Somando-se algebricamente a equação pelas duas diferentes energias se obtém a energia potencial eletrostática total para um sistema constituído de duas partículas. Isso equivale a somar graficamente ponto após ponto para a formação de duas curvas obtendo a curva resultante DPBA (em negro).

Para compreender o significado da teoria DLVO – aplicável quando as forças repulsivas são pequenas em intensidade e confrontáveis com as de Van der Waals – é necessário fixar a atenção exclusivamente na curva resultante, mais do que considerar as energias atrativa e repulsiva.
No diagrama, consideramos duas partículas idênticas com uma pequena carga, igualmente dispersas em um líquido no qual são insolúveis. Essas partículas colidem entre si por causa do movimento Browniano, ocorrendo floculação e sedimentação.

Em particular, quando duas partículas se aproximam uma da outra, ocorre uma atração eletrostática resultante da atração das forças de Van der Waals.
 

Se essas partículas não tiverem a dupla camada elétrica, ocorrerá a união entre essas partículas. Em contrapartida, se houver a dupla camada, essas partículas irão se repelir – em grandes distâncias de separação –, pois quando elas se aproximam, a distância entre as cargas iguais (na média), é menor do que a distância entre as cargas diferentes. Essa repulsão impede uma proximidade maior das partículas e estabiliza o sistema. No diagrama temos a curva de atração eletrostática em azul (de Van der Waals), e a curva de repulsão eletrostática em vermelho. Entre as duas está a curva combinada de ambas, em preto.

Estabilidade de suspensões – Dispersões concentradas sólido/líquido (suspensões) ocorrem em diversas aplicações industriais, como tintas (de todos os tipos), cerâmicas, cosméticas, farmacêuticas e agroquímicas. Essas suspensões podem ser aquosas ou não-aquosas e a fase dispersa pode ser orgânica ou inorgânica. Ocorrem também em uma larga escala de tamanho de partícula, desde nanopartículas até macropartículas.

O controle dessas propriedades de suspensão é crucial nas suas preparações e subseqüentes aplicações. Por isso, requer o controle não só das forças de interação entre as partículas como também o controle das características de fluxo (reologia do sistema). A formação de estrutura de três dimensões nesses sistemas é também governada pela interação das forças entre as partículas. Em suspensões concentradas, as partículas interagem com muitas colisões entre as mesmas e o movimento translacional é restrito. Esses sistemas mostram dependência das correlações espacial e temporal e geralmente são viscoelásticos.
 

Diversos estados podem ser alcançados, como os representados na Fig.7. Os primeiros três estados representam casos de sistemas que são estáveis no sentido coloidal. O estado A representa uma suspensão com partículas suficientemente pequenas, tanto que o movimento Browniano supera qualquer sedimentação gravitacional. Quando as partículas são grosseiras e uniformes no tamanho, podem alcançar a condição representada por B e, neste caso se forma uma sedimentação compacta (dilatante), deixando um sobrenadante claro.

Figura 7 - Estados de Supensões

Se a suspensão tem uma distribuição de tamanho de partícula, as partículas maiores podem sedimentar rapidamente, deixando muitas partículas pequenas suspensas na camada superior do meio contínuo, como na situação C. Os estados D a F representam suspensões coaguladas devido às fortes atrações que ocorrem entre as partículas. O estado D mostra cargas agregadas, que podem ser produzidas em uma suspensão relativamente diluída à temperatura constante e ausência de agitação. Se a suspensão é agitada durante a floculação, geralmente são obtidos mais agregados compactados, como ilustrado na fig. E.

Em uma fração de volume, o processo de suspensão de agregação produz cargas e cargas entrelaçadas, que podem se estender por toda a suspensão (geralmente chamado como estrutura floc), ilustrada na fig. F. O estado representado na fig. G é o de uma estrutura fraca floculada, por exemplo, floculação mínima secundária. Desde que a energia de atração, neste caso, seja relativamente fraca (usualmente menor que 5 kT), a estrutura pode ser destruída por agitação, resultando em um estado disperso. Essas partículas que se submetem à floculação fraca dão forma a uma rede de gel. Esse processo sol-gel, somado à tixotropia, nos dá aplicações interessantes em muitos sistemas, como por exemplo, nas tintas.

