ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: COMPORTAMENTO CONDUTOMÉTRICO DE SOLUÇÕES DE TENSOATIVOS
AUTORES: GOMES, W. C. M (UFRN) ; SILVA, C. O (UFRN)
RESUMO: Os sais quaternários de amônio usados neste trabalho são tensoativos catiônicos com fórmula geral sendo: as cadeias carbônicas, grupos metil e ânion Brometo. As medidas condutométricas foram realizadas controlando a temperatura da água em 290C. Nos tratamento dos dados restou evidência que os cátions quaternários de amônio analisados apresentam uma transição mais brusca na concentração micelar crítica para tensoativos de cadeia carbônicas apolares maiores e formam micelas com números de agregados maiores. Também ficou constatado que quanto maiores os valores da concentração micelar crítica, mais larga são as faixas de concentração na qual ocorrem as transições. Observou-se um aumento na condutividade em regime micelar com a diminuição da cadeia carbônica do tensoativo.
PALAVRAS CHAVES: tensoativos catiônicos, concentração micelar crítica(cmc) e condutividade.
INTRODUÇÃO: Este trabalho tem como objetivos a determinação da concentração micelar crítica dos sais quaternários de amônio e o estudo da influência do tamanho da cadeia hidrocarbônica desses tensoativos catiônicos sobre comportamento eletrolítico de suas soluções.
Tensoativos são moléculas anfifílicas caracterizadas por possuírem as regiões estruturais hidrofílica e hidrofóbica, e por se organizarem dinamicamente associando-se espontaneamente em solução aquosa a partir de uma determinada concentração[1, 2, 3]. Em soluções diluídas as moléculas apresentam-se em um estado não associado enquanto que em soluções mais concentradas as moléculas do tensoativo organizam-se em agregados moleculares de dimensões coloidais. A esses agregados, que geralmente contêm 50 a 100 moléculas de tensoativos, dão-se o nome de micelas[1].
Nas micelas, as moléculas de tensoativos apresentam-se formando uma esfera com cabeças hidrofílicas, ou carregadas eletricamente voltada para exterior, e caudas hidrofóbicas voltada para o seu interior. A concentração em que as moléculas do tensoativo começam a se associar para formar micelas é conhecida como concentração micelar crítica (CMC). Abaixo da CMC, o tensoativo está predominantemente na forma de monômeros[1, 2, 3, ].
Do ponto de vista analítico, uma das mais importantes propriedades das micelas é a sua capacidade de solubilizar solutos de diferentes características[3]. Soluções micelares em concentrações acima da CMC são capazes de dissolver um grande número de solutos normalmente insolúveis em água. O resultado é uma solução termodinamicamente estável e isotrópica onde o soluto é de alguma maneira estabilizado no meio micelar haja vista que a dissociação ocorre acima da CMC[3].
MATERIAL E MÉTODOS: Neste trabalho, utilizaram-se sais quaternários de amônio com cadeias hidrocarbônicas de diferentes comprimentos. Para simplificar a notação usaremos CTAB para Brometo de (n-hexadecil)trimetilamônio, TDTAB para Brometo de (n-tretadecil) rimetilamônio, DDTAB para Brometo de (n-dodecil)trimetilamônio e DTAB para Brometo de (n-decil)trimetilamônio. O tensoativos são todos da marca Alfa Aesar, pureza de 99% com as seguintes massas molares: Brometo de (n-hexadecil)trimetilamônio-364,46g/mol, Brometo de (n-tretadecil)trimetilamônio- 336,41g/mol, Brometo de (n-dodecil)trimetilamônio-308,35g/mol e Brometo de (n-decil)trimetilamônio-208,3g/mol.
A soluções de tensoativos utilizadas para a determinação da CMC foram preparadas a partir de uma solução estoque de 0,1M e 1,0M, respectivamente, em água deionizada. Estas soluções estoque foram diluídas para se obter um faixa de concentrações dos tensoativos. As concentrações obtidas foram 10-6 a 9.10-3M de CTAB, 10-6 a 9.10-3M de TDTAB, 10-6 a 5.10-2M de DDTAB e 10-6 a 3.10-1M de DTAB. As medidas foram realizadas num banho termostatizado a uma temperatura de 290C pelo condutivímetro. Inicialmente adicionaram-se à cela condutimétrica cerca de 50ml de soluções para cada medida.
Todas as medidas foram realizadas em triplicata, e os resultados obtidos são altamente reprodutíveis com um coeficiente de variação da ordem de 2%.
O condutivímetro utilizado foi CG835, o equipamento foi calibrado com solução de KCl 0,01mol/ L . A condutividade especificada da solução é de 1411μS/cm, à temperatura de 250C.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As CMC dos sais quaternários de amônio foram obtidas pela condutividade das soluções de tensoativos. A condutividade específica varia com o aumento da concentração do tensoativo, sendo que, a partir de determinado ponto, há a saturação e não mais é possível a diluição do soluto – chamada concentração micelar crítica[1, 4]. A concentração micelar crítica é evidenciada pela descontinuidade da curva de condutividade em função da concentração[1, 3, 4].
Essa constatação é feita tendo em conta a análise dos gráficos apresentado na figura 4.1
Figura 4.1. Variação da condutividade especifica em função da concentração dos: a) CTAB e b) TDTAB adicionado em água à 290C.
Os valores de CMC para os diversos tensoativos foram obtidos pela intersecção das retas de regressão linear traçadas acima e abaixo da descontinuidade, os quais estão apresentados na Tabela 1. Analisando-se os gráficos de condutividade em função da concentração, percebe-se que para uma dada concentração, a condutividade no regime micelar aumenta fortemente com o decréscimo das cadeias hidrocarbônicas, esse fato deve estar relacionado com a diminuição do volume hidrodinâmico das micelas.
É possível também se determinar o grau de dissociação desses tensoativos dividindo o coeficiente angular da reta no domínio micelar pelo coeficiente angular no domínio não micelar. Os valores para os graus de dissociação são apresentados na Tabela 1. Observa-se um aumento em α com decréscimo do número de carbonos.
Tabela 1.Valores da CMC e graus de dissociação (α) para CTAB e TDTAB em água a 290C.
CONCLUSÕES: Nos tratamentos dos dados restou evidência que os sais quaternários de amônio analisados neste trabalho apresentam uma transição mais brusca na CMC para tensoativos de cadeia carbônicas apolares maiores e formando micela com números de agregados maiores. Para o regime micelar, conclui-se que há uma grande influência do tamanho da cadeia carbônica do tensoativo sobre a condutividade. Ocorre uma diminuição da condutividade medida em função do aumento da cadeia carbônica do tensoativo devido maiores volume hidrodinâmico das micelas formadas.
AGRADECIMENTOS: A CNPQ pela ajuda financeira.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] Hiemenz, P. C., Principles of Colloid and Surface Chemistry, Dekker, 1986.
[2] Hall, N., Neoquímica, Bookman, 2004.
[3] Moraes, L. S. e Rezende, M. O. O., Química Nova, 27, 701-705, 2004.
[4] Carpena, P., Aguiar, J., Galván, P. B. e Ruiz, C.C., Langmuir, 18, 6054- 6058, 2002.
