A ci\u00eancia dos surfactantes une tr\u00eas disciplinas: qu\u00edmica, f\u00edsica e biologia. A fun\u00e7\u00e3o dos surfactantes \u00e9 complexa, mas a estrutura qu\u00edmica b\u00e1sica das mol\u00e9culas dos surfactantes \u00e9 simples. Todas as mol\u00e9culas dos surfactantes t\u00eam pelo menos um grupo hidrof\u00edlico amante da \u00e1gua e pelo menos um grupo lipof\u00edlico amante do \u00f3leo. Essa natureza anfip\u00e1tica d\u00e1 aos surfactantes propriedades incr\u00edveis quando eles coalescem, adsorvem a superf\u00edcies e alteram a atividade da superf\u00edcie. Os surfactantes podem ser de natureza n\u00e3o i\u00f4nica ou i\u00f4nica, dependendo de sua ioniza\u00e7\u00e3o e dissocia\u00e7\u00e3o em \u00e1gua.<\/p>\n
Os surfactantes i\u00f4nicos s\u00e3o sol\u00faveis em \u00e1gua, mas a solubilidade dos surfactantes n\u00e3o i\u00f4nicos depende do tamanho e do equil\u00edbrio dos grupos lipof\u00edlicos e hidrof\u00edlicos \u2014 geralmente uma cadeia de polioxietileno. Geralmente, quanto maior a cadeia de polioxietileno, mais sol\u00favel em \u00e1gua. Uma exce\u00e7\u00e3o importante onde longas cadeias de polioxietileno n\u00e3o aumentam a solubilidade \u00e9 em solu\u00e7\u00f5es salinas concentradas, como aquelas que ocorrem em formula\u00e7\u00f5es concentradas de glifosato. O equil\u00edbrio dos grupos hidrof\u00edlicos e lipof\u00edlicos \u00e9 frequentemente a propriedade surfactante mais importante na determina\u00e7\u00e3o do desempenho do surfactante.<\/p>\n
Um objetivo importante da pesquisa de surfactantes sempre foi conceber maneiras de relacionar a estrutura qu\u00edmica \u00e0 fun\u00e7\u00e3o. Por exemplo, \u00e1gua e \u00f3leo normalmente n\u00e3o se dissolvem um no outro espontaneamente, mas surfactantes podem reduzir a tens\u00e3o interfacial entre \u00e1gua e \u00f3leo e permitir a emulsifica\u00e7\u00e3o de \u00e1gua e \u00f3leo, um dentro do outro. WC Griffin criou o Sistema HLB (Equil\u00edbrio Hidrof\u00edlico-Lip\u00f3filo) em 1949 como uma ferramenta simples para quantificar essa caracter\u00edstica surfactante e ajudar cientistas de formula\u00e7\u00e3o a selecionar o melhor emulsificante. O Equil\u00edbrio Hidrof\u00edlico-Lip\u00f3filo \u00e9 a express\u00e3o emp\u00edrica para o equil\u00edbrio molecular dos grupos hidrof\u00edlico e lipof\u00edlico.<\/p>\n
Os qu\u00edmicos usam v\u00e1rios m\u00e9todos para determinar os valores de HLB. O m\u00e9todo de Griffin \u00e9 o mais comumente usado e calcula o HLB para surfactantes n\u00e3o i\u00f4nicos como a porcentagem da mol\u00e9cula em uma base de peso molecular que \u00e9 hidrof\u00edlica dividida por 5. Por exemplo, um surfactante que \u00e9 60% hidrof\u00edlico tem um HLB de 12. Poucos anos depois de Griffin, JT Davis criou um m\u00e9todo que estendeu o c\u00e1lculo do HLB para surfactantes i\u00f4nicos. O sistema Davis atribui valores num\u00e9ricos positivos ou negativos a diversos grupos qu\u00edmicos com base em sua pot\u00eancia hidrof\u00edlica ou lipof\u00edlica. O valor de HLB do surfactante \u00e9 igual a sete mais a soma dos valores atribu\u00eddos dos grupos hidrof\u00edlico e lipof\u00edlico.<\/p>\n
Para qu\u00edmica de surfactantes diversos n\u00e3o abrangidos pelo sistema Davis, o HLB tamb\u00e9m pode ser determinado experimentalmente. Valores de HLB para surfactantes com valores de HLB desconhecidos podem ser comparados a padr\u00f5es de surfactantes com valores de HLB conhecidos ou estimados observando como o surfactante se dispersa em \u00e1gua (nenhuma dispers\u00e3o = 1 a 3; dispers\u00e3o pobre = 3 a 6; dispers\u00e3o leitosa inst\u00e1vel = 6 a 8; dispers\u00e3o leitosa est\u00e1vel = 8 a 10; dispers\u00e3o transl\u00facida a transparente = 10 a 13; e solu\u00e7\u00e3o transparente > 13).<\/p>\n
