Reporte 3 Exceso de soluto superficial

México

Universidad Nacional Autónoma de Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Campo 1 Laboratorio de FENMEN!S "E SU#E$F%C%E E %!NES EN

S!LUC%N

1&'11'()1& 1&'11'()1&

"E*E$M%NAC%N "EL E+CES! "E S!LU*! SU#E$F%C%AL ME"%AN*E LA ECUAC%N "E A"S!$C%N "E ,%--S

#ro.esor/ 0uan 0osé Mendoa Flores2

,rupo/ (3)14A

Alcara *orres #ats5 -erenice N2L26 Espinoa ,arc7a +oc8itl Anaid N2L21) 9ernánde Sánc8e %saac ,uadalupe N2L211 :á;ue Mea/ )6')?'()1@

%ntroducción/ La ecuación de adsorción de ,ibbs en .ases uidasB es re.erida al proceso de adsorción li;uido4vapor 5 a la observación del comportamiento de la tensión supercial de tensoactivos en disoluciónB relativa a la variación de concentracion2 Esta ecuación expresada en términos del potencial ;uimico ideal de la soluciónB adopta la más .amiliar de sus .ormas/

"onde el exceso supercial se reere a la concentracion de supercie del tensoactivo Dmoles'm(B x la concentracion de la disolución en .racción mol del tensoactivoB $ la constante de los >asesB * la temperatura absoluta 5  la presión super.icial de la solución o di.erencia entre la tensión supercial del li;uido puro 5 el de la disolución2 La ecuación de adsorción de ,ibbs indica ;ue el exceso supercial depende de la concentracion de la disolución 5 de la variación local de la presión supercial con respecto a la composición de la disolución baráco de tensión supercial como .unción de concentración2

 *ensión Supercial vs concentración J) @) &) G)  *ens ión supe rcial dinas'cm? 3) ?) () 1) )

)

)21 )2( )2? )23 )2G )2& )2@ Concentración de soluto DM

Con esta in.ormación calcule el exceso de soluto supercialB B mediante la ecuación de adsorción de ,ibbs2

Concentracio n %.&

/0/12

/0/2

/0,

Tension superfcial  (N/m) (y)

)2)&J)

)2)&& 1

)2)& G

/01

/0*

/03

/02

)2)G& )2)36 )2)3& )2)33 6 @ & &

/04

)2)3? &

 Γ = γ −γ ° / RTlnC 

Solución A 0.0728 N 

 Γ =

0.0680 N 

m

m

8.314 NmolK ( 295.15 k ) ln 0.025

Solución B

−

=5.3026x10^-7 mol/ m 2

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México

S!LUC%N 0.0728 N 

 Γ =

0.0661 N 

m

m

8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln0.05

−

= 9.1142x10^-7 mol/ m 2

Solución C 0.0728 N 

 Γ =

0.0650 N 

m

m

8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln0.1

−

= 1.3904x10^-6 mol/ m 2

Solución D 0.0728 N 

 Γ =

0.0569 N 

m

m

8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln0.2

−

= 4.0259x10^-6 mol/ m 2

Solución E 0.0728 N 

 Γ =

0.0497 N 

m Solución 

−

m 8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln0.3

0.0728 N 

 Γ =

0.0466 N 

m

m

8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln 0.4

−

= 7.8188x10^-6 mol/ m 2

= 1.1919x10^-5 mol/ m 2

Solución ! 0.0728 N 

 Γ =

0.0446 N 

m

m

8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln 0.5

−

= 1.6579x10^-5 mol/ m 2

Solución " 0.0728 N 

 Γ =

0.0436 N 

m

m

8.314 NmolK ( 295.15 K ) ln 0.6

−

= 2.3294x10^-5 mol/ m 2

$ealice el >raco del exceso de soluto supercial en .unción de la concentración 5 discuta el comportamiento obtenido2

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S!LUC%N

Exceso de soluto supercial :S Concentracion (2G)E4)G (2))E4)G 12G)E4)G

Exceso de Soluto Supercial Dmol'm( 12))E4)G G2))E4)& )2))EK))

)

)21 )2( )2? )23 )2G )2& )2@

Concentracion de Soluto DM

El exceso de soluto aumenta exponencialmenta con.orme la concentración va en aumento en las soluciones de .enolB por lo tanto 8abrá una ma5or acumulación de moléculas del soluto en la supercie2 Calcule la presión supercialB 5B para cada una de las soluciones2

