O Concentração Micelar Crítica

Universidade Federal do Rio Grande

Escola de Química e Alimentos

Curso: Química Bacharelado e Engenharia Química

Disciplina de Físico-Química Experimental II

1. Identificação:

Experimento: Determinação da Concentração Micelar Crítica (CMC)

Autores:  

Professor responsável: 

Data:  

1. Resumo

Tensoativos são moléculas que possuem características anfifílicas com capacidade de reduzir as tensões interfacial e superficial dos líquidos onde se encontram. Em solução aquosa a partir de uma certa concentração, essas moléculas formam grandes agregados (micelas/macromoléculas), está concentração é denominada Concentração Micelar Crítica (CMC) sendo determinadas por variações das propriedades físicas.

1. Introdução

        Surfactantes são agentes de superfície ativa (tensoativos) conhecidos popularmente como detergentes e sabões. Suas estruturas moleculares caracterizam-se por apresentar duas regiões distintas, uma hidrofílica (polar) que tem afinidade com moléculas de água e outra parte hidrofóbica (apolar) que tem afinidade com moléculas de gordura¹. Possuem a capacidade de adsorverem-se em interface ar-água, óleo-água, em polímeros produzindo estruturas ordenadas e em sólidos conferindo melhoramento de materiais para fins práticos e industriais.

Os surfactantes podem se associar formando microestruturas que dependem da concentração, composição do sistema e da estrutura molecular. Logo, em concentração mais elevada de surfactantes, surgem em solução agregados estruturalmente organizados chamados micelas. As micelas são agregados coloidais  de surfactantes em equilíbrio com seus monômeros, conforme mostrado na figura 1.

 [pic 1]

Figura 1: Formação do agregado micelar

 Esse fenômeno se deve a alta organização das moléculas de água que propicia naturalmente a associação das caudas hidrofóbicas dos monômeros, resultando a formação de agregados². Quando a concentração do surfactante aumenta, pode-se detectar o início da formação do agregado, e desse modo essa concentração é denominada Concentração Micelar Crítica (CMC)

A formação das micelas pode ser determinada por variações nas propriedades físicas como: espalhamento de luz, viscosidade, condutividade elétrica, tensão superficial, pressão osmótica e capacidade de solubilização de solutos. Se utilizado processos de eletrodeposição, a condutância da solução estará relacionada aos rendimentos processos coulômbicos. A figura 2, mostra um conjunto de propriedades físicas utilizadas para a determinação da formação das micelas¹ :

                                            Concentração x mol /dm³[pic 2]

Figura 2: Técnicas utilizadas para determinação da CMC dos surfactantes

A condutividade é a medida da mobilidade das espécies iônicas em solução e ela depende do número de íons presente, e portanto, do grau de dissociação do eletrólito. Em soluções aquosa diluídas de tensoativos, no qual estamos abaixo da concentração micelar crítica (CMC), a adição de tensoativos (aumento da concentração) faz com que a condutividade específica da solução aumente linearmente³.

As micelas possuem mobilidade menor do que as das moléculas de tensoativo livres. Os contra-íons do tensoativo também se associam as micelas formadas, e assim acabam contribuindo menos para a condutividade. Portanto, a condutividade específica da solução acima da CMC, com a adição de tensoativo aumenta linearmente com o aumento da concentração  numa taxa menor do que abaixo da CMC. A curva obtida em um gráfico de medidas de condutividade específica em função da concentração para um tensoativo apresenta, portanto, uma mudança abrupta em sua inclinação na região da CMC³.

Logo, o objetivo principal do procedimento experimental será a determinação dessa concentração denominada Concentração Micelar Crítica (CMC) por método potenciométrico a partir de uma solução de Dodecil Sulfato de Sódio (SDS).

1. Metodologia

        A prática experimental foi baseada na titulação de 50mL de água destilada com uma solução 50 mmol/L de SDS (tensoativo padrão) e simultâneamente a leitura da condutividade (k) após cada adição. A adição de SDS foi feita de 1mL em 1mL, sendo esperado um crescimento linear da condutividade iônica até o da CMC onde as micelas começam a se formar.

1. Resultados e Discussão

Utilizando o surfactante SDS, que possui um valor de concentração micelar crítica determinado na literatura, realizou-se a construção dos gráficos para determinar o valor da CMC do SDS por condutividade, nas condições experimentais.

A figura 3 ilustra o comportamento de formação das micelas e o ponto no qual ocorre uma mudança de inclinação das retas, ocorrendo assim uma interceptação correspondente à concentração micelar crítica, de modo que acima dele, a variação de condutividade é consequência do aumento das micelas em solução, e o aumento da condutividade com adição do surfactante é menor. Abaixo do ponto correspondente à CMC, a alteração da condutividade é devido à adição de moléculas do surfactante no meio aquoso, pois uma fração dos íons fica livre em solução, isto é, a micela não é completamente formada, o que aumenta a condutividade molar do meio.

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