escolha do tensoativo mais adequado para dada aplicação.

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