Dispersões Coloidas e Como Medir Sua Estabilidade

Uma dispersão coloidal é composta por partículas de sólido, líquido ou gás dispersas em uma fase contínua (sólida, líquida ou gasosa). “Coloidal” refere-se a partículas com pelo menos uma dimensão variando de 1 nm a 1 µm. As dispersões coloidais mais comuns são: sólido-líquido (suspensões), líquido-líquido (emulsões), gás-líquido (espumas) e sólido-gás (aerossóis). As dispersões coloidais são sistemas inerentemente instáveis do ponto de vista termodinâmico, pois tendem a minimizar a energia superficial. Portanto, a estabilidade de um sistema coloidal está inevitavelmente ligada a uma noção de tempo, definida pelo processo, uso e aplicação envolvidos.

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Estabilidade de dispersões coloidais

Podem ser distinguidas duas categorias de estabilidade: estabilidade coloidal e estabilidade gravitacional. 1. Estabilidade coloidal refere-se à variação no tamanho das partículas (por exemplo, agregação ou aglomeração). Se as partículas não sofrem variação de tamanho, a dispersão é considerada coloidalmente estável. Assim, a estabilidade coloidal depende de vários tipos de interações, como:

Interações de Van der Waals e eletrostáticas (teoria clássica de Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek — DLVO)
Interações estéricas (por exemplo, adsorção de polímeros)
Efeito hidrofóbico

2. Estabilidade gravitacional refere-se à capacidade das partículas de resistirem à migração (por exemplo, sedimentação ou desnatamento) e depende principalmente das propriedades reológicas da dispersão coloidal, como viscosidade e densidade da fase contínua, tamanho e densidade da partícula. Para partículas coloidais diluídas em um fluido newtoniano, esse fenômeno de migração pode ser descrito pela lei de Stokes.

A sedimentação é, por vezes, confundida com instabilidade coloidal. Por exemplo, uma dispersão de partículas em um solvente pode ser coloidalmente estável (sem alteração no tamanho das partículas), mas gravitacionalmente instável (as partículas sedimentam devido à diferença de densidade em relação ao solvente). Vale ressaltar que a desestabilização coloidal pode levar à instabilidade gravitacional, já que partículas maiores começam a sedimentar rapidamente.

Como medir a estabilidade de dispersões coloidais?

O espalhamento de luz eletroforético (ELS) é uma técnica comum usada para avaliar o potencial de dispersão para permanecer estável. O ELS permite medir o potencial Zeta de uma dispersão, que fornece informações sobre interações eletrostáticas e, por extrapolação, sua tendência à aglomeração. O potencial Zeta é um indicador confiável de estabilidade de dispersão, mas vários parâmetros, como efeitos estéricos, sedimentação ou efeitos hidrofóbicos, também terão forte influência. Consequentemente, confiar em valores de potencial Zeta só pode levar a falsas interpretações de estabilidade, por exemplo, com nanopartículas metálicas em meios complexos, sol de sílica aquoso e emulsões de óleo em água.

A técnica de SMLS oferece vantagens sólidas para a caracterização de fenômenos de desestabilização. A estabilidade gravitacional e coloidal das dispersões pode ser avaliada com o mínimo de manuseio da amostra. Mais importante ainda, os resultados são obtidos através de análise das formulações em seus estados nativos, garantindo assim a representatividade dos resultados.

Na Microtrac, propomos uma gama de dispositivos baseados em SMLS, Turbiscan, que fornecem análises quantitativas de estabilidade até 1.000 vezes mais rápidas que os testes convencionais. Se desejar mais informações, não hesite em entrar em contato conosco.

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