UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSADEPARTAMENTO DE QUMICA - BACHARELADO EM QUMICA TECNOLGICAFsico-Qumica Experimental Professora Christiane P. F. Borges - 2012

FORMAO E ESTABILIDADE DE ESPUMAS E EMULSES UTILIZANDO PLANEJAMENTO FATORIAL.Anderson Gomes, Egon Simo Chiquito1-ObjetivosO objetivo dessa prtica a introduo do conceito de planejamento fatorial, o qual muito utilizado para otimizao de experimentos, e tambm os conceitos de sistemas coloidais, principalmente a interao entre lquido e gs para a formao de espumas e emulses.2-Introduo2.1-Colides Um colide uma disperso de partculas pequenas de um material em outro, para que se considere um material um colide necessrio que ele seja menor que 500nm. Geralmente so agregados de numerosos tomos, porm so muito pequenos para serem visto em microscpios e a maioria passa pelos papeis de filtros, mas podem ser observados pelo espalhamento da luz e pela sedimentao.Existem varias tipos de colides eles so classificados pela fase onde esto presentes a seguir ser descrito alguns colides e suas respectivas fases:Sol uma disperso de um slido em um liquido, ou slido num slido, aerossol uma disperso de um liquido em um gs ou de um slido em um gs e emulso que a disperso de um liquido num liquido. Tambm a outra forma de classificao de colides que so os colides lifilos que atraem os solventes e colides lifobos que repelem o solvente, no caso se o solvente for gua o colide pode ser chamado de hidrfilos ou hidrfobo respectivamente.Uma fase coloidal termodinamicamente instvel em relao fase contnua, isso se deve que a energia livre de Gibss negativa, assim uma soluo coloidal instvel termodinamicamente mais no cineticamente, porm pensando na fora de atrao entre duas molculas pode-se pensar que elas posam se atrair e precipitar, porm deve-se levar em considerao a existncia de pelculas protetoras que impedem a interao entre as partculas assim mantendo as dispersas. 2.2-Planejamento Experimental A essncia de um bom planejamento consiste em projetar um experimento de forma que ele seja capaz de fornecer exatamente o tipo de informao que procuramos. Para isso precisamos saber, em primeiro lugar, o que mesmo que estamos procurando. Depois disso necessrio elaborar exatamente um procedimento para seguir a risca com isso no haver falhas na hora do experimento, em seguida com os dados obtidos podem-se construir modelos empricos, porm, construir modelos empricos no basta. Precisamos tambm avaliar se eles so realmente adequados ao sistema que estamos querendo descrever. S ento tem cabimento procurar extrair concluses desses modelos. Um modelo mal ajustado faz parte da fico cientfica, no da cincia. impossvel fazer uma avaliao da qualidade do ajuste de um modelo sem recorrer a alguns conceitos bsicos de estatstica, ou seja no basta apenas realizar os procedimentos adequados, obter bons dados experimentais e no conseguir tratar os dados de forma que o resultado seja mais otimizado. 3-Materiais e mtodosTubos de ensaio, Placas de Petri, Lupa, gua destilada, ter de petrleo, Lauril Sulfato de Sdio, N-butanol, Cloreto de Sdio, NaCl;4-Procedimento Experimental:Primeiramente preparou-se duas solues de Lauril Sulfato de Sdio nas concentraes de 0,001g/ml e 0,002g/ml respectivamente. 4.1-Espumas:Colocou-se em um tubo de ensaio 2ml da soluo de Lauril Sulfato de Sdio na concentrao de 0,001g/ml, tampou-se e agitou-se por 20 segundos. Aps os 20 segundos mediu-se o tamanho da coluna de espuma e repetiu-se a medio a cada 30 segundos at que se obteve uma medida constante. Posteriormente efetuou-se a drenagem em uma placa de Petri e observou-se a espuma.4.2-Emulses:Colocou-se em dois tubos de ensaio 2 ml de gua destilada juntamente com 2 ml de hidrocarboneto (ter de petrleo), tampou-se o primeiro tubo de ensaio e agitou-se durante 30 segundos, aps o encerramento da agitao colocou-se o tubo de ensaio da estante e observou-se. No segundo tudo de ensaio adicionou-se tambm 0,5ml de Lauril Sulfato de Sdio na concentrao de 0,001g/ml, agitou-se tambm por 30 segundos e observou-se a formao da emulso. 4.3-Morfologia de Espumas e Emulses:Pegou-se uma espuma e uma emulso e observou-se com o auxilio de uma lupa a formao, aspecto e estrutura de ambas.4.4-Definio de Fatores:Primeiramente efetuou-se o planejamento fatorial para o procedimento, aps montou-se a matriz de planejamento, os clculos para formao da matriz esto descritos no resultado e discusses.Para cada tubo de ensaio adicionou-se 2ml da soluo de Lauril Sulfato de Sdio respeitando-se os parmetros para cada tubo. Agitou-se cada tubo de ensaio de maneira aleatria durando 20 segundos, calculou-se os efeitos principais e os efeitos de interao e demonstrou-se os resultados. 5-Resultados e Discusses5.1- EspumasColocou-se 2 ml da soluo Lauril Sulfato de Sdio 0,001g/ml, em um tubo de ensaio e agitou-se por aproximadamente 20s, e efetuou a medida instantaneamente da coluna de espuma, e repetiu-se est etapa at que a medida fica-se constante, cujo os dados esto apresentados na tabela 1 abaixo.Tabela 1: Variao de espuma por tempo Tempo (s)205080110140170200

