Determinação da CMC por medidas de condutividade

...

Os dados tabelados acima foram plotados em um gráfico λN vs [SDS], e a partir desse o CMC foi determinado:

[pic 3]

As retas de regressão linear Y = 1,484414923 + 10,33005536X e Y = 17,12867127 + 6,882058186X foram igualadas em Y para de determinar o valor de X correspondente ao valor do CMC. Determinou-se então que o CMC = 4,5 mmol.L-1(25,0°C).

Comparando-se o valor determinado para o CMC (25°C) do SDS com os valores da literatura, obtemos:

Erro Absoluto = 4,5 mmol.L-1 – 8,1 mmol.L-1 = -3,6 mmol.L-1.

Erro Relativo = -3,6 mmol.L-1/ 8,1 mmol.L-1 = 0,444 = 44,4%

As tabelas que consistem da segunda, terceira e quarta parte do experimento serão omitidas. Porém seus gráficos serão plotados e as CMCs para cada um dos gráficos serão determinadas.

Na segunda parte do experimento realizado em laboratório, foi adicionada uma solução composta de 40 mmol.L-1 de SDS e de 40 mmol.L-1 de NaCl a um béquer com 35 mL de uma solução de 40 mmol.L-1 de NaCl em água destilada, a temperatura ambiente (25,7°C). A adição foi feita em intervalos de 0,5 mL até que a solução de dentro do béquer atingisse a concentração de no mínimo 10 mmol.L-1 de SDS. Durante todo o procedimento foram medidas as diferentes condutividades resultantes das adições de SDS e, consequentemente, os valores normalizados de condutividade (λN), sendo que a condutividade inicial medida foi λ0=533,4µS/cm. Os dados obtidos se encontram no gráfico abaixo:

[pic 4]

A CMC foi determinada igualando-se as equações das regressões lineares Y = 1,014417203

+ 0,127356843X e Y = 1,300536317+ 0,063587868X da mesma forma que foi realizada na primeira parte do experimento. O valor da CMC encontrado foi de 4,4 mmol.L-1.

Na terceira parte do experimento realizado em laboratório, foi adicionada uma solução de 40 mmol.L-1 de SDS e a um béquer com 35 mL de em água destilada, a temperatura de variando entre 10,0°C e 11,0°C. A adição foi feita em intervalos de 0,5 mL até que a solução de dentro do béquer atingisse a concentração de no mínimo 10 mmol.L-1 de SDS. Durante todo o procedimento foram medidas as diferentes condutividades resultantes das adições de SDS e, consequentemente, os valores normalizados de condutividade (λN), sendo que a condutividade inicial medida foi λ0= 6,27µS/cm. Os dados obtidos se encontram no gráfico abaixo:

[pic 5]

As equações das duas retas são Y = 1,453085469 + 8,088674117X e Y = 15,92444955 + 4,623174412X.

O valor do CMC encontrado foi 4,1 mmol.L-1.

Na quarta parte do experimento realizado em laboratório, foi adicionada uma solução de 40 mmol.L-1 de SDS e a um béquer com 35 mL de em água destilada, a temperatura de variando entre 44,0°C e 42,5°C. A adição foi feita em intervalos de 0,5 mL até que a solução de dentro do béquer atingisse a concentração de no mínimo 10 mmol.L-1 de SDS. Durante todo o procedimento foram medidas as diferentes condutividades resultantes das adições de SDS e, consequentemente, os valores normalizados de condutividade (λN), sendo que a condutividade inicial medida foi λ0= 19,95µS/cm. Os dados obtidos se encontram no gráfico abaixo:

[pic 6]

A flutuação que ocorreu nos últimos pontos do gráfico é devido a uma elevação abrupta da temperatura.

As retas das regressões tem as equações: Y = 0,869617446 + 5,107658206X e

Y = 13,04564531 + 2,883256442X.

O valor encontrado de CMC foi 5,4 mmol.L-1.

Os valores de CMC obtidos nos quatro experimentos estão tabelados abaixo:

CMC (25°C)

CMC (25,7°C) e 40mmol/L de NaCl

CMC (10,0°C-11,0°C)

CMC (42,5°C-44,0°C)

4,5 mmol.L-1

4,4 mmol.L-1

4,1 mmol.L-1

5,4 mmol.L-1

2. Conclusão

A menor concentração onde ocorre a formação de micelas de um surfactante é chamada de concentração micelar crítica. O procedimento experimental tinha como objetivo determinar a concentração micelar crítica através da variação da propriedade de condutividade com a adição de dodecil sulfato de sódio (SDS). Quando uma quantidade suficiente de SDS é dissolvida em água, certas propriedades da solução são significativamente alteradas, como a tensão superficial (que decresce) e a solubilidade de hidrocarbonetos (que aumenta). No entanto, tais propriedades não sofrem alteração até que a CMC de SDS seja atingida.

Com a prática, foi possível entender a formação de micelas e os fatores que influenciam nesse processo. Constatou-se que o aumento da temperatura mostrou um aumento na CMC.Também, a solução contendo NaCl apresentou menor valor de CMC, o que segue a tendência de que a formação de micelas é favorecida pela diminuição da repulsão entre os íons do tensoativo.

Graficamente, observa-se que a taxa de crescimento da condutividade diminuiu sempre que uma maior quantidade de surfactante foi adicionado, enquanto a concentração de surfactante aumentou. Assim, concluí-se que o método experimental utilizado para a determinação da CMC foi efetivo, uma vez que através de gráficos foi possível verificar a variação da inclinação das retas. O erro de 44,4% encontrado quando comparando o valor da CMC obtido experimentalmente com o valor da literatura pode ser atribuído a algumas condições do laboratório (temperatura, pressão) e a algumas falhas experimentais.

3. Referências:

[1] Tensoativos: química, propriedades e aplicações. Disponível em http://www.usp.br/massa/2014/qfl2453/pdf/Tensoativos-livrodeDecioDaltin-Capitulo1.pdf. Acesso em 31/03/2016.

[2] Shaw, J. Duncan. Introdução a Química dos Coloides e de Superfície. Editora Edgard Bllucher Itda. Segunda edição.