Metodos Para Medir Angulos de Contacto

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLOGICA, MINAS Y METALÚRGICA MÉTODOS PARA MEDIR ÁNGULOS DE CONTACTO

Zaragoza Cruces, Silvia Susana

O B J E TI V O

Explicar ángulo

la

relación

existente

del

con

la

contacto

mojabilidadfísica de un líquido

hacia

la superficie de un cuerpo. Dar a conocer diversos métodos que se emplean

para

medir

el

ángulo

de

contacto de un líquido con respecto a una superficie.

DEFINICIÓN – ÁNGULO DE CONTACTO CLASIFICACIÓN – ÁNGULO DE CONTACTO ECUACIONES – ÁNGULO DE CONTACTO ÁNGULO DE CONTACTO ESTÁTICO ÁNGULO DE CONTACTO DINÁMICOS MEDICIÓN DE ÁNGULO DE CONTACTO MÉTODOS DE ÁNGULO DE CONTACTO BIBLIOGRAFÍA

Ángulo de contacto

θ

Humectación y extensión

ca los parámetros superficiales que se necesitan medir . plano formado por el sólido en un contacto trifásico sólido - líquido - ga

θ > 90º El líquido no humedece la superficie θ < 90º El líquido humedece y puede haber penetración

θ θ

Humectación y ángulo de contacto

GOTA SESIL

superficie de un líquido, pone en manifiesto la mojabilidad de dicha superficie. ema formado por tres fases, el sólido sobre el que se deposita la gota, el líquido que forma

que permite medir el ángulo de contacto que subtienden las gotas partir de una

CLASIFICACIÓN DE LAS        SUPERFICIES SEGÚN SUS   CARACTERÍSTICAS DE MOJADO

Clasificación de las superficies atendiendo a los valores de los ángulos observables máximos y mínimos obtenidos por GS.

ECUACIONES Asumimos  que  las  diversas  fuerzas  superficiales  pueden  ser  representadas  por  tensiones  superficiales,  podemos  obtener la siguiente ecuación (Young): Combinando  esta  expresión  con  la  ecuación de Dupre nos queda:

γ

SV

=γ

W =γ S/L

SL

L /V

+γ

LV

cos θ

(1 + cosθ )

Un ángulo de contacto pequeño resulta cuando las fuerzas de atracción entre el líquido y el sólido son iguales o mayores que las fuerzas de atracción que existen al interior del líquido. Cuando el sólido es completamente mojado por el líquido el ángulo de contacto es prácticamente cero 0.

ÁNGULO DE CONTACTO ESTÁTICO

DINÁMICO

mo . Launa lectura función deldeángulo tiempode . Encontacto ciertas determinada aplicacionesenelesta tiempo condición de proceso es elesángulo algo crítico de contacto para 'estático' el proceso. Para del trabajo líquidos . Para de al m

contacto depende de si el líquido avanza sobre una superfici

MEDICIÓN DEL ÁNGULO DE    CONTACTO La medición experimental del ángulo de contacto es una determinación  complicada por dos factores:

gulo depende de la tensión El ángulo superficial de contacto del líquido toma cualquier valor dentro de un inte

acontmiódelsuprfíqágL

enta histéresis, la cual viene medida por la diferencia entre los ángulos de contacto medid

HISTÉRESIS  Explicación

 

Como  un  efecto  de  una  fuerza  de  fricción  F,  que  actuaba  a  lo  largo  de  la  superficie  con  igual  intensidad  justamente  cuando  se  impedían  los  movimientos de avance o retroceso del líquido. Avance Retroceso

γ γ

SV

SV

−γ −γ

SL

SL

=γ =γ

LV

LV

cosθ + F cosθ − F

El  trabajo  de  adherencia  entre  el  líquido  y  la  superficie  sólida  es  en  realidad  diferente  si  la  superficie  del  sólido  está  seca  o  si  se  mojó  previamente. El líquido sea adsorbido en la superficie del sólido, en la cual penetra hasta cierta distancia; y señala que esta adsorción aumenta en vez de reducir la tensión superficial de la superficie sólido/gas.

PIA ESTÁ LA SUPERFICIE TANTO MENOR ES LA HISTÉRESIS DEL ÁNGUL

MÉTODOS 1

 

Método directo del ángulo Método de la placa inclinada – ADAM y JESSOP

2 3

Método de ABLETT Método de RICHARDS y CARVER – BOSANQUET y HARTLEY

4

Método de la Burbuja – TAGGART

5

Técnica de MOJABILIDAD DE CAPAS DELGADAS

6

MÉTODOS

 

MÉTODO DIRECTO DEL ÁNGULO La gota del líquido es colocada sobre la superficie sólida y proyectada hacia una pantalla luminosa, el ángulo de la gota reflejada es entonces medido y el perfil de la imagen del ángulo puede ser fotografiado.

