Surfactantes: saiba tudo sobre as moléculas tensoativas

Os surfactantes também são denominados de tensoativos, formados por moléculas anfifílicas que diminuem a tensão superficial, facilitando a penetração da água em vários espaços e ajudando na limpeza de superfícies.

Os surfactantes são formados por uma longa cadeia carbônica que representa a parte apolar da cadeia, sendo considerada como hidrofóbica. Eles também contam com uma parte polar que interage com as moléculas de água, sendo então hidrofílica.

Eles também são denominados de tensoativos, isso significa que a partir de uma tensão as moléculas apresentam um comportamento diferente. Para saber um pouco mais dessa característica dos surfactantes, vamos ver o que é tensão superficial.

Tensão superficial em surfactantes

Para entendermos como acontece a tensão superficial nas moléculas vamos pensar no seguinte cenário: Em qualquer recipiente contendo líquidos, as moléculas da superfície apresentam comportamento diferente das do interior do líquido. Isso acontece porque a molécula de água exerce força de atração em todas as direções do recipiente em que se encontra. Dessa forma ela acaba por anular essas forças.

Sendo assim, as moléculas presentes na superfície são atraídas para dentro da solução por aquelas que se localizam abaixo. Porém, as moléculas do interior do líquido sofrem uma atração de todos os lados. Isso acontece por meio das interações das ligações de hidrogênio.

A forca molecular na tensão superficial

Entretanto, não há força de atração acima das moléculas que estão na superfície. Isso acontece porquê as forças intermoleculares das moléculas na superfície se direcionam para baixo e para os lados.

Nesse caso, as forças não se anulam mais e acabam por provocar na superfície da água uma tensão superficial. Esta que é representada por uma força de coesão maior entre as moléculas da água. Dessa forma, as moléculas funcionam como uma película protetora.

E assim podemos dizer que as moléculas da superfície são mais coesas, mais próximas.

surfactantesDiagrama demonstrando as interações entre as moléculas de água. Fonte da imagem: infoescola

Fatores que diminuem a tensão superficial nos surfactantes

A tensão superficial da água diminui com o aumento da temperatura. Quando ocorre o aumento dos choques entre as moléculas, isso diminui sua força de atração. Sendo assim temos o que determina o afastamento uma das outras.

Além disso, há também alguns compostos que interferem nessas interações. Os compostos tensoativos ou surfactantes são substâncias orgânicas formadas por moléculas anfifílicas, ou seja, que podem interagir com substâncias polares e apolares.

surfactantesDesenho esquemático de uma molécula genérica de surfactante. Fonte da imagem: Getty Images, editada.

Sendo assim, a parte apolar de um tensoativo tem afinidade química com moléculas de gorduras. Porém a parte polar apresenta afinidade química com a água. Então podemos concluir que os tensoativos ou surfactantes diminuem a tensão superficial de líquidos.

Como acontece a emulsificação?

A emulsificação é o processo de formação de micelas (gotas de gordura envolvidas por moléculas de sabão). Isso acontece a partir das substâncias que tendem a se acumular na superfície. Dessa forma elas interrompem a ligação entre as moléculas de água e diminuem a força de atração entre as moléculas líquidas.

Com isso, são formadas estruturas denominadas micelas do detergente que ficam espalhadas na superfície da água, ajudando no processo de limpeza.

Fotografia feita através de microscópio ópticos a partir da interação de um fluido surfactante. Fonte da imagem: Getty Images.

Em conclusão, os sabões conseguem quebrar essa película da água, diminuindo a tensão superficial. Assim, o sabão atua como emulsificante, fazendo com que o óleo ou as gorduras se dispersem na água. Importante lembrar que o uso de água com muitos sais de cálcio e de magnésio compromete a capacidade de lavar do sabão.

surfactanteDesenho esquemático demonstrando a formação de micelas. Fonte da imagem: escola kids

Tipos de compostos tensoativos

Os compostos tensoativos podem ser divididos em catiônicos, aniônicos, anfóteros e não iônicos, de acordo com suas polaridades.

Um dos exemplos do uso dos tensoativos é a fabricação de sorvetes. Ela envolve a utilização de dois tensoativos: um para emulsionar as gorduras com a água, o açúcar, os corantes e os flavorizantes, e outro para formar a espuma. Com base nisso aqui estão alguns exemplos da nossa rotina que explicam o efeito desses tensoativos.

Compostos aniônicos nos surfactantes

Os compostos aniônicos possuem carga negativa no grupamento polar e são utilizados na produção de xampus, sabões e detergentes.

Quando lavamos o cabelo, os fios de cabelo ficam com cargas negativas e se repelem, ficando embaraçados e difícil de pentear. Para diminuir isso usamos os condicionadores, que são compostos catiônicos.

Compostos catiônicos nos surfactantes

Com uma carga positiva na parte hidrofílica, os compostos catiônicos são responsáveis por fixar substratos com cargas negativas. Um exemplo disso é o cabelo, fibras têxteis e membranas das células. Elas são utilizadas em produtos como amaciantes de roupas, lubrificantes e condicionadores de cabelo.

Os componentes presentes nos condicionadores possuem grande afinidade química. Isso acontece por causa da queratina presente em nosso cabelo. Por fim ele deixa nossos cabelos com brilho e macios, diminuindo assim a repulsão entre os fios de cabelo.

