Tensão superficial

Vamos tomar como exemplo a interface ar-água. As moléculas de água (H2O) são fortemente atraídas umas pelas outras, e aquelas localizadas na superfície estão sujeitas a uma distribuição de forças diferente daquelas em solução. Já que não há moléculas de H2O acima (no ar), as moléculas da superfície são atraídas por aquelas localizadas ao lado e abaixo. Assim, a força resultante que atua sobre as moléculas de H2O aponta para o interior do líquido e recebe o nome de “pressão interna”. As componentes tangenciais a essa força fazem que a superfície da água comporte-se como uma membrana elástica que tende a se contrair, ocupando a menor área possível.
Para um mesmo volume, a esfera é o sólido com a menor área superficial, e é por isso que as gotas tendem a ser esféricas. A tensão superficial é um fenômeno coesivo e, como faz a superfície se contrair, uma das formas de medir sua intensidade é esticar a superfície, ou seja, aumentar sua área.
Podemos então definir tensão superficial (Castellan, 1986) como sendo o trabalho necessário para aumentar a área da superfície, ou também a força necessária para cortar a superfície, usualmente expressa em milinewtons por metro (mN/m), no Sistema Internacional de Unidades (SI). A tensão superficial varia com a temperatura e a composição e depende da interação entre as moléculas. Por exemplo, o valor da tensão superficial da água pura a 50 °C é de 67,90 mN/m, e a 20 °C é de 72,75 mN/m. Esse valor é considerado alto para os líquidos em geral e, no caso da água, ocorre devido às pontes de hidrogênio entre as moléculas.
A tensão superficial do etanol a 20 °C é de 22,55 mN/m, enquanto a do mercúrio é de 476 mN/m!


Tensão Superficial nos Pulmões

Dentro dos nossos pulmões, nos alvéolos pulmonares, as células alveolares tipo II produzem uma mistura de vital importância para o ser humano, conhecida como surfactante pulmonar. Composta em sua maioria por fosfolipídios, essa mistura nos auxilia durante o processo de respiração, facilitando a absorção de oxigênio pelos pulmões por meio da diminuição da tensão superficial das paredes dos alvéolos e evitando seu colapso durante o ciclo respiratório. Este trabalho utiliza o mecanismo de ação do surfactante pulmonar como um interessante exemplo para a introdução dos conceitos de tensão superficial e surfactantes.

Analisando cuidadosamente o funcionamento do corpo humano, vemos que há tantas reações químicas ocorrendo ao mesmo tempo que ele poderia ser comparado a uma indústria química. O mecanismo de ação de alguns órgãos do nosso corpo pode ser relacionado com procedimentos bastante comuns aos químicos. Por exemplo, os rins funcionam como filtros, limpando nosso sangue, o que é um exemplo de um processo de separação. Além de outras funções, o fígado é responsável pela síntese de açúcar, uréia, e outras substâncias, o que nos lembra a síntese orgânica.
Mas algo realmente interessante ocorre nos pulmões. Esses órgãos possuem o papel fundamental de extrair oxigênio (O2) do ar para que possamos respirar. Eles são feitos de um tecido esponjoso, com pequenos sacos em seu interior, chamados de alvéolos pulmonares. A parede externa dos alvéolos é circundada por vasos sangüíneos muito finos, os vasos capilares. Quando respiramos, o oxigênio contido no ar difunde através das paredes dos alvéolos, atingindo os vasos capilares e sendo então transportado pelo sangue para todas as partes do corpo.
De forma semelhante, porém em sentido oposto, o gás carbônico (CO2) é expelido dos nossos pulmões. Para facilitar o processo de absorção de O2, as células alveolares tipo II, localizadas no interior dos alvéolos, sintetizam uma mistura de proteínas (~10%) e fosfolipídios (~90%) conhecida como surfactante pulmonar (Biochimica ET Biophysica Acta). A palavra “surfactante”
É a contração da expressão em inglês “surface active agents” (agentes de atividade superficial) e é empregada devido à capacidade das moléculas de fosfolipídios de reduzir a tensão interfacial das paredes dos alvéolos para valores baixos, facilitando a difusão de O2. Esta é a principal função do surfactante pulmonar, e para entendermos seu mecanismo de ação devemos estudar o fenômeno físco-químico da tensão superficial.


Fonte:
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc16/v16_A02.pdf