SURFace ACTing AgentS: Você conhece os surfactantes?

Os surfactantes podem ser definidos como substâncias ou elementos que reduzem a tensão interfacial (ou superficial) do meio no qual estão inseridos.

Este conceito de redução de tensão superficial através da utilização de substâncias surfactantes, também conhecidas por tensoativos, geralmente, é mais utilizado pelos químicos em aplicações em meios líquidos ou em interfaces líquido-gás. Geralmente, a intenção é que se tenha a menor energia interfacial possível.

Os surfactantes, geralmente, são necessários para estabilizar emulsões de óleo em água ou de água em óleo, neste caso, eles são chamados de emulsificantes. O leite é um exemplo típico de emulsão no qual gotas de um líquido hidrofóbico (gordura do leite) está disperso em água. Uma emulsão é a mistura entre dois líquidos imiscíveis, ou seja, que não se misturam, em que um deles se encontra disperso no outro líquido, geralmente em forma de glóbulos. A forma esférica é a mais estável para moléculas de água pois a apresenta menor relação superfície/volume.

Óleo em água

Nas aplicações mais conhecidas de elementos surfactantes ele funciona como uma espécie de "detergente" que, quando é adicionado a um líquido, reduz a tensão superficial, aumentando suas propriedades de espalhamento, umectação, molhabilidade, dentre outras características.

Aliás, o detergente é uma substância tensoativa. Na verdade, os sabões são substâncias surfactantes, que atuam de forma que a água e gordura percam a sua capacidade de se manter separadas.

Na indústria do vestuário, por exemplo, para o tingimento de tecidos, os surfactantes ajudam o corante a penetrar no tecido de maneira uniforme. Eles são usados ​​para dispersar suspensões aquosas de corantes e perfumes insolúveis.

E onde entra a engenharia nessa história?

Os surfactantes não são utilizados apenas em interfaces líquido-líquido e líquido gás, mas também em interfaces fluido/sólido ou seja, interfaces gás-sólido e líquido-sólido.

Uma das aplicações mais conhecidas na engenharia mecânica, por exemplo, é a utilização de surfactantes em lubrificantes, como óleos utilizados em máquinas de corte, ou mesmo os lubrificantes automobilísticos. É desejável que o óleo lubrificante se espalhe por toda a superfície sobre a qual ele foi depositado. O surfactante age na propriedade de molhabilidade do lubrificante, que pode ser medido pelo ângulo de contato. Quanto menor o ângulo de contato melhor será o espalhamento do óleo sobre a superfície.

Fonte da imagem: Ricardo Bordignon, Desempenho tribológico de grafeno funcionalizado como aditivo em óleo lubrificante de baixa viscosidade.

Na indústria de petróleo, o conhecimento das tensões interfaciais é importante para aplicações no transporte e escoamento de óleos pesados através de tubulações. Os surfactantes agem facilitando a mobilidade do óleo.

Estudos de corrosão também avaliam a tensão interfacial meio/metal. Os conceitos de substâncias surfactantes também são utilizados para aplicações de revestimentos.

No estudo de materiais sólidos, como os aços e outras ligas metálicas, a redução de energia interfacial é considerada nos processos de fratura do material. São avaliadas as propriedades que um elemento pode ter de reduzir a energia interfacial quando está localizado em algum defeito microestrutural, e favorecer a formação e propagação de trincas que podem levar à fratura do metal.

Este é o caso da fragilização por hidrogênio que acontece frequentemente em aços em ambientes como água dor mar ou componentes submetidos à proteção catódica.

Mas isso é assunto para um outro artigo...

Trincamento induzido por hidrogênio em um aço baixa liga.

Fonte da imagem: http://inspecaoequipto.blogspot.com/2013/05/fissuracao-induzida-por-hidrogenio-tih.html