Ecuación de la presión super.icial D π = γ 0− γ 

Don#$% γ 0 = &'$(ión (u&$')ici*l #$l *+u* &'$,i*m$n$ c*lcul*#* 72.8 #in*(/cm γ =¿ ? '$(ión (u&$')ici*l #$ l* #ilución Su(iu$n#o $n l* $cu*ción *n$'io' &*'* c*#* un* #$ l*( (olucion$(% Conc$n'*ción 0.025 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4

'$(ión (u&$')ici*l 4.7458 6.6424 7.6631 15.8832 23.0725 26.1386

0.5 0.6

28.1991 29.1885

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S!LUC%N $ealice el >ráco de la presión supercial como .unción del inverso del exceso de soluto supercial2

'$(ión (u&$')ici*l ,( Conc$n'*ción #$l (oluo 35 30 25 20 '$(ión (u&$')ici*l

15 10 5 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Conc$n'*ción #$l ( oluo 

La presión supercial aumenta

Utiliando el >ráco anteriorB determine el área ocupada por mol de soluto adsorbido en el punto de cobertura completa de la supercie D.ormación de la monocapa2 !bten>a el área por molécula de .enol adsorbida en la supercie2

)2)(G  M  v´ =  =  ρ

94.11

g mol g

0.9963

cm

3

3

=94.45

94.45

v molc!la =

cm mol

6.022 x 10

23

3

=1.5685 x 1 0

−22

cm molc!la

)2)G  M  v´ = =  ρ

94.11

g mol =94.22 g

0.9988

cm

3

3

v molc!la =

 c m 94.22 mol 6.022 x 10

23

3

−22

=1.5646 x 1 0

cm molc!la

)21 3

g cm 94.11 94.20 3  M  mol mol cm − 22 v´ =  = =94.20 v molc!la = =1.5643 x 1 0 23  ρ g molc!la 6.022 x 1 0 0.999

)2(

cm

3

3

g  c m 94.11 3  M  mol mol cm −22 v´ =  = =94.11 v molc!la = =1.5629 x 1 0 23  ρ g molc!la 6.022 x 1 0 0.9999 3 cm 94.11

)2?

3

g  c m 94.11 94.01 3  M  mol mol cm −22 v´ =  = =94.01 v molc!la = =1.5612 x 1 0 23  ρ g molc!la 6.022 x 1 0 1.001

)23

cm

3

3

g  c m 94.11 93.93 3  M  mol mol cm −22 v´ =  = = 93.93 v molc!la = =1.5598 x 10 23  ρ g molc!la 6.022 x 1 0 1.0019 3 cm

)2G 3

g  c m 94.11 93.90 3  M  mol mol cm −22 v´ =  = =93.90 v molc!la = = 1.5593 x 10 23  ρ g molc!la 6.022 x 1 0 1.0022 3 cm

)2&

 M  v´ =  =  ρ

g 94.11 mol g

1.0033

cm

Conclusiones2

3

3

 c m 93.80 3 mol cm −22 = 93.80 v molc!la = =1.5576 x 1 0 23 molc!la 6.022 x 1 0

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Con las concentraciones utiliadas en el laboratorio de FenolB ;ue se utilió como solutoB se corroboro el .enómeno de adsorción en la inter.aceB obteniendo el exceso supercial del soluto en la re>ión supercial con respecto a su presencia en el seno del l7;uidoB cuando  Γ    es ma5or a ) si>nica ;ue el soluto es adsorbido en la inter.ase2 La proporción de moles de soluto a moles de disolvente es ma5or en la inter.ase ;ue en el seno de la .ase li;uida pero si  Γ   es menor a ) si>nica ;ue el soluto no .ue adsorbido en la inter.ase por lo tanto la proporción moles de soluto a disolvente es menor en la inter.ase ;ue en el seno de la parte li;uida2

-iblio>ra.7a2 12 ,22 Castellan2 Fisico;u7mica2 Addison esle5 %beroamericana S2A2 ( Ed2 MéxicoB 16J@2 (2

N2 Levine2 Fisico;u7mica2 G Ed2 Mc,ra49illB EspaOa ())32