Os valores de HLB s\u00e3o uma maneira simples de quantificar a natureza anfip\u00e1tica dos surfactantes. E assim como os surfactantes t\u00eam "valores num\u00e9ricos" de HLB, suas aplica\u00e7\u00f5es tamb\u00e9m costumam ter "requisitos num\u00e9ricos" de HLB. Obter um bom desempenho costuma ser t\u00e3o simples quanto combinar o HLB do surfactante com o requisito de HLB da aplica\u00e7\u00e3o. Alguns pesquisadores criticam corretamente o HLB como uma simplifica\u00e7\u00e3o exagerada. As determina\u00e7\u00f5es de HLB e os requisitos de aplica\u00e7\u00e3o mudam dependendo da temperatura, press\u00e3o e ambiente do solvente. Por exemplo, na \u00e1gua, o grupo hidrof\u00edlico atua como um solubilizante em \u00e1gua, enquanto o grupo lipof\u00edlico atua como o solubilizante em solventes n\u00e3o polares.<\/p>\n
O HLB tamb\u00e9m n\u00e3o leva em conta a natureza ou o tamanho real da fra\u00e7\u00e3o hidrof\u00edlica ou lipof\u00edlica \u2014 apenas seus tamanhos relativos. Grandes surfactantes com os mesmos valores de HLB que surfactantes menores ter\u00e3o desempenho diferente. Misturas de surfactantes tamb\u00e9m podem ter desempenho diferente de surfactantes puros com os mesmos valores de HLB. Para emulsifica\u00e7\u00e3o, misturas de surfactantes geralmente funcionam melhor e a por\u00e7\u00e3o lipof\u00edlica precisa ser grande, pelo menos 14 \u00e1tomos de carbono. Assim, embora todos os emulsificantes sejam surfactantes, nem todos os surfactantes s\u00e3o emulsificantes.<\/p>\n
| Tabela 1: Guia geral para correspond\u00eancia de HLB de surfactante com aplica\u00e7\u00f5es de surfactante<\/td>\n<\/tr>\n | |||||||||||||||||||
Aplicativo<\/strong><\/td>\n| Faixa HLB<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n | Misturando \u00f3leos diferentes<\/td>\n | 1 a 3<\/td>\n<\/tr>\n | Emuls\u00f5es de \u00e1gua em \u00f3leo<\/td>\n | 4 a 11<\/td>\n<\/tr>\n | Antiespumante<\/td>\n | 4 a 8<\/td>\n<\/tr>\n | Molhando<\/td>\n | 7 a 12<\/td>\n<\/tr>\n | \u00d3leos autoemulsionantes<\/td>\n | 7 a 10<\/td>\n<\/tr>\n | Emuls\u00f5es de \u00f3leo em \u00e1gua<\/td>\n | 10 a 16<\/td>\n<\/tr>\n | Detergente<\/td>\n | 12 a 15<\/td>\n<\/tr>\n | Solubilizar \u00f3leos e microemuls\u00f5es<\/td>\n | 13 a 18<\/td>\n<\/tr>\n | Estabilizador<\/td>\n | 16 a 20<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n | A Tabela 1 fornece orienta\u00e7\u00e3o geral para combinar valores de HLB de surfactante com aplica\u00e7\u00f5es de surfactante. Em mol\u00e9culas de surfactantes lipof\u00edlicos com valores de HLB abaixo de 9, a por\u00e7\u00e3o lipof\u00edlica \u00e9 maior do que a por\u00e7\u00e3o hidrof\u00edlica e tende a dominar. Em mol\u00e9culas de surfactantes hidrof\u00edlicos com valores de HLB acima de 11, a por\u00e7\u00e3o hidrof\u00edlica \u00e9 maior do que a por\u00e7\u00e3o lipof\u00edlica e tende a dominar. Mol\u00e9culas de surfactantes com valores de HLB entre 9 e 11 s\u00e3o intermedi\u00e1rias em car\u00e1ter.