Fuerzas de Cohesion

 

FUERZAS DE COHESION Las fuerzas de cohesión son las fuerzas que atraen y mantienen unidas las moléculas. Es la acción o la propiedad de las moléculas, de como se pegan entre sí, siendo fuerzas de carácter atractivo. Esta es una propiedad intrínseca de una sustancia que es causada  por la forma y la estructura de sus moléculas que hace que la distribución de los electrones en órbita irregular cuando las moléculas se acercan la una a la otra,creando atracción eléctrica que pueden mantener una estructura estr uctura macroscópica tal como una gota superficial,, la creación de un de agua. En otras palabras, la cohesión permite a la  la  tensión superficial estado condensado.

El El  mercurio  mercurio exhibe más cohesión que  que adhesión  adhesión al vidrio. El agua, por ejemplo, es fuertemente cohesiva ya que cada molécula puede hacer cuatro enlaces de hidrógeno con otras moléculas de agua en una configuración tetraédrica. tetraédric a. Esto resulta en una fuerza de Coulomb relativamente fuerte entre las moléculas. Cohesión, junto con la adhesión (atracción entre distintas moléculas), ayuda a explicar  fenómenos tales como el  el menisco, menisco, la  la tensión superficial  superficial y la  la capilaridad. capilaridad. 

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«Adherencia» redirige aquí. Para otras acepciones, véase  véase  Adherencia (topología). (topología). 

Propiedades de los líquidos  

materia   Unidad 5: Estados de la materia

Una vez conocidos los tipo de fuerzas intermoleculares podemos analizar y explicar las propiedades de los líquidos:   

tensión superficial 

 

capilaridad 

 

 

viscosidad 

 

presión de vapor 

 

punto de ebullición 

Unas gotas de agua adhiriéndose a una  una telaraña. telaraña . 

mortero  usado para mantener y sostener juntos los ladrillos es un ejemplo de la El El  mortero adhesión. La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen y plasman dos superficies de de  sustancias  sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por  fuerzas intermoleculares. intermoleculares.  La adhesión ha jugado un papel muy importante en muchos aspectos de las técnicas de construcción  del ladrillo  ladrillo con el  el mortero  mortero (cemento) es un construcción tradicionales. La adhesión del  ejemplo claro. La  La cohesión  cohesión es distinta de la adhesión. La cohesión es la fuerza de atracción entre  partículas   partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos. cuerpos.1 

Mecanismos de adhesión

 

  La  La cohesión  cohesión es la causa de que el agua forme gotas, la tensión superficial hace que se mantengan esférica y la adhesión la mantiene mantie ne en su sitio.

Las gotas de agua son más planas sobre la flor fl or de  de Hibiscus Hibiscus  ya que tienen mejor  adhesión. Cinco mecanismos han sido propuestos para explicar por qué un material se adhiere a otro.

Adhesión mecánica Los materiales adhesivos rellenan los huecos o poros de las superficies manteniendo las superficies unidas por enclavamiento. Existen formas a gran escala de costura, otras veces a media escala como el  el velcro  velcro y algunos adhesivos textiles que funcionan a escalas pequeñas. Es un método similar a la l a tensión superficial  superficial 

Adhesión química Dos materiales pueden formar un compuesto químico al unirse. Las uniones más fuertes se producen entre átomos donde hay permutación (enlace iónico) o se comparten electrones (enlace  (enlace covalente) covalente). Un enlace más débil se produce cuando un átomo de hidrógeno que ya forma parte de una partícula se ve atraída por otra de  de nitrógeno, nitrógeno,  oxígeno oxígeno  o flúor , en ese caso hablaríamos de un  un  puente  puente de hidrógeno. hidrógeno. 

Adhesión dispersiva En la adhesión dispersiva, dos materiales se mantienen unidos por las  las  fuerzas de van der  Waals:: la atracción entre dos moléculas, cada una de las cuales tiene regiones de carga Waals  positiva y negativa. En este caso, cada molécula tiene una región de de mayor carga  positiva o negativa que se une a la siguiente de carga contraria. Este efecto puede ser 

 

una propiedad permanente o temporal debido al movimiento continuo de los electrones en una región. En la ciencia de superficies el término "adhesión" siempre se refiere a una adhesión dispersiva. En un sistema sólido-líquido-gas normal (como una gota de un líquido sobre una superficie rodeada de aire) el  el ángulo de contacto  contacto es usado para cuantificar la adhesividad. En los casos donde el ángulo de contacto es bajo la adhesión está est á muy  presente. Esto se debe a que una mayor superficie entre el líquido y el sólido conlleva una  energía superficial  una superficial mayor.

