Ponto de nuvem – definição, mecanismo e métodos de medição

O mecanismo de solubilidade de surfactantes em água.

A solubilidade é uma propriedade física dos compostos químicos, que depende principalmente do tipo de substância a ser dissolvida e da solução em que é dissolvida . É influenciada, entre outros fatores, pela temperatura da solução utilizada e pela pressão aplicada. O mecanismo de dissolução varia dependendo da substância a ser dissolvida e pode estar relacionado a:

• Dissociação e formação de íons no caso de compostos iônicos.
• A formação de ligações de hidrogênio entre moléculas de água e o oxigênio do éter no grupo oxialquileno, no caso de compostos não iônicos.

Além disso, existem relações que devem ser mencionadas ao se considerar a solubilidade dos surfactantes:

• Quanto maior o número de grupos éter em uma molécula de surfactante, maior será sua solubilidade em água. Isso se deve ao aumento da hidrofilicidade.
• Quanto maior a temperatura, menor a solubilidade, o que faz com que a solução fique turva.

A temperatura acima da qual duas fases começam a se separar na solução e a solução se torna heterogênea é o ponto de turvação. A presença de sais inorgânicos na água pode diminuir o ponto de turvação de soluções de surfactantes. Hidrótropos, um grupo específico de compostos químicos, são usados ​​para evitar a diminuição do ponto de turvação.

O que são hidrótropos?

São substâncias que têm a capacidade de modificar a solubilidade de compostos químicos em água. Caracterizam-se pela anfifilicidade, ou seja, possuem fragmentos hidrofóbicos e hidrofílicos em suas moléculas. Acima de uma determinada concentração, denominada concentração hidrotópica, formam micelas. Sua principal função é, portanto, prevenir a precipitação de componentes de formulações ricas em surfactantes em baixas temperaturas. São semelhantes em estrutura aos surfactantes, mas sua cauda hidrofóbica é mais curta. Consulte os agentes hidrotrópicos disponíveis no Grupo PCC.

Floculação e coagulação

Surfactantes na forma de micelas , como todas as soluções coloidais sob certas condições, tendem a se combinar em aglomerados maiores, ou agregados. A coagulação leva a uma redução na área interfacial, resultando na separação das fases individuais. A floculação também leva à formação de agregados maiores, mas estes podem se mover livremente no meio de dispersão. O fator que influencia esse processo é a natureza da dupla camada elétrica ao redor das micelas. Consulte os floculantes na linha de produtos do Grupo PCC.

Surfactantes não iônicos

O curso dos processos destinados à produção de aglomerados maiores depende estritamente da capacidade de hidratação dos grupos -OH ou -(CH2CH2O)n-. À medida que a temperatura aumenta, o grau de hidratação diminui. Isso resulta na floculação das soluções micelares de surfactante e na subsequente mistura das fases entre si. Durante esse processo, observa-se uma fase aquosa transparente, praticamente isenta de surfactantes, e uma fase claramente turva contendo uma solução coloidal altamente concentrada de surfactante. A turbidez da solução é, portanto, consequência da presença de grandes agregados de surfactante, que causam a dispersão da luz visível que a atravessa. A separação de fases pode ser observada dentro de uma determinada faixa de temperatura, próxima ao ponto de turvação.

Misturas de surfactantes aniônicos e catiônicos

O fenômeno da turbidez da solução também é observado em misturas de substâncias tensoativas aniônicas e catiônicas, mas é causado por outros mecanismos. Dependendo da proporção de tensoativos aniônicos e catiônicos presentes na solução, bem como da presença de eletrólitos, o sistema pode ser uma solução micelar límpida ou um sistema precipitado-coacervado com vários equilíbrios mútuos. Dependendo da composição da mistura utilizada, a relação entre o ponto de turvação e a fração molar de um dos componentes pode ser expressa por meio de um gráfico característico. Estudos empíricos mostraram que um aumento na fração de tensoativo aniônico de ~0,47 para ~0,51 causa uma diminuição no ponto de turvação. De ~0,51 para ~0,57, observou-se um aumento no ponto de turvação. Em geral, também se pode afirmar que a presença de eletrólitos na solução causa uma diminuição no ponto de turvação.

Ponto de nuvem – reversibilidade da transformação

As soluções de surfactantes tornam-se turvas quando aquecidas, mas, graças à reversibilidade da transformação, voltam a ficar transparentes quando resfriadas a uma determinada temperatura.

O que afeta o ponto de nuvem?

1. 1. Contaminantes: quanto maior a quantidade de contaminantes na solução, menor o ponto de turvação. Partículas adicionais desestabilizam a estrutura e dificultam a formação de micelas.
   2. Pressão: quanto maior a pressão, maior o ponto de turvação. Altas pressões favorecem a formação de estruturas mais compactas.
   3. Solvente,
   4. Surfactante: para os surfactantes não iônicos mais comuns, aplicam-se as seguintes relações:
      1. Estrutura química – comprimento da cadeia hidrofóbica,
      2. Grau de oxietilação

Quanto mais longa a cadeia hidrofóbica e menor o grau de oxietilação, menor o ponto de turvação.

Métodos para determinar o ponto de turvação

1. 1. Métodos visuais
      1. Observação visual durante o aquecimento gradual da solução,
      2. Utilização de dispositivos específicos que empregam a técnica de aquecimento controlado,
   2. Métodos espectrofotométricos
      1. Medição da absorção ou transmitância da luz, que variam com a temperatura.

Significado do parâmetro de ponto de nuvem

• Indústria alimentícia e química, incluindo a determinação das propriedades de formulações de surfactantes.
• Controle de qualidade de combustíveis e óleos,
• Determinação das propriedades de materiais, como polímeros e gorduras,