Medición directa del ángulo de contacto

CAM 100 Instrumentos  basados  en  video,  se  usa  para  medir  el  ángulo  de  contacto  y/o  la  tensión  superficial  para  líquidos mediante el método óptico.

CAM 2100 Está  basado  en    una  video  cámara    controlada  por  computador,  para  la  medición  de  los  ángulos  de  contacto  estáticos tanto como para los que están  en  avance/retroceso.  También  puede  ser  medida  la  tensión  superficial  usando la técnica de la gota colgante.

MÉTODOS

 

MÉTODO DE LA PLACA INCLINADA El sólido se sostiene con una mordaza que pueda inclinarse para formar el ángulo de inclinación deseado, a la vez que puede subirse o bajarse sobre la superficie del agua, para poder medir el ángulo en las condiciones de avance y retroceso. Para medir se inclina la placa hasta una posición en la cual la superficie del agua quede perfectamente horizontal hasta la misma línea de contacto con el sólido

θ

El aparato representado en la figura es el usado por ADAM Y JESSOP (1934).

MÉTODOS

 

MÉTODO DE ABLETT Un cilindro del sólido, torneado con precisión y montado de forma que pueda girar alrededor de su eje horizontal, se sumerge parcialmente en el líquido. Se ajusta el nivel de contacto con el sólido en determinadas condiciones de rotación del cilindro. El ángulo de contacto se calcula por las alturas relativas del eje del cilindro y el nivel de agua. El aparato representado en la figura es el usado por ABLETT (1923)

MÉTODOS

 

MÉTODO DE RICHARDS Y CARVER (1921) MÉTODO DE BOSANQUET Y HARTLEY (1921

Consiste en fotografiar la reflexión de una hendidura iluminada, desde la superficie del líquido y desde la superficie del sólido; si las reflexiones desde ambas superficies eran continuas, el ángulo de contacto era cero; un ángulo finito causa una disrupción en la línea de luz reflejada.

Consiste en verter el líquido en una cubeta de vidrio poco profunda, inclinándola de modo que el líquido forme un prisma con un ángulo pequeño. Se observa entonces una raya, de un trozo de papel rayado, paralela al borde del prisma, a través del líquido hay un área en la cual la raya es invisible.

MÉTODOS

 

MÉTODO DE LA BURBUJA (TAGGART ­ 1929) Una burbuja de aire en la punta de un tubo vertical se pone en contacto con el sólido y se sube el tubo lentamente. Si el ángulo de contacto no es demasiado pequeño, la burbuja queda adherida al sólido algún tiempo y se puede medir el ángulo entre el borde de la burbuja y el sólido. 1 sin φ z + = −B + 2 R x a a a 1

a g∆ρ B= γ 2

MÉTODOS

 

TÉCNICA “MOJABILIDAD DE CAPAS DELGADAS” Las técnicas basadas en el ascenso capilar pueden ser utilizadas para medición del ángulo de contacto sobre materiales finos, mediante la aplicación de la ecuación propuesta por Washburn en 1921: γ r * t cosθ 2 l = LV 2η D O N D E

Ángulo de contacto Distancia recorrida l Tiempo transcurrido t η Viscosidad Tensión superficial γ líquido/vapor θ

L /V

MÉTODOS

 

TÉCNICA “MOJABILIDAD DE CAPAS DELGADAS”

Esta ecuación presenta relación entre las características de un líquido que asciende por capilaridad a través de un lecho de material, el ángulo de contacto formado en la interfase y la velocidad a la cual ocurre el ascenso, representada por la relación entre la distancia recorrida y el tiempo transcurrido. Las características del líquido son su viscosidad y tensión superficial en la interfase líquido/ vapor. El parámetro r* corresponde al tamaño medio de poro del lecho formado por el material a caracterizarse.

BI B LI O G R A FÍ A

A.M. 

Collieu, 

d.J. 

Powney. 

(1977); 

“Propiedades Mecánicas Y Térmicas De Los  Materiales”. Editorial Reverté S.A., España pág. 147­150.

Toral, 

María 

Teresa. 

(1973); 

“FISICOQUÍMICA  DE  SUPERFICIES  Y  SISTEMAS  DISPERSOS”  1ra  Edición.  Ed.  Urmo, España; pág.  68­77. q