COEFICIENTE DE LA TENSION SUPERFICIAL Algunos materiales conductores dejan pasar  electrones  electrones formando una diferencia de  potencial al unirse. Esto da como resultado una estructura similar a un  un condensador  y crea una fuerza  fuerza electrostática  electrostática  atractiva entre materiales. mi con diversos materiales les  pueden ayudar 

En un fluido cada molécula interacciona con las que le rodean. El radio de acción de las fuerzasVamos moleculares es relativamente pequeño, abarca a las moléculas vecinas cercanas. a determinar de forma cualitativa, la resultante de las fuerzas de más interacción sobre una molécula que se encuentra en  

A, el interior del líquido   B, en las proximidades de la superficie   C, en la superficie

Consideremos una molécula (en color rojo) en el seno de un líquido en equilibrio, alejada de la superficie libre tal como la A. Por simetría, la resultante de todas las fuerzas atractivas procedentes de las moléculas (en color azul) que la rodean, será nula. En cambio, si la molécula se encuentra en B, por existir en valor medio menos moléculas arriba que abajo, la molécula en cuestión cuesti ón estará sometida a una fuerza resultante dirigida hacia el interior del líquido. Si la molécula se encuentra en C, la resultante de las fuerzas de interacción es mayor 

 

que en el caso B. La fuerzas de interacción, hacen que las moléculas situadas en las proximidades de la superficie libre de un fluido experimenten una fuerza dirigida hacia el interior del líquido. Como todo sistema mecánico tiende a adoptar espontáneamente el estado de más baja energía potencial, se comprende que los líquidos tengan tendencia a presentar al exterior la superficie más pequeña posible.

Coeficiente de tensión superficial Se puede determinar la energía superficial debida a la cohesión mediante el dispositivo de la figura. Una lámina de jabón queda adherida a un alambre doblada en doble ángulo recto y a un alambre deslizante AB. Para evitar que la lámina se contraiga por efecto de las fuerzas de cohesión, es necesario aplicar una fuerza F al alambre deslizante. La fuerza F es independiente de la longitud x de la lámina. Si desplazamos el alambre deslizante una longitud  x, las fuerzas exteriores han realizado un trabajo F  x, que se habrá invertido en incrementar la energía interna del sistema. Como la superficie de la lámina cambia en S=2d  x (el factor 2 se debe a que la lámina tiene dos caras), lo que supone que parte de las moléculas que se encontraban en el interior del líquido se han trasladado a la superficie recién r ecién creada, con el consiguiente aumento de energía. Si llamamos a  la energía por unidad de área, se verificará que

la energía superficial por unidad de área o tensión superficial se mide en J/m 2 o en  N/m. La tensión superficial depende de la naturaleza del de l líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las

 

acciones de las moléculas del líquido. Tensión superficial de los líquidos a 20ºC -3

Líquido 



Aceite de oliva

33.06

Agua

72.8

Alcohol etílico

22.8

Benceno

29.0

Glicerina

59.4

Petróleo

26.0

(10 N/m) 

Fuente: Manual de Física, Koshkin N. I. , Shirkévich M. G.. Editorial Mir (1975)

Medida de la tensión superficial de un líquido El método de Du Nouy es uno de los más conocidos. Se mide la fuerza adicional Δ F   que hay que ejercer sobre un anillo de aluminio justo en el momento en el que la lámina de líquido se va a romper.

La tensión superficial del líquido se calcula a  partir del diámetro 2 R del anillo y del valor de la fuerza Δ F que mide el dinamómetro.

El líquido se coloca en un recipiente, con el anillo inicialmente sumergido. Mediante un tubo que hace de sifón se extrae poco a poco el líquido del recipiente.

En la figura se representa:

 

  1.  El comienzo del experimento 2.  Cuando se va formando una lámina de líquido. 3.  La situación final, cuando la lámina comprende únicamente dos superficies (en esta situación la medida de la fuerza es la correcta) justo antes de romperse.