Tension Superficial

LU11LFQI-D UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE QUIMICA E ING. QUIMICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE FISICOQUIMICA

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA TEMA

TENSION SUPERFICIAL

PROFESOR

Ing. ALEJANDRO YARANGO ROJAS

ALUMNO

MORENO MEDINA JHON ANTHONY

FECHA DE REALIZADO FECHA DE ENTREGA

21-11-14 28-11-14

Ciudad Universitaria

INDICE

RESUMEN.................................................................................................................. INTRODUCCION........................................................................................................ PRINCIPIOS TEORICOS........................................................................................... TABLA DE DATOS..................................................................................................... EJEMPLO DE CALCULO........................................................................................ DISCUSION DE RESULTADOS.............................................................................. CONCLUSIONES..................................................................................................... RECOMENDACIONES............................................................................................. BIBLIOGRAFIA........................................................................................................ APENDICE...............................................................................................................

RESUMEN En el presente informe se expone el tema de tensión superficial la cual se define como una manifestación de las fuerzas atractivas que mantienen unidas LABORATORIO DE FISICOQUIMICA Página 2

a las moléculas de un líquido o sólido, de tal forma la tensión superficial de un líquido es la fuerza en dinas por centímetro de borde de la película que se opone a la expansión de la superficie. El objetivo de esta práctica fue determinar la tensión superficial de líquidos orgánicos, en este caso el alcohol etílico (etanol) y su variación con la temperatura por el método de la elevación capilar a partir de un líquido de referencia, en nuestro caso agua desionizada. La experiencia se realizó bajo P=756mmHg, T=22°C y %Hrel=96%.

las

condiciones

de

laboratorio

de:

Para determinar la tensión superficial del etanol se utilizó el método de elevación capilar el cual se basa en que el líquido subirá por el interior del tubo capilar hasta un altura suficiente para que el peso de la columna liquida iguale a dicho esfuerzo, manteniéndose arriba del tubo capilar por la acción de la tensión superficial. Se armó el equipo, determinando primero la variación de las alturas para el líquido de referencia a 10, 20 y 30ºC, luego se secó el capilar y el recipiente donde contiene el líquido para luego realizar el mismo procedimiento con etanol QP a las mismas condiciones de temperatura y volumen. Se obtuvieron valores de la tensión superficial ()

del etanol a 10, 20 y 30ºC,

siendo estas equivalentes a 27.43, 28.54 y 29.36 dinas/cm respectivamente; con porcentajes de error igual a -16.18, -25.45 y -30.38% respectivamente. Se concluye de la experiencia que la altura a la que se eleva o desciende un líquido en un capilar es directamente proporcional a su tensión superficial y está en razón inversa a la densidad del líquido, la temperatura y del radio del tubo. Además el aumento de la temperatura, provoca una disminución en la tensión superficial de los líquidos. Antes de comenzar a trabajar, se debe revisar el equipo y en especial los capilares, de tal forma que se encuentren limpios y secos para así evitar los posibles errores (como los cometidos en esta práctica), por interferencia de sustancias extrañas como grasas o detergentes que modifiquen el valor de la tensión superficial del líquido en estudio. Además de tener mucha concentración a la hora de observar las alturas.

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA Página 3

INTRODUCCIÓN La determinación de las propiedades físicas de los líquidos (Densidad, viscosidad, compresibilidad, tensión superficial) juega un papel importante en diferentes campos a nivel industrial. Esta última propiedad por ejemplo es muy estudiada en la industria de los surfactantes, también conocidos como agentes tenso activos o detergentes. Estas características peculiares hacen posible que al aumentar la concentración, las moléculas se agreguen en determinadas formas para obtener un mínimo de energía libre en el sistema. Este proceso es espontáneo y los agregados macromoleculares que se forman se denominan en general micelas. La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, la tendencia esférica de las gotas que forman un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos. La tensión superficial además son estudiados en diversas aplicaciones como: medicina, procesos biológicos, soldadura aeroespacial, automotriz, etc.

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA Página 4

PRINCIPIOS TEORICOS TENSION SUPERFICIAL Los líquidos tienden a adoptar formas que minimicen su área superficial, condiciones en las que existe un mayor número de moléculas en el interior de la fase que están totalmente rodeadas, y por tanto interaccionando con las vecinas. Las gotas de líquido tienden a ser esféricas, debido a que la esfera es la forma geométrica con menor relación superficie- volumen. No obstante, existen otras fuerzas presentes que compiten con la tendencia a adoptar la forma ideal como, por ejemplo, la gravedad que puede aplastar las esferas formando los charcos o los océanos. Los efectos superficiales se pueden estudiar utilizando el lenguaje de las energías de Helmholtz y Gibbs. La conexión entre estas magnitudes y el área superficial la da el trabajo necesario para modificar en una cierta extensión el área y el hecho de que dA y dG sean iguales (bajo diferentes condiciones) al trabajo realizado al variar la energía de un sistema. El trabajo necesario para modificar el área superficial, de una muestra en una cantidad infinitesimal d y se escribe: dw=d

La constante de proporcionalidad, recibe el nombre de tensión superficial; sus dimensiones son energía/área y sus unidades son normalmente joule por metro cuadrado (J m-2). Sin embargo, los valores de  se suelen dar en N m1. El trabajo necesario para formar una superficie a volumen y temperatura constantes se puede identificar con la variación de la energía de Helmholtz y se puede escribir dA=d

Puesto que la energía de Helmholtz disminuye (dA