AMBIENTES MICELARES EM QUÍMICA ANALÍTICA
Nelson Maniasso
Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, CP 96, 13400–970 Piracicaba - SP
Recebido em 20/12/99; aceito em 18/4/00
MICELLAR MEDIA IN ANALYTICAL CHEMISTRY. This review deals with the general use of the
surfactants in Analytical Chemistry. Principal characteristic of the micelle is the improvement in
selectivity and/or sensitivity of the analytical determination with emphasis on the catalytic reaction and
“cloud point” extraction.
Keywords: micellar media; cloud point extraction; catalytic reactions.
Revisão
Quim. Nova, Vol. 24, No. 1, 87-93, 2001.
INTRODUÇÃO
Tensoativos (surfactantes*) são importantes em Química
Analítica devido, principalmente, à sua capacidade em modifi-
car algumas propriedades reacionais com consequente melhoria
em sensibilidade e/ou seletividade analítica. As principais ca-
racterísticas do uso de tensoativos estão relacionadas à forma-
ção de ambientes organizados, também conhecidos como am-
bientes micelares1.
Nas últimas décadas, o uso de tensoativos teve um aumen-
to significativo em praticamente todos os campos da Química
Analítica, devido a suas características em modificar diferen-
tes propriedades reacionais associadas aos crescente emprego
destes compostos nos mais variados produtos de forma natu-
ral ou sintética1-4.
Os tensoativos são frequentemente empregados para modifi-
car o meio reacional permitindo solubilizar espécies de baixa
solubilidade ou promover um novo meio que pode modificar a
velocidade reacional, a posição de equilíbrio das reações quími-
cas e em alguns casos a estereoquímica destas dependendo da
natureza da reação, do tipo de reativo (eletrofílico, nucleofílico,
etc) e do tipo e forma (catiônica, aniônica, etc) da micela1-4.
Pode-se destacar o emprego de ambientes micelares princi-
palmente sob dois aspectos. O primeiro se refere à exploração
das características do ambiente micelar, formado no meio
reacional para a melhoria da sensibilidade e/ou seletividade,
com ênfase a reações catalíticas, e o segundo, se relaciona a
etapas de concentração e/ou separação, empregando tensoativos
em substituição às metodologias tradicionais (extração líqui-
do-líquido, troca iônica) pela separação em duas fases
isotrópicas, fenômeno este denominado “cloud point”. A apli-
cabilidade do meio micelar pode ser observada nos trabalhos
de Pelizzetti e Pramauro4 e Quina e Hinze5, para compostos
inorgânicos e orgânicos.
A ampla utilização dos tensoativos em óleos para automóveis,
na prospecção de petróleo, em fármacos, em produtos domésticos
tais como xampus, suavizantes, condicionadores, detergentes, cos-
méticos, etc 1,2 são indicativos de sua versatilidade.
Os problemas iniciais relacionados ao uso de tensoativos
nos mais diferentes produtos eram relativos ao emprego de
compostos não biodegradáveis, os quais proporcionavam séri-
os problemas de contaminação ao meio ambiente. Para soluci-
onar estes inconvenientes, novos tensoativos biodegradáveis
denominados “produtos verdes”, foram desenvolvidos. O de-
senvolvimento destes novos produtos associados aos já exis-
tentes propiciaram um incremento do uso dos mesmos em
Química Analítica.
Um tensoativo típico possui a estrutura R-X, onde R é uma
cadeia de hidrocarboneto variando de 8 –18 átomos (normal-
mente linear) e X é o grupo cabeça, polar (ou iônico). Depen-
dendo de X, os tensoativos podem ser classificados como não-
iônicos, catiônicos, aniônicos ou anfóteros4.
Um tensoativo catiônico possui em geral a formula RnX+Y-
, onde R representa uma ou mais cadeias hidrofóbicas, X é um
elemento capaz de formar uma estrutura catiônica e Y é um
contra íon. Em princípio, X pode ser N, P, S, As, Te, Sb, Bi
e os halogênios6,7.
Dentre os tensoativos aniônicos mais frequentemente utili-
zados, estão aqueles que possuem sais de ácidos carboxílicos
(graxos) monopróticos ou polipróticos com metais alcalinos
ou alcalinos terrosos, ácidos como sulfúrico, sulfônico e
fosfórico contendo um substituinte de hidrocarboneto saturado
ou insaturado8.
Para os anfóteros (os quais possuem ambos grupos aniônicos
e catiônicos no meio hidrofóbico), e dependendo do pH da
solução e da estrutura, pode prevalecer a espécie aniônica,
catiônica ou neutra. Os tensoativos anfóteros mais comuns
incluem N-alquil e C-alquil betaina e sultaina como também
álcool amino fosfatidil e ácidos9.
Os tensoativos não-iônicos são derivados do polioxietileno
e polioxipropileno (de compostos com alquil fenol e álcool,
esteres de ácidos graxos, alquilaminas, amidas e mercaptanas)
ou polialcoóis, esteres de carboidratos, amidas de álcoois
graxos e óxidos de amidas graxas10.
A Tabela 1, indica os principais agentes tensoativos empre-
gados para o estabelecimento de ambientes organizados visan-
do melhoria de desempenho em métodos analíticos.
Micelas são agregados moleculares, possuindo ambas as
regiões estruturais hidrofílica e hidrofóbica, que dinamicamen-
te se associam espontaneamente em solução aquosa a partir de
certa concentração crítica (CMC), formando grandes agrega-
dos moleculares de dimensões coloidais, chamados micelas.
Abaixo da CMC, o tensoativo está predominantemente na for-
ma de monômeros; quando a concentração está abaixo, porém
próxima da CMC, existe um equilíbrio dinâmico entre
monômeros e micelas3 (Figura 1). A combinação destas pro-
priedades distintas confere à molécula características únicas na
dissolução aquosa1-5. Em concentrações acima da CMC, as
micelas possuem um diâmetro entre 3-6 mm o que representa
de 30-200 monômeros. A CMC depende da estrutura do
tensoativo (tamanho da cadeia do hidrocarboneto) e das condi-
ções experimentais (força iônica, contra-íons, temperatura, etc).
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* A definição da palavra surfactante é baseada na contração da frase
em inglês que descreve “surface-active agents” . Estes possuem uma
superfície ativa, devido à concentração de determinadas espécies em
uma região interfásica : ar-água, óleo-água ou sólido líquido.