Compostos anfóteros nos surfactantes

Os compostos anfóteros podem ser catiônicos ou aniônicos. Ou seja, eles apresentam uma carga positiva ou uma negativa na parte polar do tensoativo. Isso acontece conforme o pH da solução. Geralmente são utilizados na indústria de cosméticos, como agente de limpeza e emoliente.

Compostos não iônicos

Os compostos não iônicos não se dissociam em íons em solução aquosa. Eles não apresentam cargas positivas ou negativas na parte polar do composto. Geralmente são usados como emulsionantes em cremes e loções.

Um outro exemplo disso é a produção da maionese que utiliza tensoativos para emulsificação. Em conclusão ela é uma emulsão de água com óleo, estabilizada pelos tensoativos do ovo.

Os tensoativos ou surfactantes, também são aplicados para retirar sujeiras, óleos e gorduras de superfícies. Porém essa ação só é possível com o enxágue, acontecendo assim uma emulsificação.

Exemplos

1)(Unifeso/2014)
Os agentes tensoativos ou surfactantes são compostos químicos que têm a propriedade de
reduzir a tensão superficial ou de influenciar uma camada que separa duas fases em contato. Na prática, observa-se que, mesmo presente em pequenas concentrações, tensoativos como sabões e detergentes, diminuem consideravelmente a tensão superficial da água.

Isto se deve à grande afinidade existente entre esses compostos e as interfaces, fenômeno este que tem relação direta com o fato de parte da molécula de um surfactante apresentar caráter polar e outra parte exibir caráter apolar.

De acordo com as considerações do texto, assinale a alternativa que indica a fórmula estrutural que representa um agente tensoativo.

A) CH3(CH2)6CH3

B) H2C = CH – CH2 – CH3

C) H – COOH

D) CH3(CH2)16COONa

E) C6H5 – CH3

Resolução: quanto maior a cadeia carbônica, mais apolar ela será. Assim, a alternativa d apresenta uma grande cadeia carbônica, que representa a parte apolar, e uma parte polar representada pelo grupo COONa.

Gabarito: d

2)(Acafe-SC-2013)

No jornal Folha de São Paulo, de 23 de junho de 2015, foi publicada uma reportagem sobre a formação de espuma branca no rio Tietê ´´[…] a formação de espuma está associada à baixa vazão da água e à presença de esgoto doméstico não tratado. A falta de oxigênio na água dificulta a degradação de detergente doméstico […]”.

Baseado nas informações fornecidas e nos conceitos químicos, analise as afirmações a seguir.

I. O detergente é uma substância anfipática.

II. O complexo formado entre detergente, óleo e água pode ser chamado de micela.

III. O oxigênio é uma molécula apolar formada por uma ligação covalente do tipo sigma (σ) e outra do tipo pi (π).

IV. A espuma branca formada pode ser classificada de coloide.

Assinale a alternativa correta:

a) Apenas I, II e III estão corretas.

b) Apenas II, III e IV estão corretas.

c) Todas as afirmações estão corretas.

d) Apenas a afirmação IV está correta.

Resolução: I = correta, pois apresenta uma parte apolar e outra polar. II = correta, pois a micela forma-se pela interação entre a parte polar do detergente com a água, e da parte apolar do detergente com a gordura. III = correta, pois a molécula de oxigênio é uma molécula apolar formada por átomos iguais, que interage por uma ligação dupla. IV = correta.

Gabarito: c

Video-aula

Exercícios

1)(CESGRANRIO-2011)

A manufatura do sabão representa uma das práticas mais antigas realizadas pelo homem. Um sabão pode variar de acordo com a sua composição química. Já os detergentes sintéticos, que são substâncias similares aos sabões, podem ser sintetizados para ser do tipo aniônico ou catiônico. Sobre sabões e detergentes, é INCORRETO afirmar que:

a) a cadeia apolar de um sabão é considerada hidrofílica, e a extremidade polar é hidrofóbica.

b) a hidrólise alcalina de gorduras de animais e óleos vegetais sob aquecimento é uma forma de obtenção de sabões.

c) os detergentes sintéticos apresentam uma vantagem em relação aos sabões porque formam sais solúveis na presença de água “dura”.

d) os detergentes são substâncias que diminuem a tensão superficial da água.

2) (UFV-MG-2009)

O principal componente de um sabão pode ser representado por: R COO-1 Na+1. A ação da “limpeza” de um sabão sobre as gorduras se deve:

A) ao baixo ponto de fusão das gorduras, que facilita sua reação com o sabão.
B) à alta polaridade do grupo carboxílico, que o torna solúvel em água, e à baixa polaridade da cadeia carbônica, que o torna solúvel nas gorduras.
C) à reação entre o grupo carboxílico e a gordura, formando um éster solúvel em água.
D) à insolubilidade das gorduras no sabão em razão da sua elevada massa molecular.
E) à degradação das gorduras através de reação com as moléculas de sabão, formando substâncias solúveis em água.

3)(UEFS BA-2014)

Os sabões são bons removedores de gorduras. Sua capacidade de limpeza deve-se:

a) à presença de íons sódio.
b) à reação de neutralização entre o ácido carboxílico e o hidróxido de sódio.
c) a uma longa cadeia hidrocarbônica apolar e uma cabeça polar.
d) ao seu grande poder de interação com as fibras.
e) ao seu alto grau de dissociação em água.

GABARITO

1 – A
2 – A
3 – C

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.

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