Altura (cm)9,48,88,58,37,67,67,6

Como os valores da tabela 1 pode-se verificar que houve um decrscimo da altura da coluna de espuma num intervalo de tempo de 140s, aps este tempo permaneceu constante. Isso se deve a interao da liquido com o ar presente no tubo de ensaio, quando o tubo agitado a uma maior interao entre liquido e ar ocasionando a espuma, assim quando em repulso, ocorre uma diminuio da interao liquido ar com isso diminu a coluna de espuma.Em seguida foi efetuada a drenagem do liquido presente no tubo de ensaio para uma placa de petri, com isso verificou que a espuma permanece-se no tubo de ensaio j o liquido saio.5.2- Emulses Primeiro tubo de ensaio adicionou-se 2 ml de gua destilada e 2ml de ter de petrleo e observou-se duas fases invisveis, aps a agitao de 30s formou-se uma emulso, que demorou cerca de 4 minutos para se desfazer, isso no deveria ter ocorrido, pois no deveria ter formado uma emulso to prolongada, as duas fazes deveriam ser retomadas rapidamente, provavelmente essa emulso prolongada deve a presena de detergente no tubo de ensaio utilizado.Segundo tubo de ensaio, neste adicionou-se 2 ml de gua destilada, 2ml de ter de petrleo e 0,5 ml de soluo de detergente 0,001g/ml, inicialmente observou a formao de duas fazes invisveis, e aps a agitao de 30s observou-se a formao da emulso muito prolongada, que de fato deveria ter ocorrido. A formao de uma emulso no segundo tubo deve-se ao efeito do detergente interagir simultaneamente com a parte polar da gua e a parte apolar do hidrocarboneto.5.3- Morfologias de Espumas e Emulso Verificou-se a espuma com o auxilio de uma lupa e em seguida verificou-se tambm com o auxilio da lupa a emulso, assim pode-se verificar que as bolhas da espuma so maiores comparadas as da emulso, isso se deve a maior interao de lquido com o ar na formao da espuma, j na emulso ocorre uma menor interao entre o lquido e o ar, ocasionando espumas menores.5.4-Definio de FatoresPrimeiramente fez-se o planejamento fatorial para o procedimento, cujo qual se usou 8 tubos de ensaio que esto previamente demonstrado a seguir: 3 fatores: (Lauril Sulfato de Sdio, Cloreto de Sdio e n-butanol) e 2 nveis: (presena ou ausncia e concentraes de 0,001g/ml ou 0,002g/ml).Portanto2 = 8Em seguida montou-se a matriz de planejamento (Tabela 2).

Tabela 2: Alterao da coluna de espuma com a presena ou no de NaCl e n-butanol e diferentes concentraes de Lauril Sulfato de Sdio.Tubo de ensaio[Lauril]*NaCl**n-butanol**Altura (cm)

1+++--

2++-5,3

3+-+0,5

4-++--

5+--10,5

6-+-6

7--+--

8---6,8

*(+)=0,002g/ml de Lauril Sulfato de Sdio; (-)=0,001g/ml de Lauril Sulfato de Sdio. ** (+)= presena; (-)= ausncia.

A seguir so apresentados os clculos para o efeito de cada componente utilizado nesse experimento, esses clculos iram mostrar qual dos componentes tem uma maior interferncia no tamanho da coluna de espuma.Efeito do Lauril:L= [(0+ 5,3 + 0,5 + 10,5) /4]-[(0+6+0+6,8) /4]L=0,87Efeito do NaCl:NaCl=[(0+5,3+0+6)/4]-[(0,5+10,5+0+6,8)/4]NaCl=-1,6Efeito n-butanol:n-butanol=[(0+0,5+0+0)/4]-[(5,3+10,5+6+6,8)/4]n-butanol=-7,0Agora com os dados da tabela e com os clculos para o efeito j calculados pode-se verificar que, o Lauril tem um efeito positivo para a formao de espuma, ou seja, quanto maior a sua concentrao mais espuma se formar, porm esse efeito no to grande, agora j o NaCl e o n-butanol tem efeitos negativos para a formao de espuma, o NaCl tem um pequeno efeito negativo de 1,6, j o n-butanol tem um grande efeito negativo de 7,0 assim ele pode ser considerado um composto que inibe muito a formao de espuma, isso pode-se notar claramente experimentalmente. 6- ConclusoA partir dos dados observados pode-se verificar que os colides tm determinado tempo para que ocorra sua estabilidade, tambm se verifica que as interaes entre a espuma e o vidro so maiores do que a do liquido com o vidro, foi visualizado que os surfactantes agem como um estabilizador de emulses, e tambm foi verificado que o aumento da concentrao de surfactante aumenta a formao de espumas, j a presena de NaCl diminui pouco j o n-butanol diminui muito a formao de espuma.RefernciasATIKINS,P.; PAULA, J. Atkins Fsico-Qumica, 8.ed, v.2, Rio de Janeiro, Editora LTC: 2008, pg. 115-117.BARROS NETO, B. SCARMINIO, I.S., BRUNS, R.E., Como Fazer Experimentos: Pesquisa e desenvolvimento na Cincia e na Indstria, Campinas: Editora da Unicamp, SP, 2001.