<\/p>\n O HLB do surfactante influencia fortemente a efic\u00e1cia do herbicida foliar. Por exemplo, surfactantes hidrof\u00edlicos aumentam a atividade de herbicidas sol\u00faveis em \u00e1gua mais do que surfactantes lipof\u00edlicos, enquanto surfactantes lipof\u00edlicos aumentam a absor\u00e7\u00e3o de herbicidas insol\u00faveis em \u00e1gua mais do que surfactantes hidrof\u00edlicos. \u00c0s vezes, essa correla\u00e7\u00e3o pode ser dram\u00e1tica. Alterar o valor de HLB alterando o n\u00famero de unidades de EO em um surfactante nonilfenol afeta fortemente a atividade do herbicida na erva daninha foxtail gigante. Surfactantes de baixo HLB s\u00e3o melhores para herbicidas insol\u00faveis em \u00e1gua, como fluazifop-P-butil, enquanto surfactantes de alto HLB s\u00e3o melhores para herbicidas sol\u00faveis em \u00e1gua, como glifosato.<\/p>\n Alterar o pH da solu\u00e7\u00e3o pode mudar a solubilidade de um herbicida \u00e1cido fraco. Quando o pH alto faz com que as mol\u00e9culas do herbicida sejam desprotonadas e formem \u00edons sol\u00faveis em \u00e1gua, os surfactantes com HLB alto t\u00eam melhor desempenho. Quando o pH baixo faz com que as mol\u00e9culas do herbicida sejam protonadas e em uma forma neutra pouco sol\u00favel, os surfactantes com HLB baixo funcionam melhor. Surfactantes com valores intermedi\u00e1rios de HLB s\u00e3o mais eficazes quando o herbicida tem solubilidade intermedi\u00e1ria em \u00e1gua. A correspond\u00eancia das propriedades f\u00edsico-qu\u00edmicas do herbicida e do surfactante \u00e9 essencial para otimizar a atividade biol\u00f3gica.<\/p>\n O aumento da efic\u00e1cia do pesticida tamb\u00e9m depende do tipo e tamanho do grupo hidrof\u00edlico e lipof\u00edlico. Por exemplo, a absor\u00e7\u00e3o de glifosato atrav\u00e9s de uma cut\u00edcula isolada \u00e9 maior quando a por\u00e7\u00e3o lipof\u00edlica \u00e9 uma amina alif\u00e1tica prim\u00e1ria e menor quando \u00e9 um \u00e1lcool alif\u00e1tico. Para herbicidas de sulfonilureia, um grupo lipof\u00edlico maior pode reduzir a quantidade de surfactante necess\u00e1ria para a efic\u00e1cia biol\u00f3gica. Surfactantes de alto EO podem aumentar o estado de hidrata\u00e7\u00e3o e a difus\u00e3o de herbicidas sol\u00faveis em \u00e1gua atrav\u00e9s da cut\u00edcula da planta. Surfactantes de baixo EO n\u00e3o aumentam tanto a hidrata\u00e7\u00e3o, mas se movem para dentro e atrav\u00e9s da cut\u00edcula muito melhor.<\/p>\n Outros m\u00e9todos foram desenvolvidos em tentativas de melhorar o sistema HLB que Griffin originou. Por exemplo, um n\u00famero compar\u00e1vel \u00e9 calculado como H\/L = (n\u00famero de EO x 100)\/n\u00famero de \u00e1tomos de C no lip\u00f3filo. Outros m\u00e9todos usam densidades de energia coesiva e geometria molecular. O sistema de Temperatura de Invers\u00e3o de Fase (PIT) \u00e9 provavelmente o sistema competitivo mais amplamente usado para escolher emulsificantes. No entanto, mesmo ap\u00f3s 60 anos e muitas limita\u00e7\u00f5es, o HLB de Griffin ainda \u00e9 a propriedade surfactante mais comumente usada para prever o desempenho do surfactante.<\/p>\n Os aplicadores de pesticidas quase nunca sabem o valor HLB dos surfactantes que aplicam \u2014 eles dependem de especialistas para saber e usar essas informa\u00e7\u00f5es para fornecer os produtos de melhor desempenho. Os qu\u00edmicos de formula\u00e7\u00e3o de pesticidas sempre sabem o HLB dos surfactantes que usam. No entanto, os qu\u00edmicos de formula\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m sabem que o HLB do surfactante nunca \u00e9 a resposta total. A sele\u00e7\u00e3o do surfactante \u00e9 um processo multifacetado, mas come\u00e7ar com o HLB do surfactante geralmente \u00e9 a melhor maneira de come\u00e7ar um programa para otimizar o desempenho.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" A ci\u00eancia dos surfactantes une tr\u00eas disciplinas: qu\u00edmica, f\u00edsica e biologia. 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