O estado H representa floculação por ponte, que pode ser produzida por materiais de alto peso molecular sob condições de incompleta cobertura das partículas.No estado I, temos um caso de floculação fraca, que pode ser produzida pela adição de um polímero “livre” (não adsorbante). Em uma concentração crítica desse polímero “livre”, a floculação da suspensão pode ocorrer como um resultado do gotejamento de cargas para a zona entre as partículas.O solvente que está na zona entre as partículas é, entretanto, mais alto que o volume das cargas poliméricas. Essa diferença entre potencial químico (ou pressão osmótica) resulta em uma fraca atração entre as partículas, um fenômeno que é conhecido como floculação por gotejamento.

O papel dos dispersantes – Atualmente definimos dispersante como um tensoativo que mantém uma dispersão de partículas estável em um meio em que as partículas não são solúveis (a solubilidade dessas partículas no meio tem que ser menor que 100 m).
No início de séc. XX, os primeiros dispersantes utilizados foram os sabões. Nos anos 50, a chegada dos tensoativos etoxilados iniciou a utilização de nonilfenol etoxilado e álcoois graxos etoxilados. Foram introduzidos nos anos 60 os polímeros de bloco EO/PO (óxidos de etileno e propileno). No início da década de 80, passamos a usar o noneno vinil maleato de sódio e também os poliacrilatos de sódio de diversos pesos moleculares. No começo dos anos 90, foram desenvolvidos os dispersantes poliméricos que são os mais aplicados atualmente.
 

Devido à forma como são construídas as moléculas dos dispersantes poliméricos, consegue-se um balanço da parte hidrofílica e da parte lipofílica.
 

Dessa forma, temos uma atuação muito mais efetiva que os dispersantes mais antigos. Na Fig. 8 temos alguns exemplos destes dispersantes poliméricos em apresentação estilizada.Os dispersantes poliméricos são muito superiores em relação aos demais dispersantes. A Fig. 9 ilustra como eles atuam, com sua parte hidrofóbica da cadeia envolvendo a partícula em suspensão, evitando que ela seja atraída eletronicamente por outra.

Portanto, podemos destacar as seguintes vantagens dos dispersantes poliméricos: formam pouca quantidade de espuma; incrementam a estabilidade da dispersão; são estáveis em sistemas altamente iônicos; aplicáveis em sistemas aquosos e não-aquosos; normalmente de baixíssima toxicidade e/ou irritabilidade e biodegradáveis; permitem trabalhar com sistemas de alta concentração de sólidos; alta eficiência, sendo necessárias pequenas concentrações na maioria dos casos de suspensões; oferecem custo/benefício vantajoso.

De qualquer forma, a cada ano são desenhadas novas estruturas e moléculas de dispersantes. Acreditamos que em um futuro breve os produtos com os quais trabalhamos estarão obsoletos. Fabricantes de dispersantes que investem em pesquisas deverão ter destaque em um futuro próximo.
 

O Autor	Cuca Jorge
Claudinei Luiz Quaglio, atual gerente de mercado da Carbono Química Ltda., de São Bernardo do Campo-SP, é formado em Química pelas Faculdades Osvaldo Cruz. Em sua vida profissional, trabalhou no laboratório de desenvolvimento da divisão agroquímica da Basf, no laboratório de aplicação técnica para o mercado agro da Oxiteno e também na área de assistência técnica da Fenilquímica.
BIBLIOGRAFIA
BUENO, WILLIE ALVES, Ligação de Hidrogênio. Editora da Universidade de São Paulo/Editora Mcgraw-Hill do Brasil Ltda. SHAW, DUNCAN J., Introdução à Química dos Colóides. Editora Edgard Blucher Ltda./Editora da Universidade de São Paulo HARTZ, DEBORAH ORTEGA, Artigo: Colóides, Universidade Estadual do Rio Grande do Sul Site http://www.galenotech.org/teoriaDLVO.htm JUNIOR, MIGUEL JAFELICCI e VARANDA,LAUDEMIR CARLOS, O Mundo dos Colóides. Revista Química Nova na Escola número 9, maio de 1999. Treinamento na Huntsman Corporation – março/2005