A1 Agregação e Perda de Estabilidade Coloidal

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A estabilidade de uma suspensão coloidal depende da repulsão eletrostática entre suas partículas, já estabelecida por outro modelo deste sistema utilizando o equilíbrio DLVO, sendo esta suficiente para contrabalançar a atração de van der Waals que constantemente aproxima essas mesmas partículas. Quando essa repulsão eletrostática deixa de ser suficiente para contrabalançar a atração de van der Waals, o critério de estabilidade coloidal é violado e, consequentemente, ocorre a agregação irreversível das partículas na suspensão. Uma redução nessa repulsão eletrostática, sem alteração na atração de van der Waals subjacente, aproxima a suspensão coloidal da violação desse critério de estabilidade coloidal.

Quando essa repulsão eletrostática deixa de ser suficiente para contrabalançar a atração de van der Waals, e a barreira de energia que deveria separar duas partículas antes que elas pudessem se agregar desaparece completamente, a agregação da suspensão coloidal ocorre tão rapidamente quanto as partículas conseguem se encontrar por difusão browniana simples. Essa rápida agregação é o que o modelo de Smoluchowski descreve, limitada apenas pela velocidade com que essas partículas se difundem umas em direção às outras, sem qualquer obstáculo energético adicional a ser superado. O fato de essa suspensão coloidal não possuir essa barreira energética significa que, de acordo com o modelo de Smoluchowski, a velocidade dessa rápida agregação é determinada unicamente pela difusão browniana das partículas.

Quando essa repulsão eletrostática ainda consegue manter uma barreira energética parcial contra a atração de van der Waals, sem eliminá-la completamente, a agregação dessa suspensão coloidal torna-se mais lenta do que a mesma rápida agregação por difusão. Essa lenta agregação é o que quantifica o fator de estabilidade de Fuchs, a razão entre o número de encontros por difusão necessários, na presença dessa barreira energética parcial, para alcançar uma agregação efetiva, em comparação com o número necessário na ausência de qualquer barreira energética. Uma barreira de energia parcial maior significa que, de acordo com o fator de estabilidade de Fuchs, essa agregação lenta requer muito mais encontros de difusão para atingir cada agregação efetiva e, consequentemente, sua taxa de agregação é muito menor do que a da agregação rápida de Smoluchowski.

Portanto, este modelo, com a repulsão eletrostática e a agregação desta suspensão coloidal que o iniciou, pode ser monitorado experimentalmente usando outro modelo deste conjunto. Este segundo modelo mede, por meio de espalhamento dinâmico de luz, como o tamanho das partículas desta suspensão muda ao longo do tempo à medida que a agregação progride. Ele também mede, usando o potencial zeta, a magnitude efetiva da repulsão eletrostática que iniciou este modelo. O fato de essa agregação, seja rápida ou lenta dependendo da presença ou ausência dessa barreira de energia, ser irreversível uma vez ocorrida significa que a única maneira prática de evitá-la é manter, desde o início, essa repulsão eletrostática acima do limiar exigido pelo critério de estabilidade